高性能水工结构混凝土及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种高性能水工结构混凝土，它是由胶凝材料、骨料、水和外加剂制成的，其中胶凝材料用量为１５０～３５０ｋｇ／ｍ↑［３］混凝土，外加剂为聚羧酸系高性能减水剂，其用量是胶凝材料总量的０．５％～４．５％，水胶比为０．３０～０．５０，在搅拌机中依次加入骨料（砂和石）、胶凝材料（水泥和粉煤灰）、减水剂和水，搅拌９０～１２０秒，制成表观密度为２４００～２６００ｋｇ／ｍ↑［３］的高性能水工结构混凝土。采用本发明专利技术的配方和方法制备的高性能水工结构混凝土具有较低的水化温升和较高体积稳定性、较高抗裂性并兼具抗渗性、抗冻性、抗蚀性、抗碳化性以满足耐久性要求，具有高掺粉煤灰的特点，以满足混凝土技术可持续发展的要求。

High performance hydraulic structural concrete and preparation method thereof

The invention provides a high performance of hydraulic concrete structure, which is composed of cement, aggregate, water and additive made of the cementitious material content is 150 ~ 350kg / M = 3. The concrete admixture for high performance polycarboxylate superplasticizer and its dosage is 0.5% to the total amount of cementing material 4.5%, water cement ratio is 0.30 ~ 0.50, in a blender are sequentially added in aggregate (sand and stone), cementitious materials (cement and fly ash), water reducing agent and water, stirring for 90 ~ 120 seconds, made apparent density is 2400 ~ 2600kg / M = 3. The high performance water industry concrete structure. High performance hydraulic structure concrete by using the formula and preparation process of the present invention has low water temperature and high volume stability, and has high crack resistance, impermeability and frost resistance, corrosion resistance, anti carbonation durability to meet the requirements, has the characteristics of high fly ash, in order to meet the the sustainable development of concrete technology requirements.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种混凝土及其制备方法，特别是涉及一种用于水工结构工程的高性能混凝 土及其制备方法。
技术介绍
用于水工结构工程的混凝土，包括大坝混凝土、厂房混凝土、引水系统混凝土、泄水系 统混凝土、抗冲耐磨混凝土等水工结构物，对混凝土材料有四个基本要求，首先是必须满足 设计强度等级要求，其次是必须满足施工要求，第三是必须满足耐久性要求，最后还必须满 足经济性要求。对已建成并投入运行的混凝土坝的调査结果发现，混凝土坝发生比预期使用 年限更早的劣化现象，几乎都是由于其耐久性不能满足要求造成的。对于大体积混凝土结构，从混凝土材料方面，必须考虑的几个问题包括①具有更低的水化温升，以尽量减小温度 梯度带来的温度裂缝；②具有适宜的强度和更高的抗裂能力，以确保大坝安全运行，并能承 受局部的不均匀变形；③应具有足够的抗冻融、抗侵蚀、抗碳化能力，以满足耐久性要求； ④工业废渣建筑材料资源化，在混凝土满足经济性要求的同时，使混凝土工业可持续发展。 然而，由于传统水泥混凝土材料性能的局限性， 一直以来，大体积混凝土的体积稳定性问题 几乎无一例外地导致大坝混凝土开裂，在提高大坝混凝土抗裂性的研究与应用方面难有较大 的突破。以耐久性为显著标志的、兼顾混凝土拌和物工作性和强度及强度发展的、充分考虑节约 能源资源及环境保护的混凝土称为高性能混凝土。新一代高性能减水剂一一聚羧酸系高性能 减水剂的出现，使得采用常规工艺制备水工结构高性能混凝土成为可能。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种体积稳定性好、水化温升低、抗裂性强、耐久性优、粉煤灰 掺量大且绿色环保的用于水工结构工程的各强度等级(通常是指设计龄期为28/60/90/180天 的强度等级为C10 C50的混凝土)的高性能混凝土及其制备方法。本专利技术的技术路线为影响水工结构混凝土耐久性的最主要因素是其体积稳定性，其宏 观表现主要有①水化温升导致大体积混凝土结构内部与外部产生温差，造成混凝土结构开 裂；②塑性收縮、自收縮、化学收縮、干燥收縮等引起的收縮变形；③早期抗拉强度发展与收縮变形产生的拉应力的非协调性；④混凝土材料自身的非匀质性和非稳定性等。本专利技术采 用聚羧酸系高性能减水剂，通过大幅度降低混凝土的水胶比，实现高掺国标I级粉煤灰或/和国标n级粉煤灰或/和国标ni级粉煤灰，优化混凝土组成结构，使混凝土高性能化，从而 达到提高水工结构混凝土材料体积稳定性及结构耐久性。为了解决上述技术问题，基于上述的技术路线，本专利技术采用如下的技术方案 本专利技术高性能水工结构混凝土是由胶凝材料、骨料、水和外加剂制成，其中胶凝材料的用量为150 350kg/n^混凝土，外加剂为高性能减水剂，减水剂的用量是胶凝材料总量的 0. 5% 4. 5%，水胶比为O. 30 0. 50，将胶凝材料、减水剂、水和骨料混合制成表观密度为 2400 2600kg/mS混凝土的高性能水工结构混凝土。其中，所用的高性能减水剂为聚羧酸系高性能减水剂，聚羧酸系高性能减水剂是一种具 有高效减水、缓凝保塑、引气和减縮功能的多功能、环保型减水剂。前述的胶凝材料是由10% 60%的水泥和90% 40%的国标I级粉煤灰或/和国标II级 粉煤灰或/和国标m级粉煤灰混合而成的，宜选用强度不低于42.5MPa的水泥。粉煤灰为火力 发电厂排放的粉尘经收尘处理得到的粉末状材料，为固体工业废弃物；按照国家标准，粉煤灰分为三个等级，按照其水硬活性、化学成分、需水比的大小依次为i级灰、n级灰和m级灰。以粉煤灰和水泥共同组成胶凝材料时，不仅仅是工业废弃物综合利用问题和节约资源与 能源问题，以及环境保护问题，更主要的是改善混凝土诸多方面的性能，粉煤灰在混凝土中 高值化利用的程度，即粉煤灰掺量的多少，标志着技术水平的高低，采用大掺量、品质较差 的粉煤灰制备高性能混凝土，意味着混凝土技术水平较高，具有创新性。骨料是由20% 50%的细骨料和80% 50%的粗骨料混合而成的。其中细骨料是细度模 数为2. 4 3. 2的中砂，粗骨料是粒度为5 150mm的石子或鹅卵石。前述高性能水工结构混凝土， 二级配高性能水工结构混凝土中胶凝材料的用量为250 350kg/i^混凝土，粗骨料是由粒度为5 20mm和20 40mm的粗骨料依据粗骨料级配原理，按 照重量比40 60:60 40混合而成。设计龄期为28天的C25的二级配高性能水工结构混凝土 胶凝材料的用量为280. 6kg/i^混凝土，减水剂的用量是胶凝材料总量的2. 8%，水胶比为 0.36，加入骨料，制成表观密度为2400 2600kg/i^的混凝土。三级配高性能水工结构混凝土中胶凝材料的用量为200 300kg/mS混凝土，粗骨料是由 粒度为5 20mm、 20 40mm和40 80mm的粗骨料依据粗骨料级配原理，按照重量比20 40:20 40:20 40混合而成。设计龄期为28天的C25的三级配高性能水工结构混凝土，胶凝材料的 用量为255.6kg/n^混凝土，减水剂的用量是胶凝材料总量的2. 6%，水胶比为O. 36，加入骨料，制成表观密度为2400 2600kg/n^的混凝土四级配高性能水工结构混凝土中胶凝材料的用量为150 250kg/mS混凝土，粗骨料是由 粒度为5 20mm、 20 40mm、 40 80mm、 80 150mm的粗骨料依据粗骨料级配原理，按照重量 比20 40: 20 40: 20 40: 20 40混合而成。设计龄期为90天的C30的四级配高性能水工 结构混凝土，胶凝材料的用量为188kg/n^混凝土，减水剂的用量是胶凝材料总量的4.8%， 水胶比为O. 33，加入骨料，制成表观密度为2400 2600kg/i^的混凝土前述高性能水工结构混凝土的制备方法胶凝材料的用量为150 350kg/mS混凝土，减 水剂的用量是胶凝材料总量的0.5% 4.5%，水胶比为0.30 0.50，依次将骨料、胶凝材料 、减水剂和水投入混凝土搅拌机中搅拌90 120秒制成表观密度为2400 2600kg/mS混凝土的 高性能水工结构混凝土。与现有技术相比，采用本专利技术的配方和方法制备的高性能水工结构混凝土具有良好的和 易性或工作性以利于混凝土的施工，具有适宜的强度和强度发展以满足水工结构混凝土的设 计要求和使用要求，具有较低的水化温升和较高体积稳定性、较高抗裂性并兼具抗渗性、抗 冻性、抗蚀性、抗碳化性以满足耐久性要求，具有高掺粉煤灰的特点，以满足混凝土技术可 持续发展的要求。高性能水工结构混凝土具有高工作性、适宜的强度和强度发展以及高耐久 性并可持续发展，下面是本专利技术混凝土的各种性能参数具有较好的拌和物流动性，坍落度为50 110mm， 1小时坍落度损失0 10%;较好的混凝 土拌和物匀质性，不离析、不泌水；混凝土拌和物的初凝时间为15 18小时，终凝时间为18 24小时；适宜的强度与强度发展，设计龄期为28天/60天/90天/180天的强度等级为C10 C50;良好的抗裂性，混凝土28天的干縮值100 200X10一^较低的水化热，混凝土绝热温 升3天龄期小于等于20.(TC， 7天龄期小于等于28.(TC;较高的耐久性能，混凝土的抗渗等级 为W16 W20，混凝土的抗冻等级为F100 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高性能水工结构混凝土，它是由胶凝材料、骨料、水和外加剂制成，其特征在于：胶凝材料的用量为１５０～３５０ｋｇ／ｍ３混凝土，外加剂为高性能减水剂，减水剂的用量是胶凝材料总量的０．５％～４．５％，水胶比为０．３０～０．５０，将胶凝材料、减水剂、水和骨料混合制成表观密度为２４００～２６００ｋｇ／ｍ３混凝土的高性能水工结构混凝土。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：潘继录，许朝政，湛正刚，何金荣，梁文泉，曾正宾，杨金娣，苏耘，
申请(专利权)人：潘继录，许朝政，湛正刚，何金荣，梁文泉，曾正宾，杨金娣，苏耘，
类型：发明
国别省市：52[中国|贵州]