用于超大体积结构的偏高岭土混凝土及配合比设计方法技术

用于超大体积结构的偏高岭土混凝土及配合比设计方法。所述混凝土由碎石1016～1072kg、精品机制砂825～848kg、P·O42.5水泥213～282kg、II级粉煤灰37～43kg、S75矿渣粉51～80kg、偏高岭土22～26kg、I型UEA膨胀剂22～26kg、聚丙烯纤维0.6～1.5kg、缓凝型聚羧酸减水剂6.26～8.13kg、水163～176kg混合配制而成。本发明专利技术方法采用骨料紧密堆积模型，基于砂浆包裹和填充碎石空隙、胶凝材料浆体包裹和填充精品机制砂空隙的设计方法，实现混凝土各组分的紧密堆积，有利于提高混凝土的强度和改善混凝土的流动性，同时能降低胶凝材料用量，减少体系水化热。

Metakaolin concrete and its mixture ratio design method for super large volume structure

Metakaolin concrete and its mixture ratio design method for super large volume structure. The gravel concrete by 1016 ~ 1072kg, 825 ~ 848kg, fine sand and cement P O42.5 213 ~ 282kg, 37 ~ 43kg class II fly ash, slag powder S75 51 ~ 80kg, 22 ~ 26kg of metakaolin and I type UEA expansion agent is 22 ~ 26kg, 0.6 ~ 1.5kg, polypropylene fiber retarder polycarboxylate superplasticizer is 6.26 ~ 8.13kg, 163 ~ 176kg water mixedwith. The method of the invention adopts the close packing model of aggregate, mortar and gravel wrapped voids, cement paste filling and filling mechanism of fine sand coated space design method based on the close packing of concrete components, is conducive to improve the liquidity and improve the strength of the concrete, at the same time to reduce the amount of cementitious materials, reduce system hydration heat.

【技术实现步骤摘要】
用于超大体积结构的偏高岭土混凝土及配合比设计方法
本专利技术涉及混凝土配制
，具体为用于超大体积结构的偏高岭土混凝土及配合比设计方法。
技术介绍
超大体积混凝土结构尺寸大，混凝土一次浇筑量大，水泥水化放出的热量难以释放，易引起内部结构温度升高，当形成大的内外温度差时，就会在混凝土内部或表面产生裂缝。这种温度裂缝是混凝土早期开裂的主要因素之一，往往是贯穿性的有害裂缝，对结构的抗渗性、整体性、耐久性甚至承载能力十分不利。近年来，随着超高层建筑和工业建筑的发展大量采用大型筏板基础、箱形基础和承台基础，对混凝土的整体性、强度、体积稳定性和耐久性提出了更高要求，超大体积混凝土的裂缝控制问题正面临严峻挑战。目前，超大体积混凝土主要采用泵送工艺施工，混凝土在泵送过程中存在坍落度损失、管壁润滑厚度减小、堵管等不利于泵送的情况，为满足混凝土的可泵性要求，要求新拌混凝土具有高工作性。因此，如何确保超大体积混凝土既满足混凝土的强度、刚度、整体性、耐久性及泵送混凝土的高工作性要求，又能较好的控制温度应力、混凝土表面裂缝和收缩裂缝问题，已成为工程界长期关注并致力于迫切解决的重要难题。为有效控制超大体积混凝土开裂，必须根据其温度裂缝特点，从减小混凝土的温度和收缩变形、提高材料抗拉强度和体积稳定性角度出发，结合地方资源特性，优选原材料和优化配合比，提高混凝土本身抗裂能力和抵抗变形的能力，保证超长超大体积混凝土除满足设计、施工要求强度外，还满足“高强、高韧性、高抗裂、高耐久”的要求。
技术实现思路
本专利技术的目的在于解决现有技术存在的不足，提供一种用于超大体积结构的偏高岭土混凝土及其配合比设计方法，以实现混凝土各组分的最紧密堆，提高混凝土的强度和改善混凝土的流动性，同时降低超大体积混凝土的绝热温升和减小自身水化收缩。本专利技术的目的是通过如下技术方案实现的。用于超大体积结构的偏高岭土混凝土，该混凝土是由碎石、精品机制砂、P·O42.5水泥、II级粉煤灰、S75矿渣粉、偏高岭土、I型UEA膨胀剂、聚丙烯纤维、缓凝型聚羧酸减水剂和水混合配制而成，单方混凝土各组分的质量配比如下：碎石1016～1072kg、精品机制砂825～848kg、P·O42.5水泥213～282kg、II级粉煤灰37～43kg、S75矿渣粉51～80kg、偏高岭土22～26kg、I型UEA膨胀剂22～26kg、聚丙烯纤维0.6～1.5kg、缓凝型聚羧酸减水剂6.26～8.13kg、水163～176kg。本专利技术所述偏高岭土是Al2O3含量大于35％wt、SiO2含量大于50％wt、Fe2O3和TiO2总含量大于1％wt的高铁钛低品质偏高岭土。所述缓凝型聚羧酸减水剂是一种减水率大于28％、混凝土缓凝时间大于8h、2h坍落度损失小于10mm偏高岭土混凝土专用功能化聚羧酸减水剂，由以下质量比的组分复配而成：高减水聚羧酸母液6％～8％、高保坍聚羧酸母液4％～5％、缓释型聚羧酸母液2％～3％、葡萄糖酸钠1.5％～2.5％、蔗糖1.5％～2.5％、聚醚类引气剂0.03％～0.04％、有机硅类消泡剂0.01％～0.02％、余量为水，其中聚羧酸母液的固含量为40％。所述精品机制砂是石粉含量不大于8％、MB值不大于0.75、细度模数为2.6～3.0的II区中砂。所述聚丙烯纤维是弹性模量不小于3.0GPa、抗拉强度不小于300MPa、长径比不小于300、长度12mm的单丝纤维，掺量为0.6～1.5kg/m3。本专利技术所述用于超大体积结构的偏高岭土混凝土的配合比设计方法，包括以下步骤：(1)确定碎石的体积Vg和质量mg，计算方法如下：mg＝Vg×ρg式中：Vg-碎石的体积，m3；ρg-碎石的表观密度，kg/m3；ρLg-碎石的堆积密度，kg/m3；Sg-碎石的比表面积，m2/kg；hm-包裹碎石的砂浆层厚度，m；mg-碎石的质量，kg；(2)确定精品机制砂的体积Vs和质量ms，计算方法如下：ms＝Vs×ρs式中：Vs-精品机制砂的体积，m3；ρs-精品机制砂的表观密度，kg/m3；ρLs-精品机制砂的堆积密度，kg/m3；Ss-精品机制砂的比表面积，m2/kg；hp-包裹精品机制砂的浆体厚度，m；ms-精品机制砂的质量，kg；(3)确定胶凝材料的表观密度ρB，计算方法如下：式中：ρB-胶凝材料的表观密度，kg/m3；ρc-水泥的表观密度，kg/m3；ρF-粉煤灰的表观密度，kg/m3；ρS-矿渣粉的表观密度，kg/m3；ρM-偏高岭土的表观密度，kg/m3；ρE-膨胀剂的表观密度，kg/m3；βC-水泥占胶凝材料的质量百分数，％；βF-粉煤灰占胶凝材料的质量百分数，％；βS-矿渣粉占胶凝材料的质量百分数，％；βM-偏高岭土占胶凝材料的质量百分数，％；βE-膨胀剂占胶凝材料的质量百分数，％。(4)按照《普通混凝土配合比设计规程》JGJ55的规定确定混凝土配制强度fcu，0和混凝土的水胶比mW/mB；(5)确定混凝土的胶凝材料的质量mB、水泥的质量mC、粉煤灰的质量mF、矿渣粉的质量mS、偏高岭土的质量mM、膨胀剂的质量mE、水的质量mW、缓凝型聚羧酸减水剂的质量mca，计算方法如下：mC＝mB×βcmF＝mB×βFmS＝mB×βSmM＝mB×βMmE＝mB×βEmW＝mB×(mW/mB)mca＝mB×α式中：mW/mB-混凝土的水胶比；ρW-水的表观密度，kg/m3；Va-空气的体积，m3，非引气型混凝土取0.01m3；mB-胶凝材料的质量，kg；mC-水泥的质量，kg；mF-粉煤灰的质量，kg；mS-矿渣粉的质量，kg；mM-偏高岭土的质量，kg；mE-膨胀剂的质量，kg；mW-水的质量，kg；mca-缓凝型聚羧酸减水剂的质量，kg；α-缓凝型聚羧酸减水剂占胶凝材料的质量百分数，％。本专利技术所述碎石的比表面积和包裹碎石的砂浆层厚度可根据碎石粒级进行取值，当碎石粒级为5～31.5mm连续级配时，碎石的比表面积为0.45m2/kg，包裹碎石的砂浆层厚度为1.25×10-3m；当碎石粒级为5～25mm连续级配时，碎石的比表面积为0.50m2/kg，包裹碎石的砂浆层厚度为1.15×10-3m。本专利技术所述精品机制砂的比表面积和包裹精品机制砂的浆体厚度根据精品机制砂的细度模数进行取值，当精品机制砂的细度模数为2.6时，精品机制砂的比表面积为5.10m2/kg，包裹精品机制砂的砂浆层厚度为4.5×10-5m；当精品机制砂的细度模数为2.7时，精品机制砂的比表面积为4.95m2/kg，包裹精品机制砂的砂浆层厚度为4.5×10-5m；当精品机制砂的细度模数为2.8时，精品机制砂的比表面积为4.80m2/kg，包裹精品机制砂的砂浆层厚度为4.5×10-5m；当精品机制砂的细度模数为2.9时，精品机制砂的比表面积为4.65m2/kg，包裹精品机制砂的砂浆层厚度为5.0×10-5m；当精品机制砂的细度模数为3.0时，精品机制砂的比表面积为4.50m2/kg，包裹精品机制砂的砂浆层厚度为5.0×10-5m。本专利技术最大的突出优点是克服了现有技术存在的不足，从砂浆包裹和填充碎石空隙、胶凝材料浆体包裹和填充精品机制砂空隙的骨料紧密堆积模型出发，提出一种用于超大体积结构的偏高岭土混凝土配合比设计方法，实现混凝土各组分的最本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于超大体积结构的偏高岭土混凝土，其特征在于，该混凝土是由碎石、精品机制砂、P·O42.5水泥、II级粉煤灰、S75矿渣粉、偏高岭土、I型UEA膨胀剂、聚丙烯纤维、缓凝型聚羧酸减水剂和水混合配制而成，单方混凝土各组分的质量配比如下：碎石1016～1072kg、精品机制砂825～848kg、P·O42.5水泥213～282kg、II级粉煤灰37～43kg、S75矿渣粉51～80kg、偏高岭土22～26kg、I型UEA膨胀剂22～26kg、聚丙烯纤维0.6～1.5kg、缓凝型聚羧酸减水剂6.26～8.13kg、水163～176kg。

【技术特征摘要】
1.用于超大体积结构的偏高岭土混凝土，其特征在于，该混凝土是由碎石、精品机制砂、P·O42.5水泥、II级粉煤灰、S75矿渣粉、偏高岭土、I型UEA膨胀剂、聚丙烯纤维、缓凝型聚羧酸减水剂和水混合配制而成，单方混凝土各组分的质量配比如下：碎石1016～1072kg、精品机制砂825～848kg、P·O42.5水泥213～282kg、II级粉煤灰37～43kg、S75矿渣粉51～80kg、偏高岭土22～26kg、I型UEA膨胀剂22～26kg、聚丙烯纤维0.6～1.5kg、缓凝型聚羧酸减水剂6.26～8.13kg、水163～176kg。2.根据权利要求1所述的用于超大体积结构的偏高岭土混凝土，其特征在于，所述偏高岭土是Al2O3含量大于35％wt、SiO2含量大于50％wt、Fe2O3和TiO2总含量大于1％wt的高铁钛低品质偏高岭土。3.根据权利要求1所述的用于超大体积结构的偏高岭土混凝土，其特征在于，所述缓凝型聚羧酸减水剂是一种减水率大于28％、混凝土缓凝时间大于8h、2h坍落度损失小于10mm偏高岭土混凝土专用功能化聚羧酸减水剂，由以下质量比的组分复配而成：高减水聚羧酸母液6％～8％、高保坍聚羧酸母液4％～5％、缓释型聚羧酸母液2％～3％、葡萄糖酸钠1.5％～2.5％、蔗糖1.5％～2.5％、聚醚类引气剂0.03％～0.04％、有机硅类消泡剂0.01％～0.02％、余量为水，其中聚羧酸母液的固含量为40％。4.根据权利要求1所述的用于超大体积结构的偏高岭土混凝土，其特征在于，所述精品机制砂是石粉含量不大于8％、MB值不大于0.75、细度模数为2.6～3.0的II区中砂。5.根据权利要求1所述的用于超大体积结构的偏高岭土混凝土，其特征在于，所述聚丙烯纤维是弹性模量不小于3.0GPa、抗拉强度不小于300MPa、长径比不小于300、长度12mm的单丝纤维，掺量为0.6～1.5kg/m3。6.如权利要求1～5任一项所述的用于超长超大体积结构的偏高岭土混凝土的配合比设计方法，其特征在于，包括以下步骤：⑴确定碎石的体积Vg和质量mg，计算方法如下：mg＝Vg×ρg式中：Vg—碎石的体积，m3；ρg—碎石的表观密度，kg/m3；ρLg—碎石的堆积密度，kg/m3；Sg—碎石的比表面积，m2/kg；hm—包裹碎石的砂浆层厚度，m；mg—碎石的质量，kg；⑵确定精品机制砂的体积Vs和质量ms，计算方法如下：ms＝Vs×ρs式中：Vs—精品机制砂的体积，m3；ρs—精品机制砂的表观密度，kg/m3；ρLs—精品机制砂的堆积密度，kg/m3；Ss—精品机制砂的比表面积，m2/kg；hp—包裹精品机制砂的浆体厚度，m；ms—精品机制砂的质量，kg；⑶确定胶凝材料的表观密度ρB，计算方法如下：

【专利技术属性】
技术研发人员：李世华，李章建，梁丽敏，马敏超，李翔，田帅，焦岩，赵彦，林培仁，何云，曹蓉，姜敏，李锐，桂进峰，
申请(专利权)人：云南建投绿色高性能混凝土有限公司，
类型：发明
国别省市：云南,53