一种高强高抗裂水工抗冲磨混凝土及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种高强高抗裂水工抗冲磨混凝土及其制备方法，其原材料占比以每方混凝土重量来计，包括以下组分的原材料：水125～138kg/m3、水泥272～315kg/m3、粉煤灰68.1～78.9kg/m3、纤维0.9kg/m3、硅粉27.3～28.6kg/m3、细骨料738～764kg/m3、粗骨料1137～1178kg/m3、减水剂2.94～4.73kg/m3、引气剂0.0257～0.0591kg/m3；先将粗骨料、水泥、粉煤灰、硅粉、细骨料、纤维，依次加入到搅拌机内，均匀搅拌60～80s，同时减水剂和引气剂加入拌合水混合均匀，在将混合液10s内缓缓加入到混合料中，充分混合搅拌90～120s，得到高强高抗裂水工抗冲磨混凝土；本发明专利技术具有强度高、优异的抗冲磨性能、良好的抗裂性能等优点，大大降低了企业的施工成本与后期的运行维护费用。了企业的施工成本与后期的运行维护费用。

【技术实现步骤摘要】
一种高强高抗裂水工抗冲磨混凝土及其制备方法


[0001]本专利技术属于水工混凝土
，具体涉及一种高强高抗裂水工抗冲磨混凝土及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着我国水利水电建设的高速发展，大库容、高水头的大型水电站越来越多。这些水电站都具有“高水头、大流量、高推移质”的特点，其中水工泄水建筑物易受到含泥沙、含石高速水流的长期反复冲刷磨损，从而造成水工混凝土的磨蚀及空蚀现象，缩短建筑物使用寿命。据有关水工建筑物破坏情况的调查报告显示，约70％左右的已建大中型水电工程存在冲磨、空蚀破坏。故解决泄水建筑物的安全泄洪、充分消能和减轻下游冲刷等问题十分重要。同时，由于常规水工抗冲磨混凝土中，较高的强度需要混凝土中水泥含量占比较大，这就导致了大体积混凝土施工时，水化热集中释放，混凝土温升较高，混凝土内外温差较大，导致混凝土极易产生裂纹裂缝。因此由于施工带来的抗冲磨混凝土体积稳定性、抗裂问题也急需解决。
[0003]目前，为了提高抗冲磨混凝土的抗冲磨强度以及抗裂性能，技术人员们采用过很多材料，比如有机类的环氧树脂、呋喃树脂、丙烯酸酯树脂、不饱和聚酯树脂砂浆等，但经实践证明，在流速大于30m/s的含沙水流作用下，以上材料屡遭破坏。无机类掺和料主要有粉煤灰、硅粉等，目前的主流技术方案基本为通过提高混凝土的抗压强度，来获得较高的抗冲磨强度，实践证明抗冲磨性能确实能显著提高。但是工程实际表明，强度等级越高的混凝土，特别是大体积混凝土施工时，混凝土集中放热越高，抗裂性能越差，混凝土裂缝越多，会直接影响混凝土后期耐久性，故对施工工艺提出了较高的要求。综上所述，混凝土的高强与高抗裂似乎是相互矛盾的一对指标，想要配制高强高抗裂抗冲磨混凝土，目前尚未见到很好的解决方法。
[0004]因此，研究开发高强高抗裂抗冲磨混凝土是十分必要的。

技术实现思路

[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术是创新设计了一种高强高抗裂水工抗冲磨混凝土及其制备方法，本专利技术的混凝土具有良好的施工性能、力学性能以及体积稳定性能等优点及显著的技术经济效益，可以有效解决混凝土冲磨破坏，同时提高混凝土本身抗裂性能，降低混凝土大体积施工难度，大大降低了企业的施工成本与后期的运行维护费用。
[0006]本专利技术采用的技术方案如下：
[0007]一种高强高抗裂水工抗冲磨混凝土，其原材料占比以每方混凝土重量来计，包括以下组分的原材料：水：125～138kg/m3；水泥：272～315kg/m3；粉煤灰：68.1～78.9kg/m3；纤维：0.8
‑
1.0kg/m3；硅粉：27.3～28.6kg/m3；细骨料：738～764kg/m3；粗骨料：1137～1178kg/m3；减水剂：2.94～4.73kg/m3；引气剂：0.0257～0.0591kg/m3。
[0008]本专利技术中，所述水泥为52.5级P
·
I型硅酸盐水泥，其比表面积≥430kg/m3，其余相
应技术指标满足《通用硅酸盐水泥》GB 175
‑
2007的要求。
[0009]本专利技术中，所述粉煤灰为满足《水工混凝土掺用粉煤灰技术规范》DL/T5055
‑
2017中F类I级粉煤灰的技术指标要求。
[0010]本专利技术中，所述硅粉满足《高强高性能混凝土用矿物外加剂》GB/T 18736
‑
2017的技术指标要求。
[0011]本专利技术中，所述纤维为聚合物微纤维，纤维直径为11～30μm，长度为18～22mm。
[0012]本专利技术中，所述粗骨料采用黑云花岗片麻岩与角闪斜长片麻岩两种岩性骨料5∶5混合使用，碎石由小石和中石组成，小石粒径为5～20mm，中石粒径为20～40mm。骨料的饱和面干表观密度≥2700kg/m3，其余技术指标均满足《水工混凝土施工规范》DL/T 5144
‑
2015的要求。
[0013]本专利技术中，所述细骨料采用黑云花岗片麻岩与角闪斜长片麻岩两种岩性骨料5∶5混合使用，细度模数为2.5～2.8之间，其余技术指标满足《水工混凝土施工规范》DL/T 5144
‑
2015的要求。
[0014]本专利技术中，所述减水剂为聚羧酸高性能减水剂或萘系高效减水剂，技术指标满足《水工混凝土外加剂技术规程》DL/T 5100
‑
2014的要求。
[0015]本专利技术中，所述引气剂为技术指标满足《水工混凝土外加剂技术规程》DL/T 5100
‑
2014的要求。
[0016]本专利技术中还提供一种高强高抗裂水工抗冲磨混凝土的制备方法，具体包括如下步骤：
[0017]步骤1，将粗骨料1137～1178kg/m3，P
·
I型硅酸盐水泥272～315kg/m3，I级粉煤灰68.1～78.9kg/m3，硅粉27.3～28.6kg/m3，细骨料738～764kg/m3，纤维0.9kg/m3，依次加入到搅拌机内，均匀搅拌60～80s，使纤维充分分散，根据纤维分散难易程度，可适当增加干拌时间，最后得到均匀的干拌混合料。
[0018]步骤2，将减水剂2.94～4.73kg/m3和引气剂0.0257～0.0591kg/m3与拌合水125～138kg/m3混合均匀。
[0019]步骤3，启动搅拌机，将步骤2中混合液10s内缓缓加入到步骤1中所得干拌混合料，充分混合搅拌90～120s，得到高强高抗裂水工抗冲磨混凝土。
[0020]本专利技术有益效果如下：
[0021]1、提高了混凝土的抗冲磨性能。本专利技术中通过掺入微纤维及硅粉，并根据各种材料的特性及作用，设计了最优掺量。其中高活性混合材料硅粉的掺入大大提高了混凝土强度的同时改善了混凝土流变性能及微观组织结构，有效填充混凝土中的微小孔隙，增强了混凝土各种材料之间的界面黏结力，混凝土更加密实，从而显著提高了混凝土的抗冲磨性，避免了混凝土在高速水流不断冲刷下骨料从胶凝材料浆体中剥离出来。
[0022]2、大大提高混凝土的施工性能及抗裂性性能。本专利技术中通过采用高强度等级的P
·
I型硅酸盐水泥，显著降低了每方混凝土的胶凝材料总用量，降低了混凝土大体积施工时的放热量，减少了温度裂缝的产生。同时，通过掺入微纤维提高混凝土的塑性抗裂性能，混凝土在硬化初期往往由于塑性收缩会产生大量的裂缝，纤维的在混凝土的均匀分布犹如在混凝土中掺入了数量巨大的微细筋，这些乱向分布的纤维可以有效抑制混凝土早期的塑性开裂，提高混凝土自身的早期抗裂性能。此外，本专利技术采用了黑云花岗片麻岩与角闪斜长
片麻岩两种岩石作为混凝土骨料，大大提高了混凝土自身的极限拉伸值，可以有效抵抗硬化混凝土运行期间的环境干燥引起的收缩，从而显著提高了混凝土运行期的抗裂性能。以上抗裂措施大大降低了硅粉的微粒效应带来的混凝土收缩。
[0023]3、本专利技术提供的混凝土强度等级不低于C50，且可以满足不同施工工艺的要求，包括两种流动性不同的混凝土，即坍落本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高强高抗裂水工抗冲磨混凝土，其特征在于，所述混凝土的配方包括以下原料：水、水泥、粉煤灰、纤维、硅粉、细骨料、粗骨料、减水剂、引气剂。2.根据权利要求1所述的混凝土，其特征在于，所述混凝土为，其原材料占比以每方混凝土重量来计，包括以下组分的原材料：水：125～138kg/m3；水泥：272～315kg/m3；粉煤灰：68.1～78.9kg/m3；纤维：0.8
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1.0kg/m3；硅粉：27.3～28.6kg/m3；细骨料：738～764kg/m3；粗骨料：1137～1178kg/m3；减水剂：2.94～4.73kg/m3；引气剂：0.0257～0.0591kg/m3。3.根据权利要求2所述的混凝土，其特征在于，所述水泥为52.5级P
·
I型硅酸盐水泥，其比表面积≥430kg/m3，其余相应技术指标满足《通用硅酸盐水泥》GB 175
‑
2007的要求。4.根据权利要求2所述的混凝土，其特征在于，所述粉煤灰满足《水工混凝土掺用粉煤灰技术规范》DL/T5055
‑
2017中F类I级粉煤灰的技术指标要求。5.根据权利要求2所述的混凝土，其特征在于，所述硅粉满足《高强高性能混凝土用矿物外加剂》GB/T 18736
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2017的技术指标要求。6.根据权利要求2所述的混凝土，其特征在于，所述纤维为聚合物微纤维，纤维直径为11～30μm，长度为18～22mm。7.根据权利要求2所述的混凝土，其特征在于，所述粗骨料采用黑云花岗片麻岩与角闪斜长片麻岩两种岩性骨料5∶5混合使用，碎石由小石和中石组成，小石粒径为5～20mm...

【专利技术属性】
技术研发人员：武玲，叶新，李朝政，翟祥军，张虹，林星平，杨梅，殷洁，李一兵，杨晖，
申请(专利权)人：中国电建集团昆明勘测设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：