抗裂、抗冲磨水工混凝土及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种抗裂、抗冲磨水工混凝土及其制备方法，材料包括水泥、砂子、石子、聚丙烯纤维、减水剂、引气剂和水，其特征在于：添加有内养护剂和硅灰粉，本发明专利技术采用内养护剂为高吸水性树脂，加强混凝土内部养护，减少混凝土收缩，提高混凝土抗冲磨强度的同时改善混凝土的抗裂性；采用硅灰粉改善混凝土拌合物性能和抗冲磨性能，并实现工业废弃物综合利用和节约资源与能源，以及环境保护；以Ｃ４０强度等级的混凝土为例，其抗冲磨强度２３．５２ｈ／ｋｇ／ｍ２，早期塑性收缩抗裂性等级达到一级，混凝土表面无裂缝，２８ｄ干缩值为１６２×１０－６，２８ｄ自生体积变形为２０×１０－６。本技术方案工艺操作简单，原料易得价廉，生产成本较低，经济效益和社会效益较好。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于水工混凝土
，涉及一种抗裂、抗冲磨水工混凝土及其制备 方法。
技术介绍
随着西部大开发和西电东送发展战略的实施，我国需要兴建一批大型高水头电 站。其泄水建筑物流速均达40 50m/s，水流中又夹带着悬移质或推移质时，建筑物遭 受的冲磨、空蚀就更为严重。因此对水工混凝土的抗裂性、抗冲磨能力等均提出了更高 要求。当前水工抗冲磨混凝土配置技术，虽能解决水工混凝土的抗冲磨强度，但是由于 混凝土早期的塑性收缩、后期的干缩和自身体积变形引起的裂缝一直是困扰工程界的难 题。中国专利CN1541974A，申请号200310111328.2，抗冲耐磨混凝土，它主要由 水泥、粗细骨料、外掺料用水拌和而成，其中水泥用标号为多525号的硅酸盐水泥，水 泥用量为400 500kg/m3;粗细骨料根据挟沙水流情况来确定，若以推移质冲砸破坏为 主，应选用压碎指标低于2.4% (水工混凝土试验规程)，若以悬移质微切削破坏为主， 应选用磨耗度低于2.2% (采用双筒磨耗机试验法)的岩石；外掺料为处理硅粉胶，处理 硅粉胶的用量为水泥的12 30% (质量百分比)，且处理硅粉胶中硅粉的质量百分比占 水泥和硅粉总量的5 12 %，混凝土的砂率为30 40 % (质量百分比)，用水量在60 90kg之间。这种抗冲耐磨混凝土加入了外掺料处理硅粉胶，且对其组成材料及各材料 的用量进行了严格的选择与控制，经试验及实际工程检验后发现它比普通混凝土承受校 沙、石水流作用所产生的冲磨破坏的能力可提高几倍到十几倍。由此可见，兴建高坝大库对高性能抗冲磨混凝土材料的组成尤为重要，要在提 高混凝土抗冲磨强度同时，又要解决由于塑性收缩、干缩和自身体积变形引起的裂缝问 题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于水工混凝土在提高混凝土抗冲磨强度同时，又要解决由于塑 性收缩、干缩和自身体积变形引起的裂缝的技术问题，提供一种抗裂、抗冲磨水工混凝 土及其制备方法。本专利技术的技术方案是为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术措施采用内养护剂为高吸水性树脂(SuperAbsorbent Polymer，简称SAP)，以加强混凝土内部养护，减少混凝土收缩，提高混凝土抗冲磨强度的同时改善混凝土的抗裂性。采用改良剂为硅灰粉，以改善混凝土拌合物性能和抗冲磨性能，并实现工业废 弃物综合利用和节约资源与能源，以及环境保护。采用减水剂为聚羧酸类，以降低混凝土单位用水量，并促进胶凝材料的水化。采用弓I气剂为十二烷基硫酸钠，能够产生大量微小密闭的气泡。采用聚丙烯纤维，减少混凝土早期由于塑性收缩引起的裂缝，同时具有增强的 作用。本专利技术是这样实现的抗裂、抗冲磨水工混凝土，原材料包括水泥、硅灰粉、砂子、小石子、中石 子、大石子、聚丙烯纤维、减水剂、引气剂、内养护剂和水，各材料组份用量以kg/m3 的重量份表示，水泥为259 288份，硅灰粉为29 45份，砂子为665 668份，小石 子为405 407份，中石子为540 542份，大石子为405 407份，聚丙烯纤维为0.9 1.2份，减水剂为2.5 3.0份，弓丨气剂为0.10 0.15份，内养护剂为25 30份和水为 80 120份。以上所述的水泥为P · 042.5。以上所述的硅灰粉为固体工业废弃物，其中硅粉 的比表面积^21000m2/kg。以上所述的砂子为中砂，砂子的细度模数为2.79。以上所述的小中大石子为石灰岩碎石，其中小石子的粒径为5 20mm，中石子 的粒径为20 40mm，大石子的粒径为40 60mm。以上所述的减水剂为聚羧酸类减水剂。以上所述的引气剂为十二烷基硫酸钠。以上所述的内养护剂为高吸收树脂，高吸收树脂的粒径范围在为63 125 μ m, 保水率> 95%。以上所述的高吸收树脂为聚丙烯酸钠盐树脂或纤维素系高吸水树脂，或其复合 高吸水树脂。，采用“水泥裹石”的方法，其特征在 于制备方法如下(1)将水泥259 300份、硅粉29 45份和聚丙烯纤维0.9 1.2份，先干法混 合均勻，然后将混合料和水40 50份投入搅拌机中，搅拌30 40秒；(2)在第(1)步完成的基础上将砂子665 668份、小石子405 407份、中石 子540 542份和大石子405 407份投入搅拌机中，搅拌40 50秒；(3)在第(2)步完成的基础上，再往搅拌机内加入内养护剂25 30份、减水剂 2.5 3.0份、引气剂0.10 0.15份和水40 70份，搅拌80 90秒；(4)将搅拌完成的混凝土装模，按常规进行28d的养护。本专利技术的有益效果本专利技术通过在混凝土中加入聚羧酸类减水剂、十二烷基硫酸钠引气剂、内养护 剂的方法制备出的高抗冲磨和高抗裂性水工混凝土，以C40强度等级的混凝土为例，其 抗冲磨强度23.52h/kg/m2，早期塑性收缩抗裂性等级达到一级，混凝土表面无裂缝，28d 干缩值为162X10—6，28d自生体积变形为20X10—6。现有制备技术，以C40强度等级的 混凝土为例，在混凝土中加入3.0 4.5kg/m3萘系减水剂和0.20 0.25kg/m3松香热聚物 引气剂，混凝土抗压强度能满足设计要求，但是抗冲磨强度13.42h/kg/m2，早期塑性收 缩抗裂性等级达到三级，混凝土表面有微小裂缝，28d干缩值为386X 10—6，28d自生体积 变形为162X10_6。采用本专利技术方法制备出的混凝土抗冲磨强度较高，抗裂性较好。采用本专利技术方法选用硅灰粉改善混凝土拌合物性能和抗冲磨性能，并实现工业 废弃物综合利用和节约资源与能源，以及环境保护。采用本技术方案工艺操作简单，原料易得价廉，生产成本较低，经济效益和社 会效益较好。具体实施例方式实施例一本专利技术技术方案试用于广西桂林漓江某水利工程抗冲磨混凝土，抗压强度设 计等级C40、抗冲磨强度>12.0h/kg/m2，28d干缩值《350 ΧΙΟ—6、28d自生体积变形值 <140 X ΙΟ6,要求混凝土浇筑后无裂缝。制备方法如下(1)将水泥、硅灰粉和聚丙烯纤维先干法混合均匀，然后将混合料和1/2水投入 搅拌机中，搅拌35 40秒；(2)在第(1)步完成的基础上将砂子、小石子、中石子和大石子投入搅拌机中， 搅拌45 50秒；(3)在第(2)步完成的基础上，再往搅拌机内加入内养护剂、减水剂、引气剂和 余下1/2水，搅拌85 90秒；(4)将搅拌完成的混凝土装模，按常规进行28d的养护。Im3各组份用量，28d抗压抗拉强度、抗冲磨强度、早期抗裂性、干缩值和自生 体积变形值见表1、表2。表1水工抗冲磨混凝土配合比设计 计量单位kg/m3重量份本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种抗裂、抗冲磨水工混凝土，原材料包括水泥、砂子、小石子、中石子、大石子、聚丙烯纤维、减水剂、引气剂和水，其特征在于：添加有内养护剂和硅灰粉，各材料组份用量以ｋｇ／ｍ↑［３］的重量份表示，水泥为２５９～２８８份，硅灰粉为２９～４５份，砂子为６６５～６６８份，小石子为４０５～４０７份，中石子为５４０～５４２份，大石子为４０５～４０７份，聚丙烯纤维为０．９～１．２份，减水剂为２．５～３．０份，引气剂为０．１０～０．１５份，内养护剂为２５～３０份和水为８０～１２０份。

【技术特征摘要】
1.一种抗裂、抗冲磨水工混凝土，原材料包括水泥、砂子、小石子、中石子、大石 子、聚丙烯纤维、减水剂、引气剂和水，其特征在于添加有内养护剂和硅灰粉，各材 料组份用量以kg/m3的重量份表示，水泥为259 288份，硅灰粉为29 45份，砂子 为665 668份，小石子为405 407份，中石子为540 542份，大石子为405 407 份，聚丙烯纤维为0.9 1.2份，减水剂为2.5 3.0份，弓丨气剂为0.10 0.15份，内养 护剂为25 30份和水为80 120份。2.根据权利要求1所述的抗裂、抗冲磨水工混凝土，所述的水泥为P· 042.5。3.根据权利要求1所述的抗裂、抗冲磨水工混凝土，所述的硅灰粉为固体工业废弃 物，其中硅粉的比表面积>21000m2/kg。4.根据权利要求1所述的抗裂、抗冲磨水工混凝土，所述的砂子为中砂，砂子的细度 模数为2.79。5.根据权利要求1所述的抗裂、抗冲磨水工混凝土，所述的小中大石子为石灰岩碎 石，其中小石子的粒径为5 20mm，中石子的粒径为20 40mm，大石子的粒径为40 60mm 。6.根据权利要求1所述的抗裂、抗冲磨水工混凝土，所述的减水剂为...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈建国，郭晋川，凌贤宗，彭华娟，周立新，
申请(专利权)人：广西壮族自治区水利科学研究院，
类型：发明
国别省市：45