[发明专利]一种高性能碾压混凝土及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种混凝土及其制备方法，特别是涉及一种用于筑坝的碾压混凝土及其制备方法。

背景技术

碾压混凝土是一种干硬性混凝土，分层碾压填筑施工，因其具有胶凝材料用量少、成本低、施工进度快、材料来源广泛等优点，成为水利水电工程的重要筑坝材料。通过对国内碾压混凝土坝和国外碾压混凝土坝(美国青山坝)的调研和资料分析可以看出，用水量较高、粉煤灰掺量较低必然导致碾压混凝土坝的耐久性不良。以萘磺酸盐甲醛缩合物(NSF)为代表的第二代混凝土高效减水剂的出现，进一步降低了碾压混凝土的用水量，使粉煤灰掺量提高到目前最好的水平--50～60％。在目前的技术水平上，如何进一步降低碾压混凝土的用水量、提高粉煤灰掺量以真正实现碾压混凝土筑坝的技术性、经济性、安全性和耐久性仍然是碾压混凝土领域需要解决的技术问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种耐久性良好的高性能碾压混凝土及其制备方法，以克服现有技术的不足，真正实现碾压混凝土的经济性、安全性和耐久性。

本发明的技术路线：影响碾压混凝土耐久性的主要参数是用水量和粉煤灰掺量，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。新一代高性能混凝土外加剂的出现，使得采用常规工艺制备高性能碾压混凝土成为可能。本发明旨在采用聚羧酸系高性能混凝土减水剂大幅度降低水胶比，提高I级/II级粉煤灰的掺量，通过协调用水量与拌和物工作性的关系、协调高掺粉煤灰后碾压混凝土强度与强度发展的关系，制备高性能的碾压混凝土用于水利水电工程筑坝，真正实现碾压混凝土筑坝的技术性、经济性、安全性和耐久性。

为了解决上述技术问题，基于上述的技术路线，本发明采用如下的技术方案：

本发明的高性能碾压混凝土是由胶凝材料、骨料、水和外加剂制成的，其中胶凝材料的用量为140～220Kg/m³混凝土，外加剂为减水剂，减水剂的用量是胶凝材料总量的0.7～3.0％，水胶比(水和胶凝材料的比值)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的碾压混凝土。

优选地，按照如下的配比来制备高性能碾压混凝土：胶凝材料的用量为160Kg/m³混凝土，减水剂的用量是胶凝材料总量的1.6％，水胶比为0.45，将胶凝材料、减水剂、水和骨料混合制成表观密度为2400～2600Kg/m³的碾压混凝土。

前述的胶凝材料是由60～85％的粉煤灰和15～40％的水泥组成的，所述的粉煤灰最好选用国标I级或II级粉煤灰，所述水泥的强度最好不低于42.5MPa。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，按照其水硬活性的大小依次为I级粉煤灰、II级粉煤灰和III级粉煤灰。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。

前述的高性能碾压混凝土中的骨料是由32～50％的砂和50～68％的石子组成的，所述砂最好选用中砂，当进行三级配的时候，石子的粒度最好在5～80mm范围内，当进行二级配的时候石子的粒度最好在5～40mm范围内。

前述的减水剂最好选用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缓凝保塑、引气和减缩功能的外加剂。

制备前述高性能碾压混凝土方法：依次将砂、石、水泥、粉煤灰、减水剂和水投入搅拌机中搅拌90～120秒即得高性能碾压混凝土。

上述的制备方法中，在将水泥和粉煤灰投入搅拌机之前，最好先将水泥和粉煤灰混合均匀，其目的是使双组分的胶凝材料相互混合均匀，以制得质量均匀的碾压混凝土材料。

与现有技术相比，采用本发明的配方和方法制备的高性能碾压混凝土将水胶比降低至0.45以下，而粉煤灰的掺量提高至85％，所生产的碾压混凝土具有更好的耐久性，较高的可碾性并兼具抗渗性、抗冻性、抗蚀性、抗碳化性和低的水化热值，真正实现了碾压混凝土筑坝的技术性、经济性、安全性和耐久性。下面是本发明混凝土的各种性能参数：