專利名稱：：一種高性能面板混凝土及其制備方法
技術領域：
：本發明涉及一種混凝土及其制備方法，特別是涉及一種用于制備面板堆石壩中面板的高性能混凝土及其制備方法。
背景技術：
：混凝土面板堆石壩是水利水電工程中最常見的、也是發展最快的、以堆石料分層碾壓填筑、主要以混凝土面板作為上游防滲體的一種土石壩擋水建筑物。隨著科學技術的不斷進步，尤其是大型振動碾的出現，使堆石體填筑密度明顯提高，變形減小，滲水減少，且安全性、經濟性、適應性俱佳，成為一種極具競爭力的新壩型。混凝土面板是面板堆石壩的主體防滲結構，又是水、大氣和堆石體的分界面，工作環境復雜，因此對用于制備面板的混凝土的性能有較高要求，主要包括①必須具有良好的抗滲性，以滿足擋水防滲的要求；②應具有足夠的抗凍融、抗侵蝕、抗碳化能力，以滿足耐久性要求；③具有足夠的柔性，以適應堆石體的變形；④具有一定的強度和抗裂能力，以確保大壩安全運行，并能承受局部的不均勻變形。然而，由于傳統水泥混凝土材料性能的局限性，一直以來，面板混凝土的體積穩定性問題幾乎無一例外地導致面板混凝土開裂，在提高面板混凝土抗裂性的研究與應用方面難有較大的突破。以耐久性為顯著標志的、兼顧混凝土拌和物工作性和強度及強度發展的、充分考慮節約能源資源及環境保護的混凝土稱為高性能混凝土。新一代高性能混凝土外加劑的出現，使得采用常規工藝制備高性能混凝土面板成為可能。
發明內容本發明的目的是提供一種體積穩定性好的高性能的用于制備堆石壩中面板的高性能面板混凝土及其制備方法，以克服現有技術的不足。本發明的技術路線為影響面板混凝土體積穩定性(抗裂性)的主要因素有①塑性收縮、自收縮、化學收縮、熱收縮、干燥收縮等引起的收縮變形；②早期抗拉強度發展與收縮變形產生的拉應力的非協調性；③混凝土材料自身的非勻質性和非穩定性等。本發明采用聚羧酸系高性能減水劑，通過大幅度降低水膠比，實現高摻I、II級粉煤灰，優化混凝土組成結構，使混凝土高性能化，從而達到提高混凝土面板堆石壩的面板混凝土材料及結構耐久性的技術路線。為了解決上述技術問題，基于上述的技術路線，本發明采用如下的技術方案本發明的高性能面板混凝土是由膠凝材料、骨料、水和外加劑制成的，其中膠凝材料的用量為280390Kg/立方米混凝土，外加劑為減水劑，減水劑的用量是膠凝材料總量的O.73.5%，水膠比為O.300.45，將膠凝材料、減水劑、水和骨料混合制成表觀密度為24002600Kg/i^的面板混凝土。在上述的高性能面板混凝土中還可以加入化學纖維，化學纖維的加入量為O.61.OKg/立方米混凝土。摻入化學纖維的目的是更好的降低面板混凝土早期開裂的風險。優選地，按照如下的配比來制備高性能面板混凝土膠凝材料的用量為315Kg/立方米混凝土，減水劑的用量是膠凝材料總量的3.2%，水膠比為0.34，將膠凝材料、減水劑、水和骨料混合制成表觀密度為24002600Kg/i^的面板混凝土。前述的膠凝材料是由4575%的粉煤灰和2555%的水泥組成的，所述的粉煤灰最好選用國標I級或II級粉煤灰，所述水泥的強度最好不低于42.5MPa。粉煤灰為火力發電廠排放的粉塵經收塵處理得到的粉末狀材料，為固體工業廢棄物；按照國家標準，粉煤灰分為三個等級，按照其水硬活性的大小依次為i級灰、n級灰和ni級灰。以粉煤灰和水泥共同組成膠凝材料時，不僅僅是工業廢棄物綜合利用問題和節約資源與能源問題，以及環境保護問題，更主要的是改善混凝土諸多方面的性能，粉煤灰在混凝土中高值化利用的程度，即粉煤灰摻量的多少，標志著技術水平的高低，采用大摻量、品質較差的粉煤灰制備高性能混凝土，意味著混凝土技術水平較高，具有創新性。前述的高性能面板混凝土中的骨料是由3056%的砂和4470%的石子混合組成的，其砂為人工砂或/和天然砂，所述的砂最好選用中砂，石子的粒度最好540mm范圍內。前述的減水劑最好選用聚羧酸系高性能減水劑，化學纖維選用聚丙烯類化學纖維。聚羧酸系高性能減水劑是一種具有緩凝保塑、引氣和減縮功能的外加劑。制備前述高性能面板混凝土方法為依次將砂、石、水泥、粉煤灰、減水劑和水投入攪拌機中攪拌90120秒即得高性能面板混凝土。上述的制備方法中，在將水泥和粉煤灰投入攪拌機之前，最好先將水泥和粉煤灰混合均勻，這樣更有利于使雙組分的膠凝材料相互混合均勻，以制得質量均勻的混凝土材料。與現有技術相比，采用本發明的配方和方法制備的高性能面板混凝土具有較高體積穩定性、較高抗裂性并兼具抗滲性、抗凍性、抗蝕性、抗碳化性的高性能混凝土。高性能面板混凝土具有高工作性、適宜的強度和強度發展以及高耐久性，下面是本發明混凝土的各種性能具有較好的拌和物流動性，坍落度為70220mm，1小時坍落度損失510%;較好的混凝土拌和物勻質性，不離析、不泌水；混凝土拌和物的初凝時間為1012小時，終凝時間為1218小時；混凝土3天抗壓強度1420MPa，抗拉強度l.52.OMpa，7天抗壓強度2528MPa，抗拉強度2.02.5Mpa，28天抗壓強度3640MPa，抗拉強度3.04.5MPa;混凝土28天的干縮值100200X10一乞混凝土絕熱溫升3天時小于等于22.(TC，7天時小于等于30.(TC;混凝土的抗滲等級為W14W16;混凝土的抗凍等級為F100300。本發明高性能面板混凝土與普通混凝土的比較表l面板混凝土配合比(kgm"混凝土膠凝材料水骨料纖維氧化鎂外加劑水泥粉煤灰砂石萘系AE-ALHPA普通248.282.813968612290.99.92.989.9X10—°-高性能5-L157.6157.6107.578012290.910.12高性能6-L126.71909576512570.911.08高性能6-B14021010584511280.915.75表注石子二級配，中石:，AE-A為引氣劑。表2面板混凝土的性能、石=55:45;氧化鎂外摻3%，LHPA為聚羧酸系高性能減水劑混凝土膠材(kg粉煤灰摻用水量(水膠砂率坍落度含氣量容重(kgm)量(%)kgm)比(%)(mm)(%)m)普通331.0251390.420.36914.52377高性能316.250107.50.340.39952.924305-L<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>具體實施例方式本發明的優選實施方式原料強度不低于42.5MPa的水泥157Kg、國標I級粉煤灰158Kg、細度在中砂范圍的天然砂或人工砂804Kg、粒度在540mm范圍內的石子1205Kg、聚羧酸系高性能減水劑IO.12Kg、水107.5Kg和聚丙烯類化學纖維0.9Kg。制備方法首先將水泥和國標I級粉煤灰一塊混合均勻，然后依次將砂、石子、混合均勻的水泥和國標I級粉煤灰膠凝材料、聚羧酸系高性能減水劑、聚丙烯類化學纖維和水加入強制式混凝土攪拌機中攪拌100秒，即可制成表觀密度約為2500Kg/n^的一立方米的高性能面板混凝土。制作時，根據所制作的面板混凝土的量和所要求的表觀密度來確定作為骨料的砂和石的加入量，加入骨料時，將所制作的面板混凝土的表觀密度控制在24002600Kg/mS的范圍即可。權利要求1.一種高性能面板混凝土，它由膠凝材料、骨料、水和外加劑制成，其特征在于膠凝材料的用量為280～390Kg/m3混凝土，外加劑為減水劑，減水劑的用量是膠凝材料總量的0.7～3.5％，水膠比為0.30～0.45，將膠凝材料、減水劑、水和骨料混合制成表觀密度為2400～2600Kg/m3的面板混凝土。2、按照權利要求l所述的高性能面板混凝土，其特征在于在面板混凝土中還加有化學纖維，化學纖維的加入量為O.61.0Kg/m3混凝土。3、按照權利要求l所述的高性能面板混凝土，其特征在于膠凝材料的用量為315Kg/m3混凝土，減水劑的用量是膠凝材料總量的3.2%，水膠比為O.34，將膠凝材料、減水劑、水和骨料混合制成表觀密度為24002600Kg/m3的面板混凝土。4、按照權利要求1或3所述的高性能面板混凝土，其特征在于所述的膠凝材料是由4575%的粉煤灰和2555%的水泥混合組成的。5、按照權利要求4所述的高性能面板混凝土，其特征在于所述的粉煤灰是國標I級或II級粉煤灰，所述水泥的強度不低于42.5MPa。6、按照權利要求1或3所述的高性能面板混凝土，其特征在于所述的骨料是由3056%的砂和4470%的石子混合組成的，其中砂為人工砂或/和天然砂。7、按照權利要求6所述的高性能面板混凝土，其特征在于所述砂為中砂，所述石子的粒度為540mm。8、按照權利要求l、2或3所述的高性能面板混凝土，其特征在于所述減水劑為聚羧酸系高性能減水劑。9、一種如權利要求1或3所述的高性能面板混凝土的制備方法，其特征在于依次將作為骨料的砂和石，作為膠凝材料的水泥和粉煤灰、減水劑和水投入攪拌機中攪拌90120秒即得面板混凝土。10、按照權利要求9所述的高性能面板混凝土的制備方法，其特征在于在將水泥和粉煤灰投入攪拌機之前，先將水泥和粉煤灰混合均勻。全文摘要本發明提供了一種用于制備面板堆石壩中面板的高性能混凝土及其制備方法，以克服現有混凝土體積穩定性不夠的問題。它是由膠凝材料、骨料、水和外加劑制成的，其中膠凝材料的用量為280～390Kg/立方米混凝土，外加劑為減水劑，減水劑的用水量是膠凝材料總量的0.7～3.5％，水膠比為0.30～0.45，在攪拌機中依次加入骨料(砂和石)、膠凝材料(水泥和粉煤灰)、減水劑和水，攪拌90～120秒，制成表觀密度為2400～2600Kg/m<sup>3</sup>的面板混凝土。采用本發明的配方和方法制備的高性能面板混凝土具有較高體積穩定性、較高抗裂性并兼具抗滲性、抗凍性、抗蝕性、抗碳化性的高性能混凝土。文檔編號C04B28/00GK101168483SQ200710201930公開日2008年4月30日申請日期2007年9月30日優先權日2007年9月30日發明者何金榮,蘭春杰,曾正賓,楊金娣,梁文泉,耘蘇申請人:中國水電顧問集團貴陽勘測設計研究院;貴州國電科技有限責任公司;貴州特普科技發展有限公司