一種適用水電水利工程的四級配碾壓混凝土及制備方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種適用水電水利工程的四級配碾壓混凝土，每立方米四級配碾壓混凝土中各組分配比為：水泥49kg～64kg、粉煤灰78kg～92kg、水70kg～71kg、砂630kg～700kg、碎石1520kg～1610kg，高效減水劑0.98kg～1.42kg、引氣劑0.07kg～0.14kg，其中特大石(80mm～120mm)、大石(40mm～80mm)、中石(20mm～40mm)、小石(5mm～20mm)的質(zhì)量比為20：30：30：20。本發(fā)明提出的四級配碾壓混凝土膠凝材料用量低、絕熱溫升低，具有良好的工作性能、力學(xué)性能和耐久性能，有利于簡化溫控措施、提高施工進度、降低成本。
【專利說明】-種適用水電水利工程的四級配碾壓混凝土及制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及水利工程施工【技術(shù)領(lǐng)域】，具體是一種適用水電水利工程的四級配碾壓 混凝土及制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 碾壓混凝土壩是近20世紀80年代初發(fā)展起來的一項筑壩技術(shù)，與常態(tài)混凝土筑 壩用振搗器插入振搗密實的方法不同，碾壓混凝土是利用振動碾強力振動和碾壓的共同作 用，將膠材、干硬性混凝土進行壓實的一種混凝土施工新方法。其主要特點是使用水泥含 量低，高摻粉煤灰的干硬性混凝土，采用與土石壩相同的運輸和鋪筑設(shè)備，薄層攤鋪振動碾 壓、層層上升填筑。
[0003] 碾壓混凝土壩是世界筑壩史的一次重大突破，由于碾壓混凝土綜合了混凝土壩運 行安全和土石壩快速施工的特性，具有工期短、造價低等優(yōu)點，因此碾壓混凝土施工技術(shù)在 我國筑壩工程中得到越來越廣泛的應(yīng)用，已走過了 30多年的發(fā)展歷程，近10年來發(fā)生了質(zhì) 的飛躍，我國已成為采用碾壓混凝土筑壩發(fā)展最為迅速、筑壩數(shù)量最多的國家，碾壓混凝土 技術(shù)研究水平已處于世界領(lǐng)先水平。
[0004] 目前，碾壓混凝土已被廣泛應(yīng)用于水利水電工程，但是碾壓混凝土筑壩材料的發(fā) 展遇到以下瓶頸：
[0005] (1)傳統(tǒng)碾壓混凝土拌和物干硬、粘聚性較差，因此，為保證骨料的均勻分部及大 壩的長期耐久性，一般采用二、三級配骨料，即骨料粒徑限制在80mm以內(nèi)，碾壓混凝土膠凝 材料少、成本低的優(yōu)勢無法充分體現(xiàn)；
[0006] (2)國內(nèi)大壩約定俗成地普遍采用30cm層厚作為二級配、三級配碾壓混凝土澆筑 層厚，無法充分體現(xiàn)碾壓混凝土壩快速攤鋪、快速碾壓、快速上升的優(yōu)勢。
[0007] 本發(fā)明人在實現(xiàn)本發(fā)明的過程中發(fā)現(xiàn)：造成上述瓶頸的技術(shù)難題主要有以下幾 占·
[0008] (1)碾壓混凝土配合比設(shè)計理論亟待取得新的突破和發(fā)展，尤其是對提高骨料級 配（最大粒徑）、增加澆筑層厚、碾壓器械適應(yīng)性等方面的理論和試驗研究幾乎處于空白；
[0009] (2)對于碾壓混凝土，由于骨料粒徑的增大，可能會引起混凝土骨料分離、骨料包 裹性能差以及混凝土內(nèi)部缺陷等一系列問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明提供一種適用水電水利工程的四級配碾壓混凝 土及制備方法，其制備的碾壓混凝土膠材用量低、水化溫升小、成本低，工作性能、力學(xué)性能 和耐久性能良好。
[0011] 本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
[0012] 一種適用水電水利工程的四級配碾壓混凝土，包括水泥、粉煤灰、砂、碎石、水、高 效減水劑、引氣劑，每立方米四級配碾壓混凝土中各組分配比為：水泥49kg?64kg、粉煤 灰78kg?92kg、水70kg?71kg、砂630kg?700kg、碎石1520kg?1610kg，高效減水劑 0. 98kg?I. 42kg、引氣劑0. 07kg?0. 14kg，碎石由大石、大石、中石、小石組成，碎石的粒 徑范圍是5mm?120mm,其中特大石、大石、中石、小石的粒徑范圍分別為80mm?120mm、 40mm?8Ctam、2Ctam?4Ctam、5臟?2Ctam,特大石：大石：中石：小石的質(zhì)量比為20 :30 :30 : 20 〇
[0013] 進一步的，所述水泥為滿足GB175-2007技術(shù)要求的42. 5普通硅酸鹽水泥或 GB200-2003技術(shù)要求的42. 5中熱硅酸鹽水泥。
[0014] 進一步的，所述粉煤灰為滿足DL/T5055-2007中I級、II級粉煤灰技術(shù)要求的粉 煤灰。
[0015] 進一步的，所述砂的細度模數(shù)為2. 2?2. 9,石粉含量為12%?22%。
[0016] 進一步的，所述高效減水劑為滿足GB8076-2008高效減水劑相關(guān)技術(shù)要求的減水 劑。
[0017] 進一步的，所述引氣劑為滿足GB8076-2008引氣劑相關(guān)技術(shù)要求的減水劑。
[0018] 一種如上述適用于水電水利工程的四級配碾壓混凝土的制備方法，包括如下步 驟：
[0019] (1)按比例將水泥、粉煤灰、砂和碎石混合攪拌得到混合物；
[0020] (2)向步驟（1)所得混合物中加入水、高效減水劑、引氣劑，攪拌混合得到所述四 級配碾壓混凝土。
[0021] 和現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的四級配碾壓混凝土具有如下特點和有益效果：
[0022] (1)降低原材料成本
[0023] 本發(fā)明提供的碾壓混凝土配合比采用四級配粗骨料，使骨料粒徑最大達到120_， 顯著提高大石用量、降低砂和小石用量，而骨料粒徑越大、生產(chǎn)成本越低；同時與傳統(tǒng)三級 配碾壓混凝土相比，用水量降低8kg/m 3?10kg/m3,膠凝材料用量降低16kg/m3?20kg/m3, 外加劑（高效減水劑、引氣劑）用量降低10%?15%?；炷猎牧现?，通過降低膠凝材 料用量、外加劑用量、降低砂和小石用量，每方混凝土原材料成本可降低約30元?40元。
[0024] (2)低水化溫升
[0025] 與傳統(tǒng)三級配碾壓混凝土相比，本發(fā)明提供的混凝土用水量降低8kg/m3?IOkg/ m3,膠凝材料用量降低16kg/m3?20kg/m3,可降低水化熱溫升2. 2°C?2. 5°C，由此可簡化溫 控措施、顯著降低溫控成本。
[0026] (3)提高大體積混凝土體積穩(wěn)定性和抗裂性
[0027] 由于本發(fā)明提供的四級配碾壓混凝土膠凝材料用量少，干縮、自生體積變形收縮 值均顯著低于傳統(tǒng)三級配碾壓混凝土，同時水化溫升顯著降低，因此采用本發(fā)明的大體積 混凝土體積穩(wěn)定性和抗裂性均優(yōu)于傳統(tǒng)三級配碾壓混凝土。
[0028] (4)增加大壩澆筑層厚度、減少層面
[0029] 層面是碾壓混凝土大壩的薄弱面。采用本發(fā)明的四級配碾壓混凝土，使大壩澆筑 層厚由30cm提高至40cm?50cm，從而減少了大壩的燒筑層面，提高大壩整體穩(wěn)定性。
[0030] (5)顯著提高大壩施工進度
[0031] 隨著澆筑層厚的增加，大壩澆筑速度可提高約30?50%，從而促進工程早日竣 工，產(chǎn)生巨大的間接經(jīng)濟效益和社會效益。

【具體實施方式】
[0032] 為了滿足水電水利工程對筑壩材料工作性能、力學(xué)、熱學(xué)和變形性能的技術(shù)要求， 本發(fā)明在傳統(tǒng)三級配碾壓混凝土基礎(chǔ)上，通過增大骨料粒徑、優(yōu)化材料配比來減少混凝土 的膠凝材料用量、降低絕熱溫升、降低收縮率，并提出了一種可碾性能好、力學(xué)、熱學(xué)和變形 性能優(yōu)異、適合水電工程技術(shù)要求的四級配碾壓混凝土配合比。
[0033] 下面通過具體實施例對本發(fā)明及其有益效果作進一步說明。
[0034] 實施例1
[0035] 一種適用于水電水利工程的四級配碾壓混凝土，包括水泥、粉煤灰、砂、碎石、水、 高效減水劑、引氣劑。其中水泥為42. 5普通硅酸鹽水泥或42. 5中熱硅酸鹽水泥。本實施 例中所采用的II級粉煤灰的需水量比為93. 8% ;高效減水劑為聚羧酸型高性能減水劑，理 論減水率為22% ;引氣劑為AE引氣劑。本實施例中減水劑摻量為膠凝材料質(zhì)量的0. 7%， 引氣劑摻量為膠凝材料質(zhì)量的〇. 05%。
[0036] 按表1所示配合比配制本發(fā)明四級配碾壓混凝土。同時，按照表2所示配方配置相 同強度等級的三級配碾壓混凝土，以作對比。表1和表2中所示混凝土原材料用量單位均 為kg/m 3。上述本實施例中粗骨料為人工碎石，級配良好，其中四級配混凝土采用石的粒徑 范圍是5臟?120臟，特大石（8Ctam?120mm):大石（40臟?80mm):中石（2Ctam?40mm): 小石（5mm?20mm)的組合比為20 :30 :30 :20,三級配混凝土采用石的粒徑范圍是5mm? 8Ctam,大石(40mm?8Ctam):中石（2Ctam?40mm):小石（5謹?2Ctam)的組合比為30 :40 : 30 ;細骨料細度模數(shù)為2. 9的砂，級配良好；骨料級配對于配制碾壓混凝土至關(guān)重要，在選 取原材料時需要加以重視。
[0037] 從表1和表2可以看出，本實施例1提供的四級配混凝土與傳統(tǒng)三級碾壓混凝土 相比，膠凝材料用量降低18kg/m 3,砂用量降低46kg/m3,外加劑用量降低約11%，從而大大 降低工程投資。
[0038] 表1C9(I20四級配碾壓混凝土配合比（kg/m3)
[0039]

【權(quán)利要求】
1. 一種適用水電水利工程的四級配碾壓混凝土，其特征在于：包括水泥、粉煤灰、砂、 碎石、水、高效減水劑、引氣劑，每立方米四級配碾壓混凝土中各組分配比為：水泥49kg? 64kg、粉煤灰 78kg ?92kg、水 70kg ?71kg、砂 630kg ?700kg、碎石 1520kg ?1610kg，高 效減水劑〇? 98kg?1. 42kg、引氣劑0? 07kg?0? 14kg，碎石由大石、大石、中石、小石組成， 碎石的粒徑范圍是5mm?120mm，其中特大石、大石、中石、小石的粒徑范圍分別為80mm? 120mm、40mm?80mm、20mm?40mm、5mm?20mm,特大石：大石：中石：小石的質(zhì)量比為20 : 30 ：30 ：20〇
2. 如權(quán)利要求1所述的適用水電水利工程的四級配碾壓混凝土，其特征在于：所述水 泥為滿足GB175-2007技術(shù)要求的42. 5普通硅酸鹽水泥或GB200-2003技術(shù)要求的42. 5中 熱硅酸鹽水泥。
3. 如權(quán)利要求1所述的適用水電水利工程的四級配碾壓混凝土，其特征在于：所述粉 煤灰為滿足DL/T 5055-2007中I級、II級粉煤灰技術(shù)要求的粉煤灰。
4. 如權(quán)利要求1所述的適用水電水利工程的四級配碾壓混凝土，其特征在于：所述砂 的細度模數(shù)為2. 2?2. 9,石粉含量為12%?22%。
5. 如權(quán)利要求1所述的適用水電水利工程的四級配碾壓混凝土，其特征在于：所述高 效減水劑為滿足GB8076-2008高效減水劑相關(guān)技術(shù)要求的減水劑。
6. 如權(quán)利要求1所述的適用水電水利工程的四級配碾壓混凝土，其特征在于：所述引 氣劑為滿足GB8076-2008引氣劑相關(guān)技術(shù)要求的減水劑。
7. -種權(quán)利要求1所述適用于水電水利工程的四級配碾壓混凝土的制備方法，包括如 下步驟：（1)按比例將水泥、粉煤灰、砂和碎石混合攪拌得到混合物；（2)向步驟（1)所得混 合物中加入水、高效減水劑、引氣劑，攪拌混合得到所述四級配碾壓混凝土。
【文檔編號】C04B14/02GK104402352SQ201410572987
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年10月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月23日
【發(fā)明者】楊華全, 李家正, 林育強, 石妍, 董蕓, 嚴建軍, 彭尚仕, 盧健, 張雷, 谷金鈺, 周世華, 肖開濤, 陳霞, 李響, 張亮, 王磊, 高志揚, 張建峰, 阮波, 黃立 申請人:長江水利委員會長江科學(xué)院