本發(fā)明涉及水工建筑混凝土技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種特細(xì)砂水工大體積常態(tài)混凝土。
背景技術(shù)：
混凝土是水利工程中用途最廣、用量最大的建筑材料之一，砂是制備混凝土必不可少的資源。一般的建設(shè)用砂主要是通過(guò)人工開(kāi)采或機(jī)械破碎獲得，經(jīng)過(guò)篩分后的粒徑小于4.75mm的巖石顆粒(按《建設(shè)用砂》，2011版的規(guī)定)，分為天然砂和機(jī)制砂兩類。
《建設(shè)用砂》采用細(xì)度模數(shù)指標(biāo)對(duì)砂進(jìn)行了限定，一般來(lái)說(shuō)細(xì)度模數(shù)在1.6～3.7之間的粗、中、細(xì)砂是符合使用標(biāo)準(zhǔn)的，而且在混凝土中砂的表面要由水泥漿來(lái)包裹，砂子的總比表面積越大，則所需包裹砂粒表面的水泥漿也就越多，因此配制混凝土一般采用中、粗砂，不僅可以節(jié)約水泥用量，而且硬化后的混凝土性能也比較容易控制。但是，經(jīng)過(guò)近50年大規(guī)?；A(chǔ)建設(shè)工程的蓬勃發(fā)展，對(duì)混凝土、砂漿材料的使用量大幅度提升，建設(shè)用砂的需求量日益增加，我國(guó)部分地區(qū)粗、中砂資源漸趨枯竭，特別是許多地區(qū)并無(wú)中、粗砂資源，現(xiàn)存的粗、中砂資源儲(chǔ)備，將不能滿足建設(shè)規(guī)模的需要，刻意對(duì)中、粗砂的需求只會(huì)增加工程成本，所以因地制宜地采用當(dāng)?shù)丶?xì)砂、特細(xì)砂資源顯得更為重要。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于提供一種特細(xì)砂水工大體積常態(tài)混凝土，以解決目前存在的粗、中砂資源儲(chǔ)備不能滿足建設(shè)規(guī)模的需要的問(wèn)題。
本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的：
本發(fā)明提出了這樣一種特細(xì)砂水工大體積常態(tài)混凝土，該混凝土采用特細(xì)砂拌制，在拌制的過(guò)程中采用外摻的方式加入摻合料，并降低砂率和水灰比，延長(zhǎng)攪拌時(shí)間，并加強(qiáng)混凝土早期養(yǎng)護(hù)；其中，摻和料為復(fù)合纖維膨脹劑。
作為一種優(yōu)選，這種特細(xì)砂水工大體積常態(tài)混凝土的C9015三級(jí)配常態(tài)混凝土配合比是這樣的：?jiǎn)挝徊牧嫌昧繛椋核?10.9kg/m3，粉煤灰110.9kg/m3，粉煤灰摻量50％， 砂子442.6kg/m3，石子1622.6kg/m3，水122kg/m3；水膠比0.55，砂率22％，引氣劑0.2/萬(wàn)，減水劑0.9％，復(fù)合纖維膨脹劑8％。
將砂子的細(xì)度模數(shù)降低至1.0-1.6之間，砂率提高3％-5％之間。根據(jù)混凝土的強(qiáng)度等級(jí)來(lái)降低水灰比，C9015三級(jí)配常態(tài)混凝土選用0.55的水灰比，選用的水灰比跟常規(guī)非特細(xì)砂選用的水灰比一樣即可。
本發(fā)明的技術(shù)效果：采用外摻復(fù)合纖維膨脹劑的方法，較常規(guī)特細(xì)砂混凝土配合比，使砂率提高3％～5％，通過(guò)改進(jìn)配合比中各項(xiàng)指標(biāo)含量及比例，降低混凝土的干縮值，提高混凝土的耐久性，從而使特細(xì)砂大量應(yīng)用于水工大體積混凝土成為可能。
附圖說(shuō)明
圖1展示了試驗(yàn)用砂級(jí)配曲線。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。
實(shí)施例1：
1.砂石骨料
在混凝土中，砂石骨料一般占混凝土總質(zhì)量的80％～85％，它的品質(zhì)對(duì)混凝土的物理力學(xué)性能有重大影響；《建設(shè)用砂GB/T14684-2011》4.2“規(guī)格”中規(guī)定：砂按細(xì)度模數(shù)分為粗、中、細(xì)三種規(guī)格，其細(xì)度模數(shù)分別為：粗砂—3.7～3.1；中砂—3.0～2.3；細(xì)砂—2.2～1.6，而細(xì)度模數(shù)＜1.6時(shí)，行業(yè)內(nèi)一致將其命名為特細(xì)砂。本次試驗(yàn)所用的砂石骨料為四川岷江龍溪口航電樞紐工程中閘址料場(chǎng)的天然河砂骨料，如表1所示。
表1：天然河砂的顆粒級(jí)配試驗(yàn)結(jié)果
上表中天然河砂的顆粒級(jí)配試驗(yàn)結(jié)果表明，該天然河砂的細(xì)度模數(shù)為1.49，按照《建設(shè)用砂GB/T14684-2011》標(biāo)準(zhǔn)評(píng)定為特細(xì)砂。從顆粒級(jí)配曲線可見(jiàn)該砂明顯處于過(guò)細(xì)砂區(qū)，各個(gè)粒徑范圍內(nèi)的顆粒質(zhì)量分布極不均勻，屬于傳統(tǒng)意義上級(jí)配不良的粒群。
從特細(xì)砂顆粒級(jí)配試驗(yàn)結(jié)果中發(fā)現(xiàn)，0.60～4.75mm范圍內(nèi)的顆粒嚴(yán)重缺失，90％以上的砂粒徑＜0.60mm，這就造成特細(xì)砂比表面積遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于中、粗砂，比表面積大，包裹表面所需要的水分就多，因此相同坍落度的混凝土，采用特細(xì)砂就需要更多的用水量。另外，在細(xì)骨料的篩分試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，從某種意義上來(lái)說(shuō)，現(xiàn)有的試驗(yàn)篩分方法無(wú)法真實(shí)反映特細(xì)砂顆粒的分布特征，因此可在0.60mm、0.30mm、0.15mm這三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)篩中間增加0.45mm、0.225mm兩個(gè)篩，加密特細(xì)砂的篩分試驗(yàn)，更好的表征特細(xì)砂的級(jí)配分布情況，如圖1所示。
表2：砂石骨料的物理性能試驗(yàn)結(jié)果
上表2中的天然砂石骨料物理性能試驗(yàn)結(jié)果表明，本次試驗(yàn)的天然砂石骨料的物理性能滿足《水工混凝土施工規(guī)范DL/T5144-2001》的要求。
2.試驗(yàn)內(nèi)容
(1)對(duì)大壩主體C9015常態(tài)大體積混凝土配合比進(jìn)行試驗(yàn)研究；
(2)采用基準(zhǔn)混凝土、復(fù)合纖維膨脹劑混凝土對(duì)比的研究方法；
(3)具體研究?jī)?nèi)容
混凝土拌合物的工作性能——坍落度、容重、含氣量，并觀察混凝土拌合物的和易性；
混凝土的力學(xué)性能——抗壓強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度等；
混凝土的變形性能——極限拉伸值、彈性模量、自生體積變形、干燥收縮、線膨脹系數(shù)。
混凝土的耐久性能——抗?jié)B性能、抗凍性能、絕熱溫升。
本實(shí)施例選用的C9015常態(tài)大體積混凝土配合比如表3所示。
3.試驗(yàn)結(jié)論：
(1)新拌混凝土拌合物能保持其組成成分均勻，不發(fā)生分層、離析、泌水等現(xiàn)象，便于運(yùn)輸、澆筑、搗實(shí)成型等施工作業(yè)，并能獲得質(zhì)量均勻、密實(shí)度好的混凝土性能。
(2)在水膠比、粉煤灰摻量相同時(shí)，在保證坍落度等施工和易性條件下，摻入復(fù)合纖維膨脹劑后，用水量較基準(zhǔn)混凝土略高，增加了4kg/m3。在0.55水膠比條件下，膠凝材料總量增加最高值為7.26kg/m3，而粉煤灰占比50％，所以實(shí)際水泥用量?jī)H增加了3.6kg/m3，對(duì)水工建筑物結(jié)構(gòu)計(jì)算、溫控防裂等方面影響較小。
(3)采用特細(xì)砂拌制的混凝土抗壓強(qiáng)度分析：7d齡期值偏低，隨著齡期的增長(zhǎng)，粉煤灰與水泥水化生產(chǎn)的Ca(OH)2發(fā)生二次水化反應(yīng)，生成更多的C-S-H，粉煤灰的活性二次反應(yīng)進(jìn)程加快，所以表現(xiàn)為28d齡期值漲幅較大；90d～360d長(zhǎng)齡期抗壓強(qiáng)度結(jié)果均有不同程度的上漲，完全滿足強(qiáng)度等級(jí)的要求。
(5)復(fù)合纖維膨脹劑摻后的混凝土，各個(gè)齡期抗壓彈性模量與基準(zhǔn)混凝土相差不大；而極限拉伸值均較基準(zhǔn)混凝土有所提高。
(6)基準(zhǔn)混凝土中摻用了50％粉煤灰，充分發(fā)揮其微集料效應(yīng)，增加混凝土中粉塵顆粒的比表面積，改善了混凝土砂漿的包裹和填充的密實(shí)性，填充了毛細(xì)孔隙，阻斷了滲水通道，使水泥結(jié)石更加致密，從而大大改善了混凝土的抗?jié)B性能，所以基準(zhǔn)混凝土的抗?jié)B等級(jí)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于W8的要求。在基準(zhǔn)配合比基礎(chǔ)上摻入復(fù)合纖維膨脹劑混凝土抗?jié)B性能也均高于W8要求。
(7)采用特細(xì)砂拌制的基準(zhǔn)混凝土干燥收縮值較高，180d齡期時(shí)收縮達(dá)到566×10-6，對(duì)混凝土抗裂性能很不利。摻用復(fù)合纖維膨脹劑后，混凝土180d齡期的干燥收縮較基準(zhǔn)混凝土下降了13.4％，說(shuō)明復(fù)合纖維膨脹劑依靠本身的化學(xué)反應(yīng)與水泥石中的其他成分反應(yīng)，產(chǎn)生一定的膨脹，可以補(bǔ)償部分混凝土的收縮。
(8)兩組混凝土比熱、導(dǎo)溫系數(shù)、導(dǎo)熱系數(shù)、絕熱溫升相差較小，熱膨脹系數(shù)較一般人工灰?guī)r、砂巖等骨料偏高。
(9)兩組混凝土的自生體積變形總體呈微收縮型，混凝土的收縮量相對(duì)偏大，330d～360d以后才趨于穩(wěn)定。復(fù)合纖維膨脹劑的效果在早期表現(xiàn)較為明顯，1d～3d復(fù)合纖維膨脹劑混凝土趨于微膨脹狀態(tài)，7d后膨脹性能才弱于混凝土的自 身收縮；60d復(fù)合纖維膨脹劑混凝土的自身體積變形收縮量較基準(zhǔn)混凝土降低28.6％。復(fù)合纖維膨脹劑的減縮效果雖然后期表現(xiàn)力不強(qiáng)，但一直持續(xù)到360d該混凝土的自身體積變形收縮量均較基準(zhǔn)混凝土低。
當(dāng)然，以上只是本發(fā)明的具體應(yīng)用范例，本發(fā)明還有其他的實(shí)施方式，凡采用等同替換或等效變換形成的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明所要求的保護(hù)范圍之內(nèi)。