一种适用水电水利工程的四级配碾压混凝土及制备方法
【专利摘要】本发明提供一种适用水电水利工程的四级配碾压混凝土，每立方米四级配碾压混凝土中各组分配比为：水泥49kg～64kg、粉煤灰78kg～92kg、水70kg～71kg、砂630kg～700kg、碎石1520kg～1610kg，高效减水剂0.98kg～1.42kg、引气剂0.07kg～0.14kg，其中特大石(80mm～120mm)、大石(40mm～80mm)、中石(20mm～40mm)、小石(5mm～20mm)的质量比为20：30：30：20。本发明提出的四级配碾压混凝土胶凝材料用量低、绝热温升低，具有良好的工作性能、力学性能和耐久性能，有利于简化温控措施、提高施工进度、降低成本。
【专利说明】-种适用水电水利工程的四级配碾压混凝土及制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及水利工程施工【技术领域】，具体是一种适用水电水利工程的四级配碾压 混凝土及制备方法。
【背景技术】
[0002] 碾压混凝土坝是近20世纪80年代初发展起来的一项筑坝技术，与常态混凝土筑 坝用振捣器插入振捣密实的方法不同，碾压混凝土是利用振动碾强力振动和碾压的共同作 用，将胶材、干硬性混凝土进行压实的一种混凝土施工新方法。其主要特点是使用水泥含 量低，高掺粉煤灰的干硬性混凝土，采用与土石坝相同的运输和铺筑设备，薄层摊铺振动碾 压、层层上升填筑。
[0003] 碾压混凝土坝是世界筑坝史的一次重大突破，由于碾压混凝土综合了混凝土坝运 行安全和土石坝快速施工的特性，具有工期短、造价低等优点，因此碾压混凝土施工技术在 我国筑坝工程中得到越来越广泛的应用，已走过了 30多年的发展历程，近10年来发生了质 的飞跃，我国已成为采用碾压混凝土筑坝发展最为迅速、筑坝数量最多的国家，碾压混凝土 技术研究水平已处于世界领先水平。
[0004] 目前，碾压混凝土已被广泛应用于水利水电工程，但是碾压混凝土筑坝材料的发 展遇到以下瓶颈：
[0005] (1)传统碾压混凝土拌和物干硬、粘聚性较差，因此，为保证骨料的均匀分部及大 坝的长期耐久性，一般采用二、三级配骨料，即骨料粒径限制在80mm以内，碾压混凝土胶凝 材料少、成本低的优势无法充分体现；
[0006] (2)国内大坝约定俗成地普遍采用30cm层厚作为二级配、三级配碾压混凝土浇筑 层厚，无法充分体现碾压混凝土坝快速摊铺、快速碾压、快速上升的优势。
[0007] 本发明人在实现本发明的过程中发现：造成上述瓶颈的技术难题主要有以下几 占·
[0008] (1)碾压混凝土配合比设计理论亟待取得新的突破和发展，尤其是对提高骨料级 配（最大粒径）、增加浇筑层厚、碾压器械适应性等方面的理论和试验研究几乎处于空白；
[0009] (2)对于碾压混凝土，由于骨料粒径的增大，可能会引起混凝土骨料分离、骨料包 裹性能差以及混凝土内部缺陷等一系列问题。
【发明内容】
[0010] 针对现有技术存在的不足，本发明提供一种适用水电水利工程的四级配碾压混凝 土及制备方法，其制备的碾压混凝土胶材用量低、水化温升小、成本低，工作性能、力学性能 和耐久性能良好。
[0011] 本发明采用如下技术方案：
[0012] 一种适用水电水利工程的四级配碾压混凝土，包括水泥、粉煤灰、砂、碎石、水、高 效减水剂、引气剂，每立方米四级配碾压混凝土中各组分配比为：水泥49kg?64kg、粉煤 灰78kg?92kg、水70kg?71kg、砂630kg?700kg、碎石1520kg?1610kg，高效减水剂 0. 98kg?I. 42kg、引气剂0. 07kg?0. 14kg，碎石由大石、大石、中石、小石组成，碎石的粒 径范围是5mm?120mm,其中特大石、大石、中石、小石的粒径范围分别为80mm?120mm、 40mm?8Ctam、2Ctam?4Ctam、5臟?2Ctam,特大石：大石：中石：小石的质量比为20 :30 :30 : 20 〇
[0013] 进一步的，所述水泥为满足GB175-2007技术要求的42. 5普通硅酸盐水泥或 GB200-2003技术要求的42. 5中热硅酸盐水泥。
[0014] 进一步的，所述粉煤灰为满足DL/T5055-2007中I级、II级粉煤灰技术要求的粉 煤灰。
[0015] 进一步的，所述砂的细度模数为2. 2?2. 9,石粉含量为12%?22%。
[0016] 进一步的，所述高效减水剂为满足GB8076-2008高效减水剂相关技术要求的减水 剂。
[0017] 进一步的，所述引气剂为满足GB8076-2008引气剂相关技术要求的减水剂。
[0018] 一种如上述适用于水电水利工程的四级配碾压混凝土的制备方法，包括如下步 骤：
[0019] (1)按比例将水泥、粉煤灰、砂和碎石混合搅拌得到混合物；
[0020] (2)向步骤（1)所得混合物中加入水、高效减水剂、引气剂，搅拌混合得到所述四 级配碾压混凝土。
[0021] 和现有技术相比，本发明提供的四级配碾压混凝土具有如下特点和有益效果：
[0022] (1)降低原材料成本
[0023] 本发明提供的碾压混凝土配合比采用四级配粗骨料，使骨料粒径最大达到120_， 显著提高大石用量、降低砂和小石用量，而骨料粒径越大、生产成本越低；同时与传统三级 配碾压混凝土相比，用水量降低8kg/m 3?10kg/m3,胶凝材料用量降低16kg/m3?20kg/m3, 外加剂（高效减水剂、引气剂）用量降低10%?15%。混凝土原材料中，通过降低胶凝材 料用量、外加剂用量、降低砂和小石用量，每方混凝土原材料成本可降低约30元?40元。
[0024] (2)低水化温升
[0025] 与传统三级配碾压混凝土相比，本发明提供的混凝土用水量降低8kg/m3?IOkg/ m3,胶凝材料用量降低16kg/m3?20kg/m3,可降低水化热温升2. 2°C?2. 5°C，由此可简化温 控措施、显著降低温控成本。
[0026] (3)提高大体积混凝土体积稳定性和抗裂性
[0027] 由于本发明提供的四级配碾压混凝土胶凝材料用量少，干缩、自生体积变形收缩 值均显著低于传统三级配碾压混凝土，同时水化温升显著降低，因此采用本发明的大体积 混凝土体积稳定性和抗裂性均优于传统三级配碾压混凝土。
[0028] (4)增加大坝浇筑层厚度、减少层面
[0029] 层面是碾压混凝土大坝的薄弱面。采用本发明的四级配碾压混凝土，使大坝浇筑 层厚由30cm提高至40cm?50cm，从而减少了大坝的烧筑层面，提高大坝整体稳定性。
[0030] (5)显著提高大坝施工进度
[0031] 随着浇筑层厚的增加，大坝浇筑速度可提高约30?50%，从而促进工程早日竣 工，产生巨大的间接经济效益和社会效益。
【具体实施方式】
[0032] 为了满足水电水利工程对筑坝材料工作性能、力学、热学和变形性能的技术要求， 本发明在传统三级配碾压混凝土基础上，通过增大骨料粒径、优化材料配比来减少混凝土 的胶凝材料用量、降低绝热温升、降低收缩率，并提出了一种可碾性能好、力学、热学和变形 性能优异、适合水电工程技术要求的四级配碾压混凝土配合比。
[0033] 下面通过具体实施例对本发明及其有益效果作进一步说明。
[0034] 实施例1
[0035] 一种适用于水电水利工程的四级配碾压混凝土，包括水泥、粉煤灰、砂、碎石、水、 高效减水剂、引气剂。其中水泥为42. 5普通硅酸盐水泥或42. 5中热硅酸盐水泥。本实施 例中所采用的II级粉煤灰的需水量比为93. 8% ;高效减水剂为聚羧酸型高性能减水剂，理 论减水率为22% ;引气剂为AE引气剂。本实施例中减水剂掺量为胶凝材料质量的0. 7%， 引气剂掺量为胶凝材料质量的〇. 05%。
[0036] 按表1所示配合比配制本发明四级配碾压混凝土。同时，按照表2所示配方配置相 同强度等级的三级配碾压混凝土，以作对比。表1和表2中所示混凝土原材料用量单位均 为kg/m 3。上述本实施例中粗骨料为人工碎石，级配良好，其中四级配混凝土采用石的粒径 范围是5臟?120臟，特大石（8Ctam?120mm):大石（40臟?80mm):中石（2Ctam?40mm): 小石（5mm?20mm)的组合比为20 :30 :30 :20,三级配混凝土采用石的粒径范围是5mm? 8Ctam,大石(40mm?8Ctam):中石（2Ctam?40mm):小石（5謹?2Ctam)的组合比为30 :40 : 30 ;细骨料细度模数为2. 9的砂，级配良好；骨料级配对于配制碾压混凝土至关重要，在选 取原材料时需要加以重视。
[0037] 从表1和表2可以看出，本实施例1提供的四级配混凝土与传统三级碾压混凝土 相比，胶凝材料用量降低18kg/m 3,砂用量降低46kg/m3,外加剂用量降低约11%，从而大大 降低工程投资。
[0038] 表1C9(I20四级配碾压混凝土配合比（kg/m3)
[0039]
【权利要求】
1. 一种适用水电水利工程的四级配碾压混凝土，其特征在于：包括水泥、粉煤灰、砂、 碎石、水、高效减水剂、引气剂，每立方米四级配碾压混凝土中各组分配比为：水泥49kg? 64kg、粉煤灰 78kg ?92kg、水 70kg ?71kg、砂 630kg ?700kg、碎石 1520kg ?1610kg，高 效减水剂〇? 98kg?1. 42kg、引气剂0? 07kg?0? 14kg，碎石由大石、大石、中石、小石组成， 碎石的粒径范围是5mm?120mm，其中特大石、大石、中石、小石的粒径范围分别为80mm? 120mm、40mm?80mm、20mm?40mm、5mm?20mm,特大石：大石：中石：小石的质量比为20 : 30 ：30 ：20〇
2. 如权利要求1所述的适用水电水利工程的四级配碾压混凝土，其特征在于：所述水 泥为满足GB175-2007技术要求的42. 5普通硅酸盐水泥或GB200-2003技术要求的42. 5中 热硅酸盐水泥。
3. 如权利要求1所述的适用水电水利工程的四级配碾压混凝土，其特征在于：所述粉 煤灰为满足DL/T 5055-2007中I级、II级粉煤灰技术要求的粉煤灰。
4. 如权利要求1所述的适用水电水利工程的四级配碾压混凝土，其特征在于：所述砂 的细度模数为2. 2?2. 9,石粉含量为12%?22%。
5. 如权利要求1所述的适用水电水利工程的四级配碾压混凝土，其特征在于：所述高 效减水剂为满足GB8076-2008高效减水剂相关技术要求的减水剂。
6. 如权利要求1所述的适用水电水利工程的四级配碾压混凝土，其特征在于：所述引 气剂为满足GB8076-2008引气剂相关技术要求的减水剂。
7. -种权利要求1所述适用于水电水利工程的四级配碾压混凝土的制备方法，包括如 下步骤：（1)按比例将水泥、粉煤灰、砂和碎石混合搅拌得到混合物；（2)向步骤（1)所得混 合物中加入水、高效减水剂、引气剂，搅拌混合得到所述四级配碾压混凝土。
【文档编号】C04B14/02GK104402352SQ201410572987
【公开日】2015年3月11日 申请日期:2014年10月23日 优先权日:2014年10月23日
【发明者】杨华全, 李家正, 林育强, 石妍, 董芸, 严建军, 彭尚仕, 卢健, 张雷, 谷金钰, 周世华, 肖开涛, 陈霞, 李响, 张亮, 王磊, 高志扬, 张建峰, 阮波, 黄立 申请人:长江水利委员会长江科学院