一种适用于高海拔地区的凝灰岩粉碾压混凝土的制作方法

本发明涉及混凝土技术领域，特别涉及一种适用于高海拔地区的凝灰岩粉碾压混凝土。

背景技术：

国内外关于海拔2000米以下的碾压混凝土筑坝技术较为成熟，但在3000m以上的高海拔地区，至今没有100m级高碾压混凝土坝建成的案例。高海拔地区主要气候特点是气压低、辐射强、严寒干燥、日温差大、大风日数频繁等，筑坝难度较大。

矿物掺和料是现代碾压混凝土中不可或缺的组分之一，如粉煤灰、矿渣粉、石灰石粉等，可减少水泥用量，改善混凝土性能，降低工程成本。但是，西藏高海拔地区缺乏粉煤灰、矿渣粉等优质传统掺和料资源，面对大量的工程需求，只能通过长距离运输，既增加工程造价，又受环境及运输条件的影响而得不到有效保障，进而可能影响工程建设。

西藏部分地区凝灰岩矿产资源丰富，粉磨而成的凝灰岩粉本身具有火山灰活性，属于天然火山灰质材料。因此，如能通过凝灰岩粉矿物掺和料的指标控制，结合凝灰岩粉碾压混凝土的配合比优化等工作，配制一种适用于高海拔地区的凝灰岩粉碾压混凝土，既保证混凝土的工程质量，又能解决当地缺乏矿物掺和料的难题，节约工程成本，加快工程进度，促进高海拔地区碾压混凝土筑坝技术的发展。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种适用于高海拔地区、就地取材、满足工程要求、长期耐久，将凝灰岩粉作为主要矿物掺和料的碾压混凝土。

本发明提供的技术方案：所述一种适用于高海拔地区的凝灰岩粉碾压混凝土，其特征在于所述碾压混凝土是由胶凝材料、砂石骨料、水、减水剂和引气剂组成，所述混凝土的物理指标为：含气量在3.5％～5.5％之间，VC值在2.0s～6.0s之间，表观密度为2400kg/m³～2500kg/m³；其中每平方米混凝土中各组分添加量如下：

所述胶凝材料的添加量为190kg/m³～230kg/m³；且胶凝材料是由60％～95％的水泥和5％～40％的凝灰岩粉组成，或由40％～90％的水泥、10％～60％凝灰岩粉与I级粉煤灰按照质量比1:1的比例混合后的混合粉组成；

所述砂石骨料的添加量为2100kg/m³～2200kg/m³；且砂石骨料中的砂率为31～33％，所述石头是由质量比为：30～40％的大石，30～40％中石和30～40％组成；

所述水的添加量为80kg/m³～95kg/m³，水与胶凝材料质量比不大于0.45；

所述减水剂的掺量为胶凝材料总质量的0.6～1.2％，所述引气剂为胶凝材料总质量的0.005％～0.02％；具体用量根据混凝土VC值和含气量确定，奈系高效减水剂和引气剂，技术指标符合GB8076《混凝土外加剂》规定。

本发明较优的技术方案：所述凝灰岩粉由凝灰岩矿经过粉磨加工的密度为2800kg/m³，细度为使用0.045mm方孔筛筛余17.6％，需水量比100％，含水量0.2％，活性指数62.5％，烧失量2.2％的粉末；所述凝灰岩矿是由25％ 的变质火山灰，73％的晶屑，2％的岩屑组成。凝灰岩粉的加工方法为现有常规岩矿磨粉方法。

本发明较优的技术方案：所述凝灰岩粉的主要化学成分为：6.15％的CaO，58.08％的SiO₂，19.67％的Al₂O₃，9.86％Fe₂O₃，1.18％的MgO，0.16％的SO₃。

本发明较优的技术方案：所述水泥为42.5中热硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥。

本发明较优的技术方案：所述砂石骨料是由人工砂石组成，其表观密度为2.65kg/m³～2.69kg/m³。其中所述混凝土中砂子重量660kg/m³～710kg/m³，大石440kg/m³～600kg/m³、中石440kg/m³～600kg/m³、小石440kg/m³～600kg/m³；其中，砂子粒径为0mm～5mm，大石粒径为40mm～80mm、中石粒径为20mm～40mm、小石粒径为5mm～20mm。

砂石用量及最优砂率按照DL5330《水工混凝土配合比设计规程》；

本发明中原材料品质均符合DL/T5112《水工碾压混凝土施工规范》相关规定。

本发明中所述碾压混凝土可达到C₉₀20强度等级要求。

本发明一种适用于高海拔地区的凝灰岩粉碾压混凝土具有如下优点：

(1)本发明充分利用了高海拔地区凝灰岩矿，在高海拔地区工业物资匮乏，利用该区域存在的大量凝灰岩矿粉磨加工后，作为掺和料来配制混凝土，充分利用了自然资源，解决了现有高海拔地区运输困难，而影响工程建设的问题。

(2)本发明利用西藏当地矿产资源——变余凝灰结构的黑绿色变质斜 斑玄武质晶屑凝灰岩，其中变质火山灰占25％、晶屑占73％、岩屑占2％，粉磨加工后作为主要的原材料组分，配制高海拔地区的碾压混凝土，可调节混凝土性能，显著降低工程成本，技术经济效益显著。

(3)本发明配制的混凝土适用于高海拔地区，其强度达到C₉₀20强度等级要求的碾压混凝土，抗冻等级达到F150及以上、抗渗等级达到W8及以上。

本发明专利优选当地原材料凝灰岩粉作为混凝土矿物掺和料，通过配合比设计，配制高海拔地区凝灰岩粉碾压混凝土，达到C₉₀20F150W8技术指标，可保证高海拔地区碾压混凝土耐久性，有利于新型矿物掺和料的推广，具有广阔的应用前景。

附图说明

图1和图2是本发明中凝灰岩矿石的偏光显微图。

图3和图4是本发明中凝灰粉的显微形貌图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明，实施例中的凝灰岩粉由凝灰岩矿经过粉磨加工而成，凝灰岩岩矿偏光显微图见图1和图2，凝灰岩岩矿组成见下表：

粉磨加工后的凝灰岩粉化学成分见下表：

实施例，一种适用于高海拔地区的凝灰岩粉碾压混凝土，包括以下步骤：

(1)明确设计指标

西藏某水利工程用碾压混凝土，海拔3300km，设计要求强度等级C₉₀20，抗冻等级F150，抗渗等级W8。

(2)凝灰岩粉矿物掺和料

采用山南地区的黑绿色变质斜斑玄武质晶屑凝灰岩矿源，经粉磨加工后，凝灰岩粉的显微形貌图如图3和图4，其技术指标见下表1：

表1凝灰岩粉的技术指标

(3)其他原材料

西藏华新42.5中热硅酸盐水泥，西藏当地花岗岩人工破碎砂石料、江苏博特JM-II奈系高效缓凝减水剂和浙江龙游ZB-1引气剂。

(4)配制混凝土

按照DL5330《水工混凝土配合比设计规程》规定，计算得到C₉₀20混凝土的配置强度为23.4MPa。结合绝对体积法，设计并优化三级配碾压混凝土配合比，以及单方混凝土的原材料用量，分别见表2和表3。

表2碾压混凝土配合比

表3碾压混凝土原材料用量

(5)混凝土性能测试

参照DL/T 5433《水工碾压混凝土试验规程》，拌和、成型及养护碾压混凝土试件，各项指标结果见表2.3。

试验结果表明，混凝土拌和物性能良好，90d抗压强度达到配制强度要求，抗冻及抗渗等级均满足设计指标。

表2.3混凝土性能测试结果

通过上述实施例中的结果显示，两种配方配制出来的混凝土抗压强度、抗冻等级、抗渗等级均达到设计要求，可以适用于高海拔地区。