本发明涉及建筑施工
技术领域：
，具体涉及一种改良性大体积混凝土及其制备方法。
背景技术：
：《大体积混凝土施工规范》GB50496-2009对大体积混凝土的定义为：混凝土结构物实体最小几何尺寸不小于1m的大体量混凝土；或者预计因混凝土中胶凝材料水化引起的温度变化和收缩而导致有害裂缝产生的混凝土。大体积混凝土的结构主要包括筏板基础和独立基础，其中独立基础的最大厚度一般为1100mm。现有技术中采用常规大体积混凝土进行浇筑施工时，由于大体积混凝土厚度过大，混凝土在凝固过程中，水化热会在短时间内集中产生并释放，致使大体积混凝土的凝固和收缩不均匀而产生裂缝，使得大体积混凝土的整体质量下降，减弱了其抗压强度、抗渗性能和耐久性。为了保证混凝土的整体施工质量，一般需要额外增加降温、散热、保温、加强养护和增加监控等诸多措施。但是如若某个环节出现纰漏，则会导致混凝土出现裂缝，其质量就达不到设计和规范要求。技术实现要素：本发明的目的在于提供一种改良性大体积混凝土及其制备方法，本发明提供的改良性大体积混凝土凝固慢，水化热产生和释放慢，不出现裂缝，且密实度、防水性能、耐久性能和抗压性能好。本发明提供的制备方法操作简单、成本低廉、适宜工业化生产。为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：本发明提供了一种改良性大体积混凝土，由包括以下重量份的组分制备得到：碎石900～1100份；砂780～950份；水泥180～220份；粉煤灰120～160份；膨润土19～23份；减水剂6～9份；水165～175份。优选地，所述碎石的粒度为5～40mm。优选地，所述砂包括河沙、山砂和石粉中的一种或几种；所述砂的粒度为3.0～2.3mm，级配为II级。优选地，所述水泥的强度等级为42.5级，所述水泥的种类包括普通硅酸盐水泥和/或矿渣硅酸盐水泥。优选地，所述水泥包括火山灰水泥、矿渣水泥和粉煤灰水泥中的一种或几种。优选地，所述粉煤灰的粒度为300～400目。优选地，所述膨润土包括钠基膨润土、钙镁基膨润土和有机膨润土中的一种或几种。优选地，所述减水剂包括多羟基化合物、羟基羧酸盐、羟基羧酸盐衍生物、高糖木质素磺酸盐、氯化锌、硼酸盐和磷酸盐中的一种或几种。本发明还提供了上述技术方案所述改良性大体积混凝土的制备方法，包括以下步骤：将碎石、砂和部分水搅拌混合，得到湿混合骨料；在所述湿混合骨料中加入水泥进行造壳搅拌，得到含有水泥的混合物料；在所述含有水泥的混合物料中加入膨润土、剩余水、粉煤灰和减水剂进行糊化搅拌，得到改良性大体积混凝土。优选地，所述部分水的用量为水总用量的65～75％；优选地，所述搅拌混合的时间为10～20s；优选地，所述造壳搅拌的时间为20～35s；优选地，所述糊化搅拌的时间为55～65s。本发明提供了一种改良性大体积混凝土，由包括以下重量份的组分制备得到：碎石900～1100份；砂780～950份；水泥180～220份；粉煤灰120～160份；膨润土19～23份；减水剂6～9份；水165～175份。本发明以碎石和砂为骨料，配合使用水泥、减水剂和水，同时加入粉煤灰和膨润土，在各个原料的共同作用下，使得得到的改良性大体积混凝土凝固时间长、内外温差小、水化热释放长，避免了大体积混凝土因为水化热过分集中释放造成其内部温差过大而产生裂缝，且密实度、防水性能、耐久性能、抗压性能和抗渗性能优异。本发明还提供了上述技术方案所述改良性大体积混凝土的制备方法，包括以下步骤：将碎石、砂和部分水搅拌混合，得到湿混合骨料；在所述湿混合骨料中加入水泥进行造壳搅拌，得到含有水泥的混合物料；在所述含有水泥的混合物料中加入膨润土、剩余水、粉煤灰和减水剂进行糊化搅拌，得到改良性大体积混凝土。本发明提供的大体积改良混凝土在浇筑过程中，按普通混凝土进行浇筑即可，相对于现有技术省略了大体积混凝土浇筑施工前期采用的降温、散热准备工作，浇筑施工过程的温度监测工作，以及浇筑完成后的内部降温和外部覆盖工作，大大简化了制备工艺，降低了施工成本。具体实施方式本发明提供了一种改良性大体积混凝土，其特征在于，由包括以下重量份的组分制备得到：碎石900～1100份；砂780～950份；水泥180～220份；粉煤灰120～160份；膨润土19～23份；减水剂6～9份；水165～175份。在本发明中，若无特殊说明，所有的原料组分均为本领域技术人员熟知的市售商品。在本发明中，按重量份数计，制备所述改良性大体积混凝土的原料包括碎石900～1100份，优选为904～1000份，更优选为910～950份。在本发明中，所述碎石的粒度优选为5～40mm，更优选为10～40mm。本发明将碎石粒径控制在5～40mm的目的是保证混凝土的强度，而且满足其输送和振捣密实要求。在本发明中，以碎石的质量份数为基准，制备所述改良性大体积混凝土的原料包括砂700～950份，优选为783～944份，更优选为900～944份，更优选为910～944份。在本发明中，所述砂优选包括河沙、山砂和石粉中的一种或几种，更优选为河沙、山砂或石粉，最优选为河沙或山砂。在本发明中，所述砂的粒度优选为3.0～2.3mm，级配优选为II级，累计筛余百分率优选为41～70％。本发明将控制砂的粒度和级配有利于提高改良性大体积混凝土的强度，并满足其输送和振捣密实要求。在本发明中，以碎石的质量份数为基准，制备所述改良性大体积混凝土的原料包括水泥180～220份，优选为180～214份，更优选为180～202份。在本发明中，所述水泥优选包括火山灰水泥、矿渣水泥和粉煤灰水泥中的一种或几种，更优选包括火山灰水泥、矿渣水泥或粉煤灰水泥。在本发明中，所述水泥的强度等级优选为42.5级。在本发明中，所述水泥的种类优选包括普通硅酸盐水泥和/或矿渣硅酸盐水泥，更优选包括普通硅酸盐水泥或矿渣硅酸盐水泥，最优选包括鱼峰普通硅酸盐水泥和/或红水河普通硅酸盐水泥。在本发明中，所述水泥的比表面积优选＞300m2/kg；所述水泥的粒度优选为80μm方孔筛余百分率＜10％，或45μm方孔筛余百分率＜30％。本发明采用上述水泥能够保证改良性大体积混凝土的强度，满足其输送和振捣密实要求。在本发明中，以碎石的质量份数为基准，制备所述改良性大体积混凝土的原料包括粉煤灰120～160份，优选为136～160份，更优选为140～160份。在本发明中，所述粉煤灰的粒度优选为300～400目，更优选为350～400目。在本发明中，粉煤灰与其他原料共同作用，具有形态效应、活性效应和微集料效应，其中，形态效应是物理效应，活性效应是化学效应，而微集料效应既有物理效应又有化学效应，三种效应相互关联，互为补充。具体的，形态效应：由于煤灰中含有70％以上的玻璃微珠，粒形完整，表面光滑，质地致密，粉煤灰中含有的该种形态的玻璃微珠对混凝土而言，能起到减水作用、致密作用和匀质作用，促进初期水泥水化的解絮作用，改变拌和物的流变性质、初始结构以及硬化后的多种功能，尤其对泵送混凝土，能起到良好的润滑作用；活性效应：粉煤灰中含有大量活性SiO2及Al2O3，在潮湿的环境中与混凝土中的Ca(OH)2等碱性物质发生化学反应，生成水化硅酸钙、水化铝酸钙等胶凝物质，对粉煤灰制品及混凝土能起到增强作用和堵塞混凝土中的毛细组织，提高混凝土的抗腐蚀能力；微集料效应：粉煤灰中含有粒径很小的玻璃微珠和碎屑，在水泥材料中相当于未水化的水泥颗粒，极细小的玻璃微珠相当于活泼的纳米材料，能明显的改善和增强混凝土及制品的结构强度，提高匀质性和致密性。本发明通过控制粉煤灰的用量和粒度既可以提高混凝土的抗渗性，又可以提高抗硫酸盐腐蚀性和抗镁盐腐蚀性，从而提高混凝土的耐久性。在本发明中，以碎石的质量份数为基准，制备所述改良性大体积混凝土的原料包括膨润土19～23份，优选为19.4～23份，更优选为19.8～23份。在本发明中，所述膨润土优选包括钠基膨润土、钙镁基膨润土和有机膨润土中的一种或几种，更优选包括钠基膨润土、钙镁基膨润土或有机膨润土。在本发明中，膨润土用量过多，虽然能够延缓大体积混凝土的凝固时间，但是会降低大体积混凝土的强度；膨润土用量过少，起不到延缓混凝土水化热释放的作用，减弱了延缓和均衡混凝土的水化热产生和释放的作用；加入适当比例的膨润土，可以使得凝固后的大体积混凝土的水化热得到延缓产生和释放，使得大体积混凝土的温度增长缓慢，不会造成大体积混凝土凝固过程中水化热过分集中释放，也不会造成大体积混凝土内温差过大，进而避免大体积混凝土出现裂缝，提高了大体积混凝土的抗渗性能，而且加入的膨润土填补了混凝土内部的空隙，进一步的增加混凝土的密实度、抗渗性和耐久性，从而提高了混凝土的整体强度和整体综合质量。在本发明中，以碎石的质量份数为基准，制备所述改良性大体积混凝土的原料包括减水剂6～9份，优选为6.3～8.8份，更优选为6.7～8份。在本发明中，所述减水剂包括多羟基化合物、羟基羧酸盐、羟基羧酸盐衍生物、高糖木质素磺酸盐、氯化锌、硼酸盐和磷酸盐中的一种或几种，更优选包括多羟基化合物、羟基羧酸盐、羟基羧酸盐衍生物、高糖木质素磺酸盐、氯化锌、硼酸盐或磷酸盐；最优选为羟基羧酸盐。在本发明中，减水剂与其他组分共同作用，起到提高原料的分散性的作用，同时能改善混凝土的工作性(包括流动性、可塑性、稳定性和易密性)，使得制备的大体积混凝土满足运送和浇捣要求的流动性，在外力作用下不产生脆断，不产生分层和泌水，易于浇捣密致；同时能减少单位用水量和单位水泥用量，节约水泥，减低生产成本。在本发明中，以碎石的质量份数为基准，制备所述改良性大体积混凝土的原料包括水165～175份，优选为165～170份。本发明提供的改良性大体积混凝土与普通混凝土相比，极大的延缓混凝土的水化热产生的时间，避免像普通混凝土由于在短时间水化热过于集中释放，而影响混凝土的均匀收缩，给混凝土造成裂缝；同时延缓了凝固时间，在施工缝的处理上也赢得了时间，大大减少了施工缝的留设，从而提高了大体积混凝土的浇筑施工质量。与现有技术中的大体积混凝土相比，本发明提供的改良性大体积混凝土在后期的施工过程中，不需要在大体积混凝土浇筑施工前期进行降温、散热等准备工作，也不需要在浇筑施工过程中对温度进行监测，更不需要在浇筑完成后再用循环冷却水降低混凝土内部的温度或用覆盖的方式减少内外部的温差等“善后”工作，大大降低了施工成本。本发明还提供了上述技术方案所述改良性大体积混凝土的制备方法，包括以下步骤：将碎石、砂和部分水搅拌混合，得到湿混合骨料；在所述湿混合骨料中加入水泥进行造壳搅拌，得到含有水泥的混合物料；在所述含有水泥的混合物料中加入膨润土、剩余水、粉煤灰和减水剂进行糊化搅拌，得到改良性大体积混凝土。在本发明中，所述部分水的用量优选为水总用量的65～75％，更优选为70％。在本发明中，所述搅拌混合的时间优选为10～20s，更优选为12～18s，最优选为15s。在本发明中，所述造壳搅拌的时间优选为20～35s，更优选为25～32s，最优选为30s。在本发明中，所述糊化搅拌的时间优选为55～65s，更优选为57～62s，最优选为60s。本发明对于所述搅拌混合、造壳搅拌和糊化搅拌的搅拌速度没有特殊要求，保证物料能够混合均匀即可。本发明采用上述加料顺序，有利于原料的充分混合，同时通过控制搅拌混合、造壳搅拌和糊化搅拌的搅拌时间，从而提高了改良性大体积混凝土的力学性能。下面将结合本发明中的实施例，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。实施例1每立方米大体积混凝土的制备原料包括碎石916kg、砂916kg、水泥214kg、粉煤灰152kg、膨润土21kg、减水剂6.95kg和水175kg。将碎石、砂和70wt％的水混合搅拌15s，得到湿混合骨料；在所述湿混合骨料中加入水泥搅拌30s，得到含有水泥的混合物料；在所述含有水泥的混合物料中加入膨润土、剩余水、粉煤灰和减水剂进行糊化搅拌60s，得到改良性大体积混凝土。实施例2～6按照实施例1的制备方法制备改良性大体积混凝土，每立方米大体积混凝土中各原料的用量(kg)见表1。对照例1～4按照实施例1的制备方法制备改良性大体积混凝土，每立方米大体积混凝土中各原料的用量(kg)见表1。表1每立方米大体积混凝土中各原料的用量(kg)水泥水砂碎石粉煤灰膨润土减水剂实施例1214175916916152216.95实施例2180165923930160238.71实施例319016594490412019.86.70实施例418516593491714021.47.7实施例519817092392315620.37.8实施例620217091091013619.46.8对照例121417591691615206.95对照例218016592393016008.71对照例319016594490412006.70对照例418517093491714007.7测试例按照国标《大体积混凝土施工标准》(GB50496-2018)对实施例1～6和对照例1～4制备的大体积混凝土进行性能测试，其中，内外温差根据混凝土浇筑体内最高温度与外表面内50mm处的温度之差进行测试；密实度根据混凝土结构钻心取样测得的芯样进行测试；抗渗性根据混凝土试件渗水高度进行测试；水化热释放时间根据检查孔内温度计显示的内外温差24h零变化进行测试；流动性(塌落度)根据塌落度筒提起后，混凝土自行下塌的高度进行测试。根据GB/T50107-2010《混凝土强度检验评定标准》检测各实施例及对照例制备的大体积混凝土的7天抗压强度(fcu.7d)和28天抗压强度(fcu.28d)。根据GB1346-2001《水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法》测试初凝时间和终凝时间。根据GB/T50082-2009综合测试混凝土的耐久性。以上性能测试结果见表2。表2性能测试结果测试结果表明，本发明提供的改良性大体积改良混凝土凝固时间长、内外温差小、水化热释放长，避免了大体积混凝土因为水化热过分集中释放造成其内部温差过大而产生裂缝，同时抗压强度高、密实度大。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本
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的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。当前第1页1 2 3