專利名稱：一種用于大壩的新型碾壓混凝土及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及水利工程施工技術領域，更具體地涉及一種用于大壩的新型碾壓混凝土及其制備方法。
背景技術：
碾壓混凝土是一種干硬性貧水泥的混凝土，使用硅酸鹽水泥、火山灰質摻和料、水、外加劑、砂和分級控制的粗骨料拌制成無塌落度的干硬性混凝土，采用與土石壩施工相同的運輸及鋪筑設備，用振動碾分層壓實。碾壓混凝土壩既具有混凝土體積小、強度高、防滲性能好、壩身可溢流等特點，又具有土石壩施工程序簡單、快速、經濟、可使用大型通用機械的優(yōu)點。碾壓混凝土施工速度快，骨料的使用量大而集中，而且骨料品質要求在各建筑行業(yè)中要求是最為嚴格的，其中以碾壓混凝土細骨料的品質要求為最高，因此細骨料的調研和選擇直接影響碾壓混凝土施工的連續(xù)性。目前制備碾壓混凝土存在以下問題:
一是來自石料場開采的石料質量差、儲量少，生產出來的人工砂無論從質量上還是數量上都不能滿足施工要求；
二是周邊地區(qū)缺少足夠的能滿足大壩大方量連續(xù)施工的人工砂，而且大部分人工砂級配不佳，粗顆粒和石粉含量偏多，中間級配顆粒偏少，不能滿足碾壓混凝土施工要求；三是肩負水泥、粉煤灰、碎石等大宗外購材料運輸困難，增加了成本；
四是如果采用下游河砂，其資源豐富，但但由于河砂長期受水流沖刷和自然沉積作用，粉細顆粒流失嚴重，粗狀顆粒較多，級配不良，石粉含量僅為29T3%，細度模數FM較高，最高達到了 3.8，已經超出規(guī)范要求，不用直接用于拌制大壩混凝土，需進行處理； 五是砂中具有較高的石粉含量能顯著提高碾壓混凝土的液化泛漿、可碾性、層間結構、抗骨料分離等性能，由于河砂的石粉含量偏低，對碾壓混凝土拌和物質量影響很大?？赏ㄟ^河砂外摻石粉的技術措施提高砂的石粉含量，但石粉和河砂的摻合工藝復雜，摻合質量難以保證；另一方面，根據配合比試驗結果每方混凝土的石粉用量缺口 137kg，即共需石粉
2.74萬t，經砂石料市場調查，石粉供應量困難。中國專利CN100450964C公開了一種用于碾壓混凝土壩的微坍落度混凝土及其施工方法，其由水泥、粉煤灰、粗骨料、細骨料、緩凝高效減水劑、引氣劑和水配制得到，該混凝土與常規(guī)混凝土相比添加了膠凝材料使混凝土的坍落度有很大的改善，但其抗壓抗折等性能不佳。中國專利申請CN101168482A公開了一種碾壓高性能混凝土及其制備方法，其由膠凝材料、骨料、水和外加減水劑制成，該混凝土及制備方法很好的解決了混凝土耐久性不夠的問題，但其配方中使用了大量的粉煤灰，提高了混凝土的制備成本。且采用該處方和工藝制備得到的混凝土的抗壓抗折性能也不理想。因此研究新型適合現有建筑工程必需的抗壓抗折性能優(yōu)異、耐久度高的碾壓混凝土是十分必要的
發(fā)明內容
上述背景技術中詳細論述了碾壓混凝土使用及制備過程中所存在的缺陷或不足，有鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種用于大壩的品質高、生產簡單且環(huán)保的新型碾壓混凝土及其制備方法。為了實現上述目的，本發(fā)明提供一種用于大壩的新型碾壓混凝土，其包括以下重量份額的組分:水60-110份、水泥51-59份、粉煤灰70-120份、河砂500-700份、粗骨料1400-1500份、緩凝高效減水劑0.876-1.46份以及引氣劑0.02-0.04份。所述粗骨料包括5_80mm的石塊，其中小石粒徑為5-30mm,中石粒徑為30mm-55mm,大石粒徑為55mm-80mm，其中所述粗骨料中優(yōu)選以下重量比重的組分為小石:中石:大石=30:40:30。所述河砂為花崗巖，其抗壓強度為100 300MPa。所述河砂為細碎后的成品砂，其細度模數為2.6±0.2 ;所述緩凝高效減水劑為萘系高效減水劑；引氣劑為松香樹脂類引氣劑。作為本發(fā)明所優(yōu)選的一種實施方式，所述新型碾壓混凝土包括以下重量份額的組分:水95份、水泥51份、粉煤灰95份、河砂650份、粗骨料1473份、緩凝高效減水劑1.46份以及引氣劑0.0292份；粗骨料包括以下重量份額的組分:小石442份、中石589份、大石442 份。本發(fā)明還提供一種制備上述新型碾壓混凝土的方法，其包括以下步驟:
O安裝制備裝置:該制備裝置包括攪拌裝置和靠近攪拌裝置的破碎裝置；
2)調試破碎裝置:首先要空負荷試運行破碎裝置，運行時間不少于4小時；
3)開米河砂:米用纟父吸式抽砂船開米河砂，抽砂船的抽砂栗管出口處設直IOmmXlOmm篩網，河砂需通過該篩網，開采后的河砂毛料要堆放大于七天，含水率控制在6%以內；
4)將脫水后的河砂毛料運輸到破碎裝置上，開始進行破碎作業(yè)，進料速度控制在20-40m3/h,進料粒徑控制在小于IOmm ；
5)破碎后的成品砂由破碎裝置輸出，然后向攪拌裝置按比例添加處方重量份額的水、水泥、粉煤灰、粗骨料、緩凝高效減水劑以及引氣劑，進行攪拌即形成新型碾壓混凝土。所述3)中的河砂毛料的含水率為3 4%。所述4)中的進料速度為30 m3/h。所述5)中的向攪拌裝置中加入各組分后的攪拌時間為50秒-100秒。所述破碎裝置包括集料斗、與集料斗連接的進料帶、位于進料帶一端下方的立軸式破碎機、與立軸式破碎機電性連接且控制其工作的控制柜、一端位于立軸式破碎機下方的出料帶以及設置在出料帶另一端且遮蓋出料帶一端的遮雨棚，立軸式破碎機設有進料口和出料口，進料帶一端位于進料口上方，出料帶一端位于出料口下方，進料帶上設有去除金屬物質的除鐵器。本發(fā)明實施例七顯示，本發(fā)明實施例一至六所制備得到的混凝土的抗壓強度和抗折強度顯著優(yōu)于參比實施例一和參比實施例二所對應的混凝土的抗壓強度和抗折強度，這表明本發(fā)明混凝土的處方選擇科學，性能優(yōu)異，與現有的混凝土相比具有耐久度高的特點。在本發(fā)明所述混凝土材料中，實施例一至實施例五制備得到的混凝土的抗壓強度和抗折強度顯著優(yōu)于實施例六，這表明在本發(fā)明混凝土配方中選擇河砂成品砂比選擇河砂的原狀砂更具有優(yōu)勢，推測可能是由于成品砂的細度模數更小。由表4可以看出，本發(fā)明實施例一至六所制備得到的混凝土在VC值、抗?jié)B 等級、抗凍強度、極限拉伸、絕熱溫升等方面顯著優(yōu)于參比實施例一和參比實施例二所對應的混凝土，其中實施例一至實施例五制備得到的混凝土在上述指標方面相對于實施例更具有優(yōu)勢。與現有技術相比，本發(fā)明的技術方案具有如下有益效果:
(1)本發(fā)明所述的碾壓混凝土配方科學，與現有的混凝土相比抗壓強度和抗折強度更高，更難能可貴的是，本發(fā)明所制備得到的碾壓混凝土在VC值、抗?jié)B等級、抗凍強度、極限拉伸、絕熱溫升等方面與現有的碾壓混凝土相比均具有一定的優(yōu)勢
(2)本發(fā)明所述的碾壓混凝土采用天然河砂作為物料，經細碎處理后成品砂的品質得到很大提高，能夠滿足大壩常態(tài)混凝土和碾壓混凝土用砂要求，性能測試顯示其與細碎處理前的原狀砂相比制備得到混凝土在抗壓抗折等性能方面更為優(yōu)異。(3)本發(fā)明碾壓混凝土的制備方法的工作流程簡單，占地面積小，設備布置靈活便捷，土建和安裝工程量小，生產效率高提高等優(yōu)點。(4)本發(fā)明碾壓混凝土生產過程中不消耗水資源，不產生污水和粉塵，對周邊環(huán)境不造成污染，無需另設防塵和除塵設備，節(jié)能環(huán)保效益顯著。


圖1是本發(fā)明破碎裝置的結構示意圖。圖2是本發(fā)明新型碾壓混凝土的性能測試破碎前河砂通過率的曲線圖。圖3是本發(fā)明新型碾壓混凝土的性能測試破碎后成品砂通過率的曲線圖。
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圖中:集料斗1、進料帶2、立軸式破碎機3、控制柜4、出料帶5、遮雨棚6、進料口 7、出料口 8、除鐵器9。
具體實施例方式以下內容是結合具體的優(yōu)選實施方式對本發(fā)明所作的進一步詳細說明，不能認定本發(fā)明的具體實施只局限于這些說明。對于本發(fā)明所屬技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明構思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應當視為屬于本發(fā)明的保護范圍。試驗例:本發(fā)明新型碾壓混凝土制備方法中河砂處理前后比較:
試驗方法:用不同篩徑的篩子篩選破碎前的河砂和破碎后的成品砂，可以測得篩余量、分級篩余以及通過率，進而分別獲得天然河砂和成品砂的細度模數和石粉含量。分級篩余量表示的是通過不同篩孔尺寸篩網砂料占總重的百分比，分級篩余全部值加起來為100%。石粉含量是指篩徑小于0.16的通過率。試驗測得的數據如下:
表1:破碎前天然河砂的試驗數據
權利要求
1.一種用于大壩的新型碾壓混凝土，其特征在于包括以下重量份額的組分水60-110份、水泥51-59份、粉煤灰70-120份、河砂500-700份、粗骨料1400-1500份、緩凝高效減水劑O. 876-1. 46份以及引氣劑O. 02-0. 04份。
2.如權利要求I所述的用于大壩的新型碾壓混凝土，其特征在于所述粗骨料包括以下重量比重的組分為小石中石大石=30:40:30。
3.如權利要求2所述的用于大壩的新型碾壓混凝土，其特征在于所述河砂的細度模數為2. 6±0. 2 ;河砂為花崗巖，其抗壓強度為100 300MPa。
4.如權利要求3所述的用于大壩的新型碾壓混凝土，其特征在于所述緩凝高效減水劑為萘系高效減水劑；引氣劑為松香樹脂類引氣劑。
5.如權利要求4所述的用于大壩的新型碾壓混凝土，其特征在于所述新型碾壓混凝土包括以下重量份額的組分水95份、水泥51份、粉煤灰95份、河砂650份、粗骨料1473份、緩凝高效減水劑I. 46份以及引氣劑O. 0292 ;粗骨料包括以下重量份額的組分小石442份、中石589份、大石442份。
6.如權利要求1-5任一所述的用于大壩的新型碾壓混凝土，其特征在于所述河砂為細碎后的成品砂，其細度模數為2. 6±0. 2。
7.一種制備權利要求6中所述的新型碾壓混凝土的方法，其特征在于包括以下步驟 1)安裝制備裝置該制備裝置包括攪拌裝置和靠近攪拌裝置的破碎裝置； 2)調試破碎裝置首先要空負荷試運行破碎裝置，運行時間不少于4小時； 3)開米河砂米用纟父吸式抽砂船開米河砂，抽砂船的抽砂栗管出口處設直IOmmXlOmm篩網，河砂需通過該篩網，開采后的河砂毛料要堆放大于七天，含水率控制在6%以內； 4)將脫水后的河砂毛料運輸到破碎裝置上，開始進行破碎作業(yè)，進料速度控制在20-40m3/h,進料粒徑控制在小于IOmm ； 5)破碎后的成品砂由破碎裝置輸出，然后向攪拌裝置按比例添加處方重量份額的水、水泥、粉煤灰、粗骨料、緩凝高效減水劑以及引氣劑，進行攪拌即形成新型碾壓混凝土。
8.如權利要求7所述的制備新型碾壓混凝土的方法，其特征在于所述3)中的河砂毛料的含水率為3 4% ;所述4)中的進料速度為30 m3/h ;所述5)中的向攪拌裝置中加入各組分后的攪拌時間為50秒-100秒。
9.如權利要求8所述的制備新型碾壓混凝土的方法，其特征在于所述5)中的新型碾壓混凝土包括以下重量份額的組分水95份、水泥51份、粉煤灰95份、河砂650份、粗骨料1473份、緩凝高效減水劑I. 46份以及引氣劑O. 0292 ;粗骨料包括以下重量份額的組分小石442、中石589、大石442。
10.如權利要求9所述的制備新型碾壓混凝土的方法，其特征在于所述破碎裝置包括集料斗、與集料斗連接的進料帶、位于進料帶一端下方的立軸式破碎機、與立軸式破碎機電性連接且控制其工作的控制柜、一端位于立軸式破碎機下方的出料帶以及設置在出料帶另一端且遮蓋出料帶一端的遮雨棚，立軸式破碎機設有進料口和出料口，進料帶一端位于進料口上方，出料帶一端位于出料口下方，進料帶上設有去除金屬物質的除鐵器。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于大壩的新型碾壓混凝土及其制備方法，該新型碾壓混凝土包括以下重量份額的組分水60-110份、水泥51-59份、粉煤灰70-120份、河砂500-700份、粗骨料1400-1500份、緩凝高效減水劑0.876-1.46份以及引氣劑0.02-0.04份；該新型碾壓混凝土的制備方法首先利用破碎機將河砂破碎后形成成品砂；再將成品砂與其他組分攪拌混合，即得到新型碾壓混凝土，本發(fā)明有效改善砂的品質、不消耗水資源，也不產生粉塵，節(jié)能環(huán)保。
文檔編號C04B28/00GK103253898SQ201310176248
公開日2013年8月21日 申請日期2013年5月14日 優(yōu)先權日2013年5月14日
發(fā)明者詹欽慧, 盧賓, 趙丕彪, 計平, 湯敏, 郭少斌, 周福順 申請人:廣東省水利水電第三工程局