CN104086135B - 一种高强高渗混凝土及其制备方法与应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种高强高渗混凝土及其制备方法与应用，通过将等粒径骨料洁净处理并晾干后，将1350～1600kg/m3等粒径骨料、160～350kg/m3水泥、8～100kg/m3聚合物乳液、25～80kg/m3水、1～4.5kg/m3减水剂搅拌均匀并浇注成型，得到该种高强高渗混凝土材料，该成型后的标准试块抗压强度为5～26MPa，抗拉强度为0.9～5.5MPa，孔隙率为25％～39％，渗透系数为2.2～36.5cm/s；将高强高渗混凝土应用于新建或扩修的离壁式地下工程填充层中，能够有效解决地下工程周边地下水的定向排水及减震隔震等问题。本发明高强高渗混凝土不但价格低廉、施工简便，在确保排水通透性的同时，还可实现回填层、围岩与地下工程衬砌物理力学性质与变形的协调统一。
Description
技术领域
本发明属于建筑材料领域，尤其涉及一种高强高渗混凝土及其制备方法与在离壁式地下工程中的应用。
背景技术
目前我国土木工程建设日新月异，为达到工程建设的节能减排效果，各类地下工程建设得以迅猛发展，如大型地下商场、城市地下轨道交通设施以及各类军事地下洞库等都取得了长足的发展。但从已建成的各类地下工程来看，却普遍存在比较严重的病害，如材料老化、抗地震等外力作用伤害能力弱，以及长期受防渗抗漏问题的困扰等问题较为突出。由于这些急迫解决的问题一直没有得到很好的解决，导致地下工程的维护、保修及人力物力的大幅增加，严重影响到日常使用，甚至危害到公共安全。
因此，对于新建或已建的各类地下工程，尤其是离壁式地下工程，必须寻求一种新材料，使其既能通畅地排除地下工程周边地下水，降低离壁层周边水头压力，保护衬砌防排水设施，又能提高地下工程的自身稳定性，使地下工程衬砌和围岩能够有效过渡，充分发挥填充层的作用，提高地下工程的抵御灾害能力。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高强高渗混凝土，该高强高渗混凝土抗压强度为5～26MPa，抗拉强度为0.9～5.5MPa，孔隙率为25％～39％，渗透系数为2.2～36.5cm/s。
本发明的第一目的在于提供上述混凝土的制备方法。
本发明的另一目的在于提供上述混凝土在离壁式地下工程空腔的填充浇筑方面的应用，旨在解决离壁式地下工程材料老化、抗地震等外力作用伤害能力弱，以及长期受防渗抗漏困扰等问题。
本发明是这样实现的，一种高强高渗混凝土是运用等粒径球形骨料的堆积理论来获取大孔隙的特性，采用聚合物乳液和水泥浆混合物凝结硬化后的高强度获取材料所需的高抗拉压强度。因此，本发明在试验和理论研究的基础上，克服现有技术的不足，提供一种高强高渗混凝土及其制备方法与应用，拓宽混凝土材料领域的应用范围。该高强高渗混凝土由等粒径骨料、水泥、聚合物乳液、水及减水剂混合搅拌成，通过浇筑振动成型，其单位体积的质量配比为骨料1350～1600kg/m3，水泥160～350kg/m3，聚合物乳液8～100kg/m3，水25～80kg/m3，减水剂1～4.5kg/m3；成型的高强高渗混凝土立方体标准试块的抗压强度为5～26MPa，抗拉强度为0.9～5.5MPa，孔隙率为25～39％，渗透系数为2.2～36.5cm/s；将高强高渗混凝土应用于新建或扩修的离壁式地下工程空腔填充层中，解决地下工程周边地下水的定向排水及减震隔震等问题。
相比于现有技术的缺点和不足，本发明具有以下有益效果：本发明在确保地下工程排水通畅的同时，提高离壁式地下工程主体的渗透及抗震等稳定性。高强高渗混凝土材料既能作为离壁式地下工程空腔的回填材料，确保地下工程满足抗震等需求，又利于衬砌背后对排水的需求，充分满足地下工程的排水防潮需求和抗震等安全性要求。所采用的回填新材料即高强高渗混凝土与传统加固材料相比，不但价格低廉、施工简便，在确保排水通透性的同时，还可实现回填层、围岩与地下工程衬砌物理力学性质与变形的协调统一，通过实践也证明了其在离壁式地下工程的抗震加固等方面具有非常突出的优势。
附图说明
图1为本发明在离壁式地下工程中的填充效果示意图；
图2是高强高渗混凝土材料填充后局部大样示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
一种高强高渗混凝土，由以下原材料组成，按每立方米质量配比为：10mm花岗岩骨料、水泥、聚合物乳液、水及减水剂混合搅拌成，并通过浇筑振动成型；所述成型的高强高渗混凝土的骨料1523kg/m3，水泥217.6kg/m3，聚合物乳液21.8kg/m3，水54.4kg/m3，减水剂2.39kg/m3；该材料的制备方法包括以下步骤：
(1)按质量配比称取水泥，花岗岩集料，聚合物乳液，水以及减水剂；
(2)对步骤(1)中的花岗岩集料进行洁净处理并晾干，将称量后的各原材料进行搅拌混合，直至混合料搅拌均匀，进行立模浇筑，得到一种高强高渗混凝土材料，通过对其物理力学性能进行测试，28天抗压强度达10.24MPa，28天抗拉强度达2.61MPa，渗透系数高达16.27cm/s。
实施例2～16
一种高强高渗混凝土，该材料的原材料、质量配比以及相应配合比下物理力学参数请参见下表1，其制备方法与实施例1相同。
表1
实施例17
本发明所述高强高渗混凝土的应用，对新建或已建离壁式地下工程的空腔进行现场填充浇筑，一般步骤为：
(1)将本发明制备的高强高渗混凝土材料运至现场，由下而上进行填筑，每50cm厚度为一施工段，浇筑后采用平面振捣工具进行振捣压实，完成后再进入下一施工层，直至完成所有浇筑止；
(2)现场浇筑作业完成后，等待48小时后，适当洒水进行养护，一般需养护28d，直至强度和孔隙比满足离壁式地下工程的抗拉压强度和排水需求。
浇筑后的壁式地下工程结构，如图1和2所示，图中，1-地下工程初期支护，2-高强高渗混凝土填充层，3-钢筋混凝土衬套，4-底部反滤层，5-混凝土底板，6-等粒径骨料，7-高强高渗混凝土材料填充层有效孔隙。
在本发明中，在浇筑前，需根据离壁式地下工程的排水和减震隔震需求，确定所需成型后高强高渗混凝土的强度、孔隙率及渗透性，根据正交试验方法得到的试验回归曲线得到某一骨料粒径(5～30mm)及原材料的配比同所需高强高渗混凝土的物理力学性质的关系，然后进行材料的试配，最终确定符合要求的高渗高强混凝土材料的骨料粒径和配合比；然后按确定的配合比先将筛选好的等粒径骨料与水泥进行混合搅拌，再将水、减水剂及聚合物乳液进行充分拌合均匀制成料浆，而后加入搅拌池中与先前拌合好的骨料和水泥进行充分混合，继续搅拌直至拌合物均匀时止。
在本发明中，采用等粒径骨料得到材料的最大孔隙比，采用聚合物乳液对水泥浆体进行改性弥补大孔隙对强度的影响，设计满足离壁式地下工程中对填充材料强度及渗透性的要求，本发明在离壁式地下工程中的应用可在确保地下工程排水通畅的同时，提高离壁式地下工程的抗震等稳定性。高强高渗混凝土材料既能作为离壁式地下工程离壁的回填材料确保地下工程满足抗震等需求，又利于衬砌背后对排水的需求，满足地下工程的排水防潮需求和地震作用等安全性要求。所采用的回填新材料即高强高渗混凝土与传统加固材料相比，不但价格低廉、施工简便，在确保排水通透性的同时，还可实现回填层、围岩与地下工程衬砌物理力学性质与变形的协调统一，通过实践也证明了其在离壁式地下工程的抗震加固等方面具有非常突出的优势。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (2)
1.一种高强高渗混凝土，其特征在于，按每立方米成型的高强高渗混凝土的质量配比算，由以下材料组成：花岗岩集料1523kg/m3，水泥190.4kg/m3，聚合物乳液28.6kg/m3，水28.6kg/m3，减水剂2.19kg/m3；所述花岗岩集料的粒径为10mm且压碎值≤20％的单一粒径；所述水泥为42.5级以上的普通硅酸盐水泥；所述聚合物乳液为PAE-2型聚丙烯酸酯；
该高强高渗混凝土通过以下制备方法制备得到：
(1)按上述质量配比称取水泥、花岗岩集料、聚合物乳液、水以及减水剂；
(2)对步骤(1)中的花岗岩集料进行洁净处理并晾干，将称量后的各原材料进行搅拌混合，直至混合料搅拌均匀，得到高强高渗混凝土。
2.权利要求1所述的高强高渗混凝土在离壁式地下工程的空腔进行填充浇筑方面的应用；其特征在于，包括以下步骤：
(1)根据离壁式地下工程的排水和减震隔震需求，确定所需成型后高强高渗混凝土的强度、孔隙率及渗透性，选择单一骨料粒径及原材料的配比；
(2)按确定的配合比先将筛选好的单一粒径骨料与水泥进行混合搅拌，再将水、减水剂及聚合物乳液进行充分拌合均匀制成料浆，而后加入搅拌池中与先前拌合好的骨料和水泥进行充分混合，继续搅拌直至拌合物均匀时止；
(3)浇筑时，将拌合均匀的浆料运至需填充部位，进行填充，以厚度为50cm为一施工段，且每一施工段均需进行表面振动压实，如此往复直至完成所有浇筑；
(4)对离壁式地下工程空腔进行现场填充时，严格控制混合料的含水率，确保浇筑完成后的 高强高渗混凝土满足所需孔隙比的要求。
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