CN105384394A - 一种高海拔地区高抗冻水工混凝土 - Google Patents
一种高海拔地区高抗冻水工混凝土 Download PDFInfo
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Abstract
一种高海拔地区高抗冻水工混凝土，其特征是单方该混凝土的成分和配比如下：胶凝材料为：230～420kg/m3，其中80～100％的水泥和0～20％的石灰石粉，或60～100％的水泥和0～40％的粉煤灰，或60～100％的水泥和0～20％的石灰石粉和0～20％的粉煤灰；砂石骨料为：人工或天然砂石料，砂石总量1800～2100kg/m3，其中，中石:小石＝60:40、50:50或者45:55，砂率为30％～34％；水为110～125kg/m3，水胶比不大于0.48；外加剂为：高性能减水剂和引气剂，减水剂的掺量为胶凝材料总质量的0.6～1.2％，引气剂为胶凝材料总质量的0.005％-0.02％。通过当地原材料优选、配合比设计及现场施工及早期养护等步骤，配制高海拔地区高抗冻水工混凝土，28d龄期抗冻等级达到F200以上，可保证高海拔地区混凝土结构的抗冻耐久性，保障工程质量和安全，具有重要的工程应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及混凝土技术领域，特别涉及一种高海拔地区高抗冻水工混凝土。
背景技术
通常认为，海拔高度在3000m以上的即为高海拔地区。与其它地区相比，高原高海拔地区特别是西藏地区的主要特点是严寒干燥、紫外线辐射强烈、日温差大、大风日数频繁、深覆盖层冻土。如西藏那曲地区，2月份平均日温差可达到20℃，年平均风速可达2.5m/s以上年最冷月月平均气温为﹣13.8℃，极限最低气温达﹣41.2℃，年气温正负变化交替次数达187次，结冻厚度约1.0m。
在高海拔特征气候条件下，混凝土将承受频繁的冻融循环作用，混凝土易遭受冻融破坏，一旦冻坏就会大面积剥落，伴随渗漏、碳化等其他病害，将导致建筑物不能发挥应有的作用，最终影响其安全使用。因此，高海拔地区水工混凝土的抗冻性是混凝土耐久性的一项重要指标，同时也是一项综合性能指标，高抗冻性意味着混凝土的高耐久性。
发明内容
针对现有技术的上述不足，本发明的目的是提供一种材料来源简单，制作方便，适合高海拔地区施工的高海拔地区高抗冻水工混凝土。
本发明提供的技术方案是：
一种高海拔地区高抗冻水工混凝土，其特征是：由胶凝材料、砂石骨料、水和外加剂组成，单方该混凝土的成分和配比如下：
胶凝材料为：230～420kg/m3，其中80～100％的水泥和0～20％的石灰石粉，或者60～100％的水泥和0～40％的粉煤灰，或者60～100％的水泥和0～20％的石灰石粉和0～20％的粉煤灰；
砂石骨料为：人工或天然砂石料，石子粒径为5mm～40mm，砂子粒径0mm～5mm，砂石总量1800～2100kg/m3，其中，中石:小石＝60:40、50:50或者45:55，砂率为30％～34％。砂石用量及最优砂率按照DL5330水工混凝土配合比设计规程确定；
水为110～125kg/m3，水胶比不大于0.48；
外加剂为：高性能减水剂和引气剂，减水剂的掺量为胶凝材料总质量的0.6～1.2％，引气剂为胶凝材料总质量的0.005％-0.02％。
所述混凝土浇筑温度为5℃～35℃。
所述新拌混凝土含气量在3.5％～5.5％之间，硬化混凝土气泡间距系数≤250μm。
所述混凝土适合在3000m及以上高海拔地区使用。
本发明一种高海拔地区高抗冻水工混凝土及其方法具有如下优点：
(1)充分利用当地原材料
虽然DL/T5304-2013《水工混凝土掺用石灰石粉技术规范》、DL/T5273-2012《水工混凝土掺用天然火山灰质材料技术规范》均已颁布实施，但是石粉和天然火山灰质材料作为掺和料在水工混凝土中的应用，尤其是在高海拔地区的规模化应用较少。
本发明充分利用石粉、天然火山灰质材料等当地矿产资源，作为主要的原材料组分，配制高海拔地区高抗冻水工混凝土，可调节混凝土性能，降低工程成本，技术经济效益显著。
(2)适用于高海拔地区，达到F200及以上抗冻等级
充分考虑高海拔地区气候条件，以及当地水利水电工程需求，配制抗冻等级F200及以上的抗冻混凝土。
(3)科学合理控制混凝土含气指标
含气量不是影响混凝土抗冻性的唯一参数，强度也不是。真正起决定作用的是混凝土浆体中气泡的形貌和分布，可用气泡间距系数来衡量。不同强度等级的混凝土应有不同的气泡间距系数限值，在工程中还需配合含气量和强度等级指标。
通过控制混凝土浇筑温度、含气量、硬化混凝土强度等级、气泡间距系数指标，以及建议的掺和料最大掺量，科学合理的保证高海拔低气压下引气剂的引气效果，保障混凝土的抗冻耐久性及长期工程安全。
本发明专利通过当地原材料优选、配合比设计及现场施工及早期养护等步骤，配制高海拔地区高抗冻水工混凝土，28d龄期抗冻等级达到F200以上，可保证高海拔地区混凝土结构的抗冻耐久性，保障工程质量和安全，具有重要的工程应用前景。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明。
本发明所述的一种高海拔地区高抗冻水工混凝土，其特征是：由胶凝材料、砂石骨料、水和外加剂组成，单方该混凝土的成分和配比如下：
胶凝材料为：230～420kg/m3，其中80～100％的水泥和0～20％的石灰石粉，或者60～100％的水泥和0～40％的粉煤灰，或者60～100％的水泥和0～20％的石灰石粉和0～20％的粉煤灰；
砂石骨料为：人工或天然砂石料，石子粒径为5mm～40mm，砂子粒径0mm～5mm，砂石总量1800～2100kg/m3，其中，中石:小石＝60:40、50:50或者45:55，砂率为30％～34％。砂石用量及最优砂率按照DL5330水工混凝土配合比设计规程确定；
水为110～125kg/m3，水胶比不大于0.48；
外加剂为：高性能减水剂和引气剂，减水剂的掺量为胶凝材料总质量的0.6～1.2％，引气剂为胶凝材料总质量的0.005％-0.02％。
所述混凝土浇筑温度为5℃～35℃。
所述新拌混凝土含气量在3.5％～5.5％之间，硬化混凝土气泡间距系数≤250μm。
所述混凝土适合在3000m及以上高海拔地区使用。
实施例1
一种高海拔地区高抗冻水工混凝土的配制方法，包括以下步骤：
(1)明确设计指标
西藏水利某工程用混凝土，海拔3300km，设计要求强度等级C9025，抗冻等级F200。
(2)混凝土原材料及配合比
原材料包括华新42.5中热硅酸盐水泥、当地石灰石粉、天然人工混合骨料、江苏博特JM-II高性能减水剂和GYQ引气剂。其中石粉品质检测结果见表1.1。
表1.1石粉品质检测结果
按照DL5330《水工混凝土配合比设计规程》规定，计算得到C9025混凝土的配置强度为31.6MPa。结合绝对体积法，设计并优化混凝土配合比，以及单方混凝土的原材料用量，分别见表1.2和表1.3。
混凝土为二级配常态混凝土，新拌混凝土坍落度为70～90mm，其中，中石：小石＝55:45。
表1.2混凝土配合比
表1.3混凝土原材料用量
(3)拌和及成型
控制现场拌和及成型温度为25℃左右，脱模后喷雾进行早期湿养护。
(4)混凝土性能测试
参照DL/T5150-2001《水工混凝土试验规程》，测试混凝土各项指标，结果见表1.4。
试验结果表明，混凝土拌和物性能良好，含气量5.2％，90d抗压强度达到配制强度要求，气泡间距系数198μm，抗冻等级满足设计指标F200。
表1.4混凝土性能测试结果
实施例2
一种高海拔地区高抗冻水工混凝土的配制方法，包括以下步骤：
(1)明确设计指标
西藏水利某工程用混凝土，海拔3300km，设计要求强度等级C9025，抗冻等级F200。
(2)混凝土原材料及配合比
原材料包括华新42.5中热硅酸盐水泥、甘肃石嘴山II级粉煤灰、天然人工混合骨料、江苏博特JM-II高性能减水剂和GYQ引气剂。其中粉煤灰品质检测结果见表2.1。
表2.1粉煤灰品质检测结果
按照DL5330《水工混凝土配合比设计规程》规定，计算得到C9025混凝土的配置强度为31.6MPa。结合绝对体积法，设计并优化混凝土配合比，以及单方混凝土的原材料用量，分别见表2.2和表2.3。
混凝土为二级配常态混凝土，新拌混凝土坍落度为70～90mm，其中，中石：小石＝55:45。
表2.2混凝土配合比
表2.3混凝土原材料用量
(3)拌和及成型
控制现场拌和及成型温度为25℃左右，脱模后喷雾进行早期湿养护。
(4)混凝土性能测试
参照DL/T5150-2001《水工混凝土试验规程》，测试混凝土各项指标，结果见表2.4。
试验结果表明，混凝土拌和物性能良好，含气量5.0％，90d抗压强度达到配制强度要求，气泡间距系数121μm，抗冻等级满足设计指标F200。
表2.4混凝土性能测试结果
冻融破坏环境和设计指标的确定，包括当地环境气压、气温、风速、相对湿度等条件，以及混凝土设计强度等级和抗冻等级等，其中28d龄期抗冻等级在F200以上。
混凝土配合比的设计，计算方法参照DL5330《水工混凝土配合比设计规程》规定。其中混凝土浇筑温度为5℃～35℃，水灰比按强度等级不低于C15控制，硬化混凝土气泡间距系数≤250μm。
现场施工及早期养护，混凝土浇筑温度通过冬季原材料预热和夏季加冰的方法控制。低温条件下施工必须采取覆盖保温板等有效保温措施，高温或强辐射条件下施工采用缓凝高效减水剂、加冰、遮盖、喷雾等降温保湿措施。
本发明一种高海拔地区高抗冻水工混凝土及其方法具有如下优点：
(1)充分利用当地原材料
虽然DL/T5304-2013《水工混凝土掺用石灰石粉技术规范》、DL/T5273-2012《水工混凝土掺用天然火山灰质材料技术规范》均已颁布实施，但是石粉和天然火山灰质材料作为掺和料在水工混凝土中的应用，尤其是在高海拔地区的规模化应用较少。
本发明充分利用石粉、天然火山灰质材料等当地矿产资源，作为主要的原材料组分，配制高海拔地区高抗冻水工混凝土，可调节混凝土性能，降低工程成本，技术经济效益显著。
(2)适用于高海拔地区，达到F200及以上抗冻等级
充分考虑高海拔地区气候条件，以及当地水利水电工程需求，配制抗冻等级F200及以上的抗冻混凝土。
通过控制混凝土浇筑温度、含气量、硬化混凝土强度等级、气泡间距系数指标，以及建议的掺和料最大掺量，科学合理的保证高海拔低气压下引气剂的引气效果，保障混凝土的抗冻耐久性及长期工程安全。
本发明专利通过当地原材料优选、配合比设计及现场施工及早期养护等步骤，配制高海拔地区高抗冻水工混凝土，28d龄期抗冻等级达到F200以上，可保证高海拔地区混凝土结构的抗冻耐久性，保障工程质量和安全，具有重要的工程应用前景。
以上所述仅为本发明的具体实施方案的详细描述，并不以此限制本发明，凡在本发明的设计思路上所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种高海拔地区高抗冻水工混凝土，其特征是：由胶凝材料、砂石骨料、水和外加剂组成，单方该混凝土的成分和配比如下：
胶凝材料为：230～420kg/m3，其中80～100％的水泥和0～20％的石灰石粉，或者60～100％的水泥和0～40％的粉煤灰，或者60～100％的水泥和0～20％的石灰石粉和0～20％的粉煤灰；
砂石骨料为：人工或天然砂石料，石子粒径为5mm～40mm，砂子粒径0mm～5mm，砂石总量1800～2100kg/m3，其中，中石:小石＝60:40、50:50或者45:55，砂率为30％～34％；砂石用量及最优砂率按照DL5330水工混凝土配合比设计规程确定；
水为110～125kg/m3，水胶比不大于0.48；
外加剂为：高性能减水剂和引气剂，减水剂的掺量为胶凝材料总质量的0.6～1.2％，引气剂为胶凝材料总质量的0.005％-0.02％。
2.根据权利要求1所述的一种高海拔地区高抗冻水工混凝土，其特征在于：所述混凝土浇筑温度为5℃～35℃。
3.根据权利要求1所述的一种高海拔地区高抗冻水工混凝土，其特征在于：所述新拌混凝土含气量在3.5％～5.5％之间，硬化混凝土气泡间距系数≤250μm。
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