CN105601211B - 一种水利工程专用混凝土及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明水利工程专用混凝土，由以下重量份数的组分制成：快硬硫铝酸盐水泥66～76份、普通硅酸盐水泥34～39份、粉煤灰28～36份、石膏18～22份、氢氧化钙10～12份、纳米二氧化硅粉末1～1.5份、纳米氧化锌粉末1～1.5份、短切玻璃纤维4～6份、甲壳素6～8份、柠檬酸铵3～4份、聚苯乙烯磺酸钠1～1.5份、异丙基苯磺酸钠1.5～2份、聚羧酸高性能减水剂3～4份、水48～60份。该水利工程专用混凝土的抗渗性能具有明显提升、显著降低了冻融试验中混凝土的质量损失和相对动弹性模量损失，大大提高了混凝土抵抗冻融破坏的能力。非常适合高昼夜温差地区各类水利工程使用。

Description

一种水利工程专用混凝土及其制备方法
技术领域
本发明属于建筑施工技术领域，具体为一种水利工程专用混凝土及其制备方法。
背景技术
水工混凝土是经常或周期性地受环境水作用的水工构筑物所用的混凝土。根据构筑物的大小，可分为大体积混凝土（如大坝混凝土）和一般混凝土。大体积混凝土又分为内部混凝土和外部混凝土。水工混凝土常用于水上、水下和水位变动区等部位。因其用途不同,技术要求也不同:常与环境水相接触时，一般要求具有较好的抗渗性；在寒冷地区、特别是在水位变动区应用时，要求具有较高的抗冻性；与侵蚀性的水相接触时，要求具有良好的耐蚀性；在大体积构筑物中应用时，为防止温度裂缝的出现，要求具有抵热性和低收缩性；在受高速水流冲刷的部位使用时，要求具有抗冲刷、耐磨及抗气蚀性等。水工混凝土是水利工程中，尤其是大型水利工程中最主要的建筑材料。中国近30年来建成的大、中型混凝土闸、坝达数百座,其中有的混凝土用量多达1000万米以上，如长江的葛洲坝工程和台湾省的德基大坝 (坝高达180米)除此以外，河港、农田水利及地下防水工程中也都大量应用。
水工混凝土结构在运行过程中，由于受到水、大气、各类侵蚀性介质及正负温度的反复作用，易产生老化和各种病害，调查显示，渗漏是引起水工混凝土结构耐久性不良的最为普遍的病害，严重的会导致结构丧失强度，彻底崩溃。
冻融破坏是高昼夜温差地区混凝土破坏的主要形式，它严重影响了混凝土的使用寿命和房屋安全。冻融破坏不是瞬间发生的，混凝土内部裂缝中水分结冰体积膨胀，水分融化体积缩小，多次循环导致混凝土裂缝扩展，而裂缝扩展使更多的水分进入混凝土内部产生恶性循环，最终导致混凝土破坏。
发明内容
本发明目的在于提供一种具有良好的综合性能，以及突出的抗渗性和抗冻性的水利工程专用混凝土及其制备方法。
本发明水利工程专用混凝土，由以下重量份数的组分制成：快硬硫铝酸盐水泥66～76份、普通硅酸盐水泥34～39份、粉煤灰28～36份、石膏18～22份、氢氧化钙10～12份、纳米二氧化硅粉末1～1.5份、纳米氧化锌粉末1～1.5份、短切玻璃纤维4～6份、甲壳素6～8份、柠檬酸铵3～4份、聚苯乙烯磺酸钠1～1.5份、异丙基苯磺酸钠1.5～2份、聚羧酸高性能减水剂3～4份、水48～60份。
作为优化，该水利工程专用混凝土，由以下重量份数的原料制成：快硬硫铝酸盐水泥72份、普通硅酸盐水泥36份、平均粒径10μm的粉煤灰30份、平均粒径20μm的石膏19份、平均粒径10μm的氢氧化钙11份、平均粒径20nm的纳米二氧化硅粉末1.2份、平均粒径50nm的纳米氧化锌粉末1.4份、短切玻璃纤维5份、甲壳素7份、柠檬酸铵3.5份、聚苯乙烯磺酸钠1.2份、异丙基苯磺酸钠1.8份、聚羧酸高性能减水剂3.5份、水55份。
制备本发明水利工程专用混凝土的方法，包括以下步骤：
a、将所述重量份数的快硬硫铝酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、粉煤灰、石膏、氢氧化钙，加入到搅拌机中混合均匀；
b、将所述重量份数的纳米二氧化硅粉末、纳米氧化锌粉末、聚苯乙烯磺酸钠1.2份、异丙基苯磺酸钠、水，加入到搅拌机中混合均匀；
c、将步骤b 中的混合物加入到步骤a中的混合物中，搅拌均匀；然后依次加入所述重量份数的短切玻璃纤维、甲壳素、柠檬酸铵、聚羧酸高性能减水剂，混合均匀，出料。
作为优化，选择广西云燕牌P.O 42.5快硬低碱度硫铝酸盐水泥、海螺牌P.O 425R普通硅酸盐水泥、河北润发建筑材料有限公司供应平均粒径10μm的填料粉煤灰、江苏省一夫新材料科技有限公司平均粒径20μm的α-型高强石膏、上海江沪钛白化工制品有限公司平均粒径10μm的氢氧化钙、苏州恒球石墨烯科技有限公司平均粒径20nm的纳米二氧化硅粉末、苏州恒球石墨烯科技有限公司平均粒径50nm的纳米氧化锌、江阴万千化学品有限公司短切长度10mm短切玻璃纤维、郑州诚祥化工产品有限公司甲壳素、寿光市鲁科化工有限责任公司柠檬酸铵、济南鑫森源化工有限公司聚苯乙烯磺酸钠、丽水博瑞特化工有限公司异丙基苯磺酸钠、郑州艾克思建材有限公司聚羧酸高性能减水剂。
本发明水利工程专用混凝土，采用粉煤灰、α-型高强石膏、氢氧化钙组成的复合填料；特殊的添加剂组合，以及纳米二氧化硅粉末、纳米氧化锌组成的活性粉末、10mm短切玻璃纤维，大大减少了混凝土内部的裂缝数量增强了混凝土的密实程度，强化了混凝土的整体性能；该水利工程专用混凝土的抗渗性能具有明显提升、显著降低了冻融试验中混凝土的质量损失和相对动弹性模量损失，大大提高了混凝土抵抗冻融破坏的能力。非常适合高昼夜温差地区各类水利工程使用。
具体实施方式
下面给出的实施例拟对本发明作进一步说明，但不能理解为是对本发明保护范围的限制，本领域技术人员根据本发明内容对本发明的一些非本质的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。
实施例1：a、将广西云燕牌P.O 42.5快硬低碱度硫铝酸盐水泥72千克、海螺牌P.O425R普通硅酸盐水泥36千克、平均粒径10μm的粉煤灰30千克、平均粒径20μm的α-型高强石膏19千克、平均粒径10μm的氢氧化钙11千克，加入到搅拌机中混合均匀；
b、将平均粒径20nm的纳米二氧化硅粉末1.2千克、平均粒径50nm的纳米氧化锌粉末1.4千克、聚苯乙烯磺酸钠1.2千克、异丙基苯磺酸钠1.8千克、水55千克，加入到搅拌机中混合均匀；
c、将步骤b 中的混合物加入到步骤a中的混合物中，搅拌均匀；然后依次加入长度10mm短切玻璃纤维5千克、甲壳素7千克、柠檬酸铵3.5千克、郑州艾克思建材有限公司聚羧酸高性能减水剂3.5千克，混合均匀，出料。
实施例2：a、将广西云燕牌P.O 42.5快硬低碱度硫铝酸盐水泥66千克、海螺牌P.O425R普通硅酸盐水泥34千克、平均粒径10μm的粉煤灰28千克、平均粒径20μm的α-型高强石膏18千克、平均粒径10μm的氢氧化钙10千克，加入到搅拌机中混合均匀；
b、将平均粒径20nm的纳米二氧化硅粉末1千克、平均粒径50nm的纳米氧化锌粉末1千克、聚苯乙烯磺酸钠1千克、异丙基苯磺酸钠1.5千克、水48千克，加入到搅拌机中混合均匀；
c、将步骤b 中的混合物加入到步骤a中的混合物中，搅拌均匀；然后依次加入长度10mm短切玻璃纤维4千克、甲壳素6千克、柠檬酸铵3千克、郑州艾克思建材有限公司聚羧酸高性能减水剂3千克，混合均匀，出料。
实施例3：a、将广西云燕牌P.O 42.5快硬低碱度硫铝酸盐水泥76千克、海螺牌P.O425R普通硅酸盐水泥39千克、平均粒径10μm的粉煤灰36千克、平均粒径20μm的α-型高强石膏22千克、平均粒径10μm的氢氧化钙12千克，加入到搅拌机中混合均匀；
b、将平均粒径20nm的纳米二氧化硅粉末1.5千克、平均粒径50nm的纳米氧化锌粉末1.5千克、聚苯乙烯磺酸钠1.5千克、异丙基苯磺酸钠2千克、水60千克，加入到搅拌机中混合均匀；
c、将步骤b 中的混合物加入到步骤a中的混合物中，搅拌均匀；然后依次加入长度10mm短切玻璃纤维6千克、甲壳素8千克、柠檬酸铵4千克、郑州艾克思建材有限公司聚羧酸高性能减水剂4千克，混合均匀，出料。
对比例：采用海螺牌P.O 425R普通硅酸盐58千克，平均粒径10μm的粉煤灰18千克，细度模数为2.0的河砂20千克，粒径为5～20 mm级配良好的碎石20千克，长度10mm短切玻璃纤维3千克、郑州艾克思建材有限公司聚羧酸高性能减水剂1千克，水45千克，混合均匀。
试验方法：按照SL 352-2006《水工混凝土试验规程》测试混凝土的力学性能。采用GB／T 50082-2009《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》中的慢冻法测试混凝土的抗冻和抗渗性能。抗渗试验：采用上口直径175 mm、下口直径185 mm、高150 mm的圆台试件，每组6个，标养28d，采用逐级加压法测试抗渗等级。试验水压从0．1MPa开始，每隔8 h增加0．1 MPa，直至2．4 MPa，然后劈裂试件测定渗水高度。抗冻试验：采用100 mm X 100 mm×400 mm棱柱体试件，每组3个，标养56 d后将试件置于20±3~C的水中浸泡4 d，再进行冻融试验。每冻融循环25次，测定试件的相对动弹性模量和质量损失率。试验后不同组别技术指标见表1。

Claims (2)

1.一种水利工程专用混凝土，其特征在于是由以下重量份数的组分：快硬硫铝酸盐水泥66～76份、普通硅酸盐水泥34～39份、粉煤灰28～36份、石膏18～22份、氢氧化钙10～12份、纳米二氧化硅粉末1～1.5份、纳米氧化锌粉末1～1.5份、短切玻璃纤维4～6份、甲壳素6～8份、柠檬酸铵3～4份、聚苯乙烯磺酸钠1～1.5份、异丙基苯磺酸钠1.5～2份、聚羧酸高性能减水剂3～4份、水48～60份；
通过以下步骤制成：
a、将所述重量份数的快硬硫铝酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、粉煤灰、石膏、氢氧化钙，加入到搅拌机中混合均匀；
b、将所述重量份数的纳米二氧化硅粉末、纳米氧化锌粉末、聚苯乙烯磺酸钠1.2份、异丙基苯磺酸钠、水，加入到搅拌机中混合均匀；
c、将步骤b 中的混合物加入到步骤a中的混合物中，搅拌均匀；然后依次加入所述重量份数的短切玻璃纤维、甲壳素、柠檬酸铵、聚羧酸高性能减水剂，混合均匀，出料。
2.根据权利要求1所述的水利工程专用混凝土，其征在于由以下重量份数的原料制成：快硬硫铝酸盐水泥72份、普通硅酸盐水泥36份、平均粒径10μm的粉煤灰30份、平均粒径20μm的石膏19份、平均粒径10μm的氢氧化钙11份、平均粒径20nm的纳米二氧化硅粉末1.2份、平均粒径50nm的纳米氧化锌粉末1.4份、短切玻璃纤维5份、甲壳素7份、柠檬酸铵3.5份、聚苯乙烯磺酸钠1.2份、异丙基苯磺酸钠1.8份、聚羧酸高性能减水剂3.5份、水55份。
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