CN112142399A - 一种小型闸坝防渗墙所用的c15塑性混凝土及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种小型闸坝防渗墙所用的C15塑性混凝土及制备方法，所述小型闸坝防渗墙所用的C15塑性混凝土所用原料由骨料、胶凝材料、减水剂和水组成，其中所述骨料由中砂、5mm≤粒径D＜20mm的碎石和20mm≤粒径D≤40mm的碎石组成；所述胶凝材料由水泥和膨润土组成，所述减水剂为聚羧酸减水剂。其制备方法即在减水剂中加入总体积1/3‑1/2的水混匀，然后将得到的减水剂水溶液、水泥、膨润土投入到搅拌机中，再加入中砂、碎石及剩余体积的水搅拌混合45‑60s，得到的小型闸坝防渗墙所用的C15塑性混凝土具有强度高、弹性模量低的特点，其28d抗压强度为18.6MPa、28d的弹性模量为19500MPa。

Description

一种小型闸坝防渗墙所用的C15塑性混凝土及制备方法

技术领域

本发明涉及一种混凝土组合物，具体涉及一种小型闸坝防渗墙所用的C15塑性混凝土及制备方法，属于混凝土技术领域。

背景技术

水利工程中，塑性混凝土主要用于防渗墙，塑性混凝土墙指采用塑性混凝土的一种防渗墙形式，由于塑性混凝土墙墙体与周围土体的变形模量相近，因而能很好地适应地基的变形，由此可以大大地减小了墙体内的应力，避免了墙体开裂，因此塑性混凝土在我国广泛应用于淡水河流区域的电站、水坝等项目设施。

传统塑性混凝土是一种水泥用量较低，并掺加较多的膨润土、粘土等材料的大流动性混凝土，具有自重轻、沉降大、低强度、低弹性模量和大应变等特性，弹性模量可达2000MPa以下，混凝土抗压强度可达5MPa以下，是一种柔性材料，传统塑性混凝土比普通混凝土或黏土混凝土的弹性模量小得多，可以很好的与较软的基础相适应，同时又具有很好的防渗性能。但是该传统塑性混凝土目前仅在大型闸坝工程中应用较好，同时由于其水泥用量低、膨润土用量大，往往造成混凝土设计配合比过程中存在困难。

对于小型闸坝，由于闸坝自身沉降量小，因此对于小型闸坝的施工，需要一种与传统塑性混凝土相比，同时具有沉降小、抗压强度大与弹性模量较低满足小型闸坝工程需要等特点的塑性混凝土，目前尚没有文献报道。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种小型闸坝防渗墙施工所用的C15塑性混凝土，该小型闸坝防渗墙所用的C15塑性混凝土，其在保证了有足够的抗压强度的同时，减小了其弹性模量，加快了配合比设计速度，降低了人力和财力的消耗，满足了防渗墙的施工要求。

本发明的目的之二是提供上述的一种小型闸坝防渗墙所用的C15塑性混凝土的制备方法，其制备过程简单，操作方便。

本发明的技术方案

一种小型闸坝防渗墙所用的C15塑性混凝土，所用的原料由骨料、凝胶材料、减水剂和水组成；

根据《普通混凝土配合比设计规程》(JGJ55-2011)，按每立方米防渗墙所用的C15塑性混凝土计算，其中骨料、凝胶材料、减水剂的用量如下：

骨料 1794kg

胶凝材料 385.1kg

减水剂 38.5kg；

其中水的用量，按水：胶凝材料的重量比为0.52：1的比例计算；

所述骨料由中砂和碎石组成，中砂和碎石的比例，按重量比计算，中砂：碎石为1:1.38；

所述的中砂，细度模数为2.7，粒径为0.35-0.50mm；

所述的碎石由5mm≤粒径D＜20mm的碎石和20mm≤粒径D≤40mm的碎石混合而成，按重量比，即5mm≤粒径D＜20mm的碎石：20mm≤粒径D≤40mm的碎石为1:1.5；

所述的胶凝材料由水泥和膨润土组成，按重量比计算，水泥：膨润土为2.85：1；其中所述的水泥为普通硅酸盐水泥42.5R，所述的膨润土为粘土；

所述的减水剂为聚羧酸减水剂，其分子量30000-50000，优选为玉峰外加剂厂生产的建工麦斯特301外加剂。

上述的一种小型闸坝防渗墙所用的C15塑性混凝土，具有强度高、弹性模量低、应变大。

上述的小型闸坝防渗墙所用的C15塑性混凝土的制备方法，具体步骤如下：

在减水剂中加入总体积1/3-1/2的水，混匀得到减水剂水溶液，然后将减水剂水溶液、水泥、膨润土投入到搅拌机中混合，然后再加入中砂、碎石及剩余体积的水继续搅拌45-60s，得到小型闸坝防渗墙所用的C15塑性混凝土。

上述投料完毕后，搅拌机保证搅拌时间不少于45秒，是为了将不同材料混合分散更加均匀，利于优化改良混凝土内部构造，以确保混凝土拌合物的和易性和均匀性。

本发明的有益技术效果

本发明的一种小型闸坝防渗墙所用的C15塑性混凝土，由于采用5mm≤粒径D＜20mm的碎石和20mm≤粒径D≤40mm的碎石两级配连续粒级，骨料中的中砂、胶凝材料中的膨润土可完全填充在骨料中的碎石的空隙中，使最终所得防渗墙所用的C15塑性混凝土更加密实，抗渗性能及抗压强度更好，抗渗透系数为K＝1.3×10^-7cm/s，抗渗等级为W6级，28d抗压强度经测定为18.6MPa。

进一步，本发明的一种小型闸坝防渗墙所用的C15塑性混凝土，由于在其中添加了膨润土，因此，在保证抗压强度达标的情况下，最终28d的弹性模量为19500MPa，相对于普通混凝土的弹性模量降低约15％。

进一步，本发明的一种小型闸坝防渗墙所用的C15塑性混凝土，由于原材料成分简单易得，因此，加快了配合比设计速度，降低了人力和财力的消耗，满足了防渗墙的施工要求。

综上所述，本发明的一种小型闸坝防渗墙所用的C15塑性混凝土，28d抗压强度为18.6Mpa、28d弹性模量E为19500Mpa、坍落度为180mm、抗渗透系数为K＝1.3×10-7cm/s，抗渗等级为W6级，即在保证一定强度的同时，又保证了低弹性模量的特性，因此特别适用于中小型拦河闸防渗墙的施工所用。

具体实施方式

下面通过具体的实施例对本发明进一步阐述，但并不限制本发明。

本发明的各实施例中所用的原料及生产厂家信息如下：

水泥：普通硅酸盐水泥42.5R，拉法基牌；

中砂：细度模数为2.7，孔隙率42％，表观密度2610kg/m³，产地都江堰；

碎石：5mm≤粒径D＜20mm的碎石、20mm≤粒径D≤40mm的碎石，产地都江堰；

膨润土：粘土，三台县大予膨润土；

减水剂，为聚羧酸减水剂，即为玉峰外加剂厂生产的建工麦斯特301外加剂，分子量为30000-50000(确认)。

实施例1

一种小型闸坝防渗墙所用的C15塑性混凝土，由骨料、胶凝材料、减水剂和水组成，按每立方米防渗墙所用的C15塑性混凝土计算，其所用原料中的骨料、胶凝材料、减水剂的量如下：

其中所用原料中的水的量为200kg；

所述的1776kg骨料由746kg的中砂1030kg的碎石组成(中砂和碎石的比例，按重量比计算，中砂：碎石为1：1.38)；

所述中砂，细度模数为2.7，粒径为0.35-0.5mm；

所述的碎石由412kg的5mm≤粒径D＜20mm的碎石和618kg的20mm≤粒径D≤40mm的碎石混合而成(即按重量比，即5mm≤粒径D＜20mm的碎石：20mm≤粒径D≤40mm的碎石为1:1.5)；

所述的385.1kg胶凝材料，由301.1kg水泥和84kg膨润土组成(按重量比计算，水泥：膨润土为3.58：1)。

所述减水剂为分子量30000-50000的聚羧酸减水剂，所述分子量30000-50000的聚羧酸减水剂为建工麦斯特301外加剂。

上述的小型闸坝防渗墙所用的C15塑性混凝土的制备方法，具体步骤如下：

在减水剂中加入80Kg的水，混匀后得到减水剂水溶液，然后将所得的减水剂水溶液、水泥、膨润土投入到搅拌机中，然后再加入中砂、碎石及剩余的120kg水进行搅拌混合45s，得到小型闸坝防渗墙所用的C15塑性混凝土。

按照《水工混凝土试验规程》(DL/T 5150-2017)，采用压力试验机(抗压试验，天津市华通试验仪器厂)对上述所得的小型闸坝防渗墙所用的C15塑性混凝土的28d抗压强度测定，结果为18.6Mpa，达到标准强度的124％，其符合(《混凝土强度检验评定标准》(GB/T50107-2010)中单组评定抗压强度大于115％的最低标准)。

按照(混凝土轴心抗压强度与静力抗压弹性模量试验)方法(标准号DL/T 5150-2017)，采用(混凝土TM-2型圆型支架弹性模量测定仪，无锡建仪仪器机械有限公司)对上述所得的小型闸坝防渗墙所用的C15塑性混凝土的28d弹性模量进行测定，结果弹性模量E为19500MPa，其比(《混凝土结构设计规范》GB 50010-2010)标准中规定的塑性混凝土弹性模量降低约15％，由此表明了，本发明的所得的小型闸坝防渗墙所用的C15塑性混凝土的弹性模量较低，有一定的塑性变形能力，分析其原因是由于胶凝材料中含有一定比例的膨润土的结果。

按照5150-2017《水工混凝土试验规程》对上述所得的小型闸坝防渗墙所用的C15塑性混凝土的坍落度性能进行测试，坍落度为180mm，由此表明，本发明的所得的小型闸坝防渗墙所用的C15塑性混凝土的流动性较好，方便生产施工，分析其原因是由于外加剂的分散性较好所致。

进一步，本发明的一种小型闸坝防渗墙所用的C15塑性混凝土,由于采用5mm≤粒径D＜20mm的碎石、20mm≤粒径D≤40mm的碎石两级配连续粒级，因此采用肉眼观察，所得的防渗墙所用的C15塑性混凝土中，骨料中的中砂、凝胶材料中的膨润土完全填充在5mm≤粒径D＜20mm的碎石、20mm≤粒径D≤40mm的碎石两级配连续粒级的碎石的空隙中，使得所得的小型闸坝防渗墙所用的C15塑性混凝土混凝土更加密实；另外在上述膨润土掺量下，膨润土包覆骨料的效果是最佳的。

按照(混凝土抗渗性试验)方法(5150-2017《水工混凝土试验规程》)，采用(HP-4.0型混凝土抗渗仪,上虞市胜飞试验机械厂)，对上述所得的小型闸坝防渗墙所用的C15塑性混凝土的抗渗透系数进行测定，其抗渗透系数为K＝1.3×10^-7cm/s，抗渗等级为W6级，由此表明，本发明的所得的小型闸坝防渗墙所用的C15塑性混凝土的抗渗性能良好，分析其原因是由于本发明的所得的小型闸坝防渗墙所用的C15塑性混凝土的密实度较高所致。

综上所述，本发明提供的一种小型闸坝防渗墙所用的C15塑性混凝土最终28d抗压强度为18.6Mpa、28d弹性模量E为19500Mpa、坍落度为180mm、抗渗透系数为K＝1.3×10-7cm/s，抗渗等级为W6级，即在保证一定强度的同时，又保证了低弹性模量的特性，因此特别适用于中小型拦河闸防渗墙的施工所用。

以上所述仅是本发明的实施方式的举例，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种小型闸坝防渗墙所用的C15塑性混凝土，其特征在于所述的小型闸坝防渗墙所用的C15塑性混凝土按《普通混凝土配合比设计规程》(JGJ55-2011)设计配比，所用的原料由骨料、胶凝材料、减水剂和水组成；

其中所述的骨料由中砂和碎石组成，中砂和碎石的比例，按重量比计算，中砂：碎石为1:1.38；

所述的中砂，细度模数为2.7，孔隙率42％，表观密度2610kg/m³，粒径为0.35-0.50mm；

所述的碎石由5mm≤粒径D＜20mm的碎石和20mm≤粒径D≤40mm的碎石混合而成，按重量比，即5mm≤粒径D＜20mm的碎石：20mm≤粒径D≤40mm的碎石为1:1.5；

所述的胶凝材料由水泥和膨润土组成，按重量比计算，水泥：膨润土为2.85：1；

所述的减水剂为聚羧酸减水剂。

2.如权利要求1所述的小型闸坝防渗墙所用的C15塑性混凝土，其特征在于按每立方米小型闸坝防渗墙所用的C15塑性混凝土计算，其中骨料、凝胶材料、减水剂和水的用量如下：

3.如权利要求2所述的小型闸坝防渗墙所用的C15塑性混凝土，其特征在于所述的聚羧酸减水剂，其分子量30000-50000。

4.如权利要求3所述的小型闸坝防渗墙所用的C15塑性混凝土，其特征在于所述的聚羧酸减水剂为玉峰外加剂厂生产的建工麦斯特301外加剂。

5.如权利要求4所述的小型闸坝防渗墙所用的C15塑性混凝土，其特征在于所述的水泥为普通硅酸盐水泥42.5R，所述的膨润土为粘土。

6.如权利要求1-5任一所述的小型闸坝防渗墙所用的C15塑性混凝土的制备方法，其特征在于步骤如下：

在减水剂中加入总体积1/3-1/2的水，混匀得到减水剂水溶液，然后将减水剂水溶液、水泥、膨润土投入到搅拌机中混合，然后再加入中砂、碎石及剩余体积的水继续搅拌45-60s，得到小型闸坝防渗墙所用的C15塑性混凝土。