CN114133190A - 气密性混凝土及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及混凝土材料技术领域，具体公开了一种气密性混凝土及其制备方法，气密性混凝土包括由以下重量份的原料制成：机制砂800‑900份、碎石950‑1050份、水泥275‑320份、粉煤灰65‑100份、外加剂6‑10份、气密剂25‑30份、水150‑160份，其中，碎石的粗集料与细集料比值为3‑4；其制备方法为：将碎石、机制砂与50%的水泥进行均匀预拌合，得到预混料一；将粉煤灰、气密剂、减水剂、剩余50%的水泥和水进行均匀预拌合，得到预混料二；将预混料二加入到预混料一中搅拌均匀，得到气密性混凝土。本发明的气密性混凝土可用于隧道施工，其具有抗瓦斯气体渗透的优点。

Description

气密性混凝土及其制备方法
技术领域
本发明涉及混凝土材料技术领域，更具体地说，它涉及一种气密性混凝土及其制备方法。
背景技术
混凝土是一种应用广泛的建筑材料，主要由砂子、石子、水泥及外加剂添加一定量的水搅拌混合而成。在一些隧道工程防瓦斯渗透或者对于防水要求较高的工程中，对混凝土的气密性能要求较高，需要用到气密性混凝土进行施工。
相关技术见申请公布号为CN110698137A的专利，其公开了一种气密性混凝土材料及其制备方法，气密性混凝土由连续级配石灰岩质粗骨料、洁净中河砂、磨细矿粉、II级粉煤灰、普通硅酸盐水泥、高效减水剂、特种引气剂、水经搅拌、密实成型。
针对上述相关技术，河砂资源目前较为紧缺，一般使用机制砂代替河砂制备混凝土，机制砂的颗粒粒型尖锐，生产出的气密性混凝土透气系数显著增加，无法满足隧道施工需求。
发明内容
针对现有技术存在的利用机制砂代替河砂生产气密性混凝土透气系数增加问题，本发明的第一个目的在于提供一种气密性混凝土，所述气密性混凝土具有低透气性的优点。
本发明的第二个目的在于提供一种气密性混凝土的制备方法，所述制备方法具有稳定制作出气密性高的混凝土的优点。
为实现上述第一个目的，本发明提供了如下技术方案：
一种气密性混凝土，包括由以下重量份的原料制成：
机制砂 800-900份
碎石 950-1050份
水泥 275-320份
粉煤灰 65-100份
外加剂 6-10份
气密剂 25-30份
水 150-160份，
其中，碎石的粗集料与细集料比值为3-4。
通过采用上述技术方案，由于采用机制砂生产，原料的供应更为充足。机制砂可以用花岗岩破碎形成，强度提高。由于碎石的粗集料与细集料之间比例合适，混凝土搅拌后空隙填充充分，因此，获得与河砂等效的机械强度的同时，提高了混凝土的气密性和抗渗能行的效果。
进一步地，所述原料由以下重量份制成：机制砂900份，碎石1000份，水泥320份，粉煤灰100份，减水剂10份，气密剂30份，水160份。
进一步地，所述碎石由粒径5-10mm的石子和10-20mm的石子组成。
进一步地所述原料还包括膨胀剂，所述膨胀剂与所述气密剂的重量比≤1。
进一步地，所述膨胀剂与所述气密剂的重量比为0.1-0.9。
进一步地，所述膨胀剂与所述气密剂的重量比为0.5。
进一步地，所述混凝土的透气系数≤6.5×10-12。
进一步地，所述混凝土的透气系数≤5×10-12；优选的，所述混凝土的透气系数为1×10-12～3.5×10-12。
为实现上述第二个目的，本发明提供了如下技术方案：
一种气密性混凝土的制备方法，包括以下步骤：
将碎石、机制砂与50％的水泥进行均匀预拌合，得到预混料一；
将粉煤灰、气密剂、减水剂、剩余50％的水泥和水进行均匀预拌合，得到预混料二；
将预混料二加入到预混料一中搅拌均匀，得到气密性混凝土。
进一步地，制备预混料一前，预先对碎石和机制砂进行如下处理：将碎石和机制砂在不低于1500r/min的转速下混合30-60min。
综上所述，本发明具有以下有益效果：本发明通过机制砂以及合适的配比关系，取得河砂的机械强度以及增加气密性和抗渗性的效果，可以满足隧道施工需求。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步详细说明。
本申请实施例中原料来源如下表1。
表1原料来源表
Figure BDA0003433201650000021
Figure BDA0003433201650000031
其中，水泥的性能为：细度1％，安定性合格，初凝时间135min，终凝时间200min；3天抗折强度5.6MPa，3天抗压强度29.8MPa；28天抗折强度为8.5MPa，28天抗压强度为53.2MPa。
5-10mm碎石检测结果：花岗岩碎石，表观密度2730kg/m3，堆积密度1450kg/m3，含泥量0.2％，压碎值7.6％，针片状含量低于1％。
10-20mm碎石检测结果：花岗岩碎石，表观密度2730kg/m3，堆积密度1435kg/m3，含泥量0.1％，压碎值7.3％，针片状含量低于1％。
机制砂检测性能：由花岗岩破碎而成，表观密度2740kg/m3，堆积密度1760kg/m3，含泥量3.1％，细度模数2.62，紧密堆积空隙率36.6％。
实施例
一种气密性混凝土，其制备方法包括以下步骤：
S1、将级配碎石、机制砂与50％的水泥进行均匀预拌合2min，得到预混料一；
S2、将粉煤灰、气密剂、减水剂、剩余50％的水泥和水进行均匀预拌合2min，得到预混料二；
S3、将预混料二加入到预混料一中搅拌均匀，得到气密性混凝土。
气密性混凝土各实施例中原料的用量配比见表2。
表2原料用量配比表(单位/kg)
Figure BDA0003433201650000032
实施例8
一种气密性混凝土，与实施例4的不同之处在于原料中还包括3kg的膨胀剂。
实施例9
一种气密性混凝土，与实施例8的不同之处在于原料中还包括14kg的膨胀剂。
实施例10
一种气密性混凝土，与实施例8的不同之处在于原料中还包括28kg的膨胀剂。
实施例11
一种气密性混凝土，与实施例4的不同之处在于，预先把石子与机制砂在1500r/min的搅拌速度下混合30min，然后再参与拌和。
对比例
对比例1
一种气密性混凝土，与实施例4的不同之处在于，用河砂取代了机制砂。
对比例2
一种气密性混凝土，与实施例4的不同之处在于，碎石全部为10-20mm，重量为1000kg。
对比例3
一种气密性混凝土，与实施例4的不同之处在于，碎石全部为5-10mm，重量为1000kg。
对比例4
一种气密性混凝土，与实施例4的不同之处在于，5-10mm碎石280kg，10-20mm碎石720kg。
对比例5
一种气密性混凝土，与实施例4的不同之处在于，5-10mm碎石165kg，10-20mm碎石825kg。
对比例6
一种气密性混凝土，与实施例8的不同之处在于，膨胀剂的加入量为30kg。
性能检测试验
塌落度：根据GB/T50080《普通混凝土拌合物性能试验方法》中测量。
混凝土抗压强度：根据GB/T50010《混凝土结构设计规范》进行。
混凝土透气系数：根据TB10120-2002《铁路瓦斯隧道技术规范》进行。本次检测28天混凝土透气系数，检测气压为0.6Mpa。
耐蚀系数：按照TB10424-2018《铁路混凝土工程施工质量验收标准》进行。通过胶凝材料胶砂试件浸泡在硫酸钠溶液中抗折强度与饮用水中的同龄期抗折强度之比计算得到。
抗渗性：按照GB/T50082-2009《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法》进行试验，采用顶面直径为175mm，底面直径185mm，高度为150mm的圆台体试件，逐级打压试验，计算渗透高度比，反映抗渗性。
对实施例1-10以及对比例1-6中制作的混凝土按照相应标准规范制作试样并检测，得到的检测性能如表3。
表3混凝土性能检测表
Figure BDA0003433201650000051
分析实施例1-7和对比例1-3的数据可知，当采用机制砂替代河砂进行混凝土的生产时，合适的原料配比能够起到等效的强度和气密性。尤其是要控制石子粗集料与细集料之间的比值在3-4之间。
分析实施例4-7以及对比例4-5的数据可知，当水胶比一定时，石子的粗集料与细集料比值低于3时，混凝土的强度有所降低，且透气性变大。石子的粗集料与细集料比值超过4比如达到5时，混凝土的强度有所增加，但是透气性增加明显。
分析实施例8-10以及对比例6的数据可知，添加膨胀剂能够增加混凝土的强度，但是膨胀剂与气密剂比值不得超过1，最好控制在0.1-1之间，最好在0.5倍。当膨胀剂与气密剂比值超过1时，透气性显著增加且抗渗性降低，这是因为混凝土中内部存在一些不连通的孔隙，当膨胀剂适当添加时，混凝土膨胀能够将微小孔隙尽量填充。然而当膨胀剂超过上限时，混凝土过度膨胀导致内部因应力产生新的微裂纹，微裂纹容易把原本多个不连通的微孔连通。
分析实施例4、实施例8和实施例11的数据可知，预先将机制砂与石子在高速下混合，然后再进行拌和，相同的原料配比能够进一步增加强度和降低透气性。这是由于高速混合时，石头相当于磨料，对尖锐的机制砂进行碰撞打磨，减小机制砂的尖角程度。此外，在混合打磨过程中，机制砂被磨后形成的粉料增加，这些增加了机制砂的级配，提高混凝土内部微孔的填充性。
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (10)

1.一种气密性混凝土，其特征在于，包括由以下重量份的原料制成：
机制砂 800-900份
碎石 950-1050份
水泥 275-320份
粉煤灰 65-100份
外加剂 6-10份
气密剂 25-30份
水 150-160份，
其中，碎石的粗集料与细集料比值为3-4。
2.根据权利要求1所述的气密性混凝土，其特征在于，所述原料由以下重量份制成：机制砂900份，碎石1000份，水泥320份，粉煤灰100份，减水剂10份，气密剂30份，水160份。
3.根据权利要求1或2所述的气密性混凝土，其特征在于，所述碎石由粒径5-10mm的石子和10-20mm的石子组成。
4.根据权利要求1所述的气密性混凝土，其特征在于，所述原料还包括膨胀剂，所述膨胀剂与所述气密剂的重量比≤1。
5.根据权利要求4所述的气密性混凝土，其特征在于，所述膨胀剂与所述气密剂的重量比为0.1-0.9。
6.根据权利要求5所述的气密性混凝土，其特征在于，所述膨胀剂与所述气密剂的重量比为0.5。
7.根据权利要求1所述的气密性混凝土，其特征在于，所述混凝土的透气系数≤6.5×10-12。
8.根据权利要求4-7任一所述的气密性混凝土，其特征在于，所述混凝土的透气系数≤5×10-12；优选的，所述混凝土的透气系数为1×10-12~3.5×10-12。
9.权利要求1-8任一所述的气密性混凝土的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将碎石、机制砂与50%的水泥进行均匀预拌合，得到预混料一；
将粉煤灰、气密剂、减水剂、剩余50%的水泥和水进行均匀预拌合，得到预混料二；
将预混料二加入到预混料一中搅拌均匀，得到气密性混凝土。
10.权利要求9所述的气密性混凝土的制备方法，其特征在于，制备预混料一前，预先对碎石和机制砂进行如下处理：将碎石和机制砂在不低于1500r/min的转速下混合30-60min。
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