专利名称：高抗冻碾压混凝土胶砂裹石拌和方法
技术领域：
本发明适用于寒区高抗冻碾压混凝土施工领域。
背景技术：
低强度等级的混凝土抗冻性与混凝土中的气泡大小和数量有关，混凝土中存在大量不连通但均匀分布的微小气泡，可以改 善混凝土的抗冻性能。为满足混凝土不同抗冻等级的要求，常用的处理方法是在混凝土拌合过程中大幅度增加混凝土引气剂用量。由于碾压混凝土筑坝技术凭借其胶材用量低、施工速度快、造价低等方面的优势在我国南方地区得到了迅速推广，但在北方严寒地区碾压混凝土的应用受到较大限制，其主要原因为严寒地区对碾压混凝土抗冻性能等指标要求较高，而碾压混凝土属干硬性混凝土，液相相对较少，引气困难，采用先投入混凝土骨料、胶凝材料，后加入外加剂水溶液的常规拌和工艺在适当增加混凝土拌和时间的基础上只能使碾压混凝土含气量达到3%左右，不能满足高抗冻碾压混凝土对含气量4%飞％的要求。
发明内容
本发明提供一种高抗冻碾压混凝土胶砂裹石拌和方法，以解决高抗冻碾压混凝土的含气量达不到要求的问题。本发明采取的技术方案是
对于满足《水工碾压混凝土施工规范》(DL/T5112-2009)中碾压混凝土配合比设计要求的水胶比为O. 3(Γθ. 65、机口碾压混凝土 VC值为2s 8s、二级配砂率为32% 43%、三级配砂率为289Γ38%、胶材用量在130kg/nT350kg/m3之间的常用碾压混凝土，采用强制式搅拌机分段拌和，拌和时先投入胶凝材料、砂料，加外加剂水溶液搅拌2mirT3min，再加入石料搅拌I. 5min 3. Omin0本发明一种实施方式是对于满足《水工碾压混凝土施工规范》(DL/T5112-2009)中碾压混凝土配合比设计要求的水胶比为O. 3(Γ0. 65、机口碾压混凝土 VC值为2iT8S、二级配砂率为32% 43%、三级配砂率为28% 38%、胶材用量在130kg/nT350kg/m3之间的常用碾压混凝土，采用强制式搅拌机分段拌和，拌和时先投入水泥和粉煤灰、砂料，加外加剂水溶液搅拌2min,再加入石料搅拌I. 5min。本发明在水泥裹砂、净浆裹石等混凝土拌合工艺的基础上通过大量的试验研究，提出了高抗冻碾压混凝土胶砂裹石拌和方法，即在拌合水泥砂浆过程中进行引气，然后加入石料进行拌和，它比常规拌和工艺可提高碾压混凝土含气量1%以上，并使碾压混凝土力学性能综合得到改善。本发明的优点是
采用符合引气剂气泡产生原理的胶砂裹石方法，通过砂浆流动使引气剂发挥最大作用引入较多气泡，该方法有利于提高碾压混凝土抗冻耐久性能，同时使碾压混凝土力学性能得到改善。
该发明提出的碾压混凝土拌和方法一胶砂裹石工艺一次加水、两阶段拌和，在常规混凝土拌和工艺基础上，改变材料投入顺序，易于控制，在达到混凝土含气量要求的前提下，可相应减少弓I气剂掺量、降低工程造价。本发明明显提高了碾压混凝土含气量，可广泛应用于常态混凝土拌和工艺中，具有广泛的推广应用价值。
具体实施例方式实施例I
对于满足《水工碾压混凝土施工规范》(DL/T5112-2009)中碾压混凝土配合比设计要求的水胶比为O. 30、机口碾压混凝土 VC值为2s、二级配砂率为32%、三级配砂率为28%、胶材 用量在130kg/m3之间的常用碾压混凝土，采用的胶砂裹石拌和方法是采用强制式搅拌机分段拌和，拌和时先投入胶凝材料、砂料，加外加剂水溶液搅拌2min，再加入石料搅拌I. 5。实施例2
对于满足《水工碾压混凝土施工规范》(DL/T5112-2009)中碾压混凝土配合比设计要求的水胶比为O. 45、机口碾压混凝土 VC值为5s、二级配砂率为38%、三级配砂率为33%、胶材用量在240kg/m3之间的常用碾压混凝土，采用的胶砂裹石拌和方法是采用强制式搅拌机分段拌和，拌和时先投入水泥和粉煤灰、砂料，加外加剂水溶液搅拌2min，再加入石料搅拌 I. 5min。实施例3
对于满足《水工碾压混凝土施工规范》(DL/T5112-2009)中碾压混凝土配合比设计要求的水胶比为O. 65、机口碾压混凝土 VC值为8s、二级配砂率为43%、三级配砂率为38%、胶材用量在350kg/m3之间的常用碾压混凝土，采用的胶砂裹石拌和方法是采用强制式搅拌机分段拌和，拌和时先投入胶凝材料、砂料，加外加剂水溶液搅拌3min，再加入石料搅拌
3.Omin0下面通过具体试验过程来详细说明本发明。I、研发思路
本发明提出的胶砂裹石方法是从引气剂引入气泡原理出发，改变碾压混凝土投料顺序、拌和时间，在相同工作条件下，测定混凝土含气量。混凝土常规拌和工艺中骨料、胶凝材料、水及外加剂一同加入搅拌，由于碾压混凝土液相较少，流动性差，引气剂的引气作用很难发挥出来。在水利工程中应用的SEC混凝土 (水泥裹砂法喷射混凝土)采用水泥浆“造壳”效应，提高了混凝土界面的粘接强度，但对混凝土含气量没有产生太大影响。而净浆裹石工艺是利用胶材与外加剂水溶液拌和时产生的液相环境提高气泡数量。气泡产生的原理是溶解在水中的引气剂分子在水-气界面、水泥-水界面上自动形成定向吸附层，降低水的表面张力而形成气泡。净浆拌和过程不易裹入空气，而且浆液颗粒均匀微细，引气剂憎水分子不易向空气表面流动，对浆液中水表面张力影响较小，虽对引气有帮助但一定程度上限制了气泡的产生。基于此，本发明提出的胶砂裹石方法是采用预先拌合胶凝材料、砂和外加剂水溶液，在胶砂拌合过程中，砂料在水泥浆液中的滚动和分散作用可以裹入大量空气，促使水-气界面上的外加剂憎水基定向吸附空气降低水的表面张力，创造有利于气泡产生的液相环境。即使后加入的石料对胶砂中的气泡产生一定的破坏作用，但最终含气量也足以满足高抗冻碾压混凝土的含气量要求。2、技术方案对比选择
选用相同的碾压混凝土配合比，分别采用混凝土常规拌和工艺、本发明的胶砂裹石方法、水泥裹砂艺、净浆裹砂石工艺进行拌和，并进行不同拌和时间的碾压混凝土含气量及力学性能对比，确定高抗冻碾压混凝土胶砂裹石工艺的最佳拌和时间。(I)混凝土常规拌和工艺为先投入石料、胶凝材料、砂料，然后加外加剂水溶液的拌和工艺，本研究中选用3. 5min及5min两种搅拌时间，测定碾压混凝土含气量、抗压强度、劈拉强度、抗折强度、抗冻性能。
(2)胶砂裹石工艺研究中选择相同的碾压混凝土配合比，改变混凝土原材料的投料顺序，具体方案为先投入胶凝材料、砂，加入外加剂水溶液搅拌2min后，再加入石料进行二次搅拌，通过改变二次搅拌时间，测定碾压混凝土的含气量、抗压强度、劈拉强度、抗折强度、抗冻性能，从而确定胶砂裹石工艺的最佳拌和时间。(3)水泥裹砂工艺中先用一定量的水浆砂润湿，使砂含水率为20%左右，搅拌时间为Imin,然后加入水泥、石拌和Imin,产生“造壳效应”,二次将剩余的水与外加剂加入拌和
I.5min。测定碾压混凝土含气量及力学性能。(4)净浆裹砂石工艺为先投入胶凝材料，加外加剂水溶液搅拌2min后，再加入砂、石料进行搅拌二次搅拌，同样改变二次搅拌时间，测定碾压混凝土含气量及力学性能。3、研究结果
研究依据《水工碾压混凝土试验规程》(DL/T5433-2009)《水工碾压混凝土施工规范》(DL/T5112-2009)、《水工混凝土试验规程》(SL352-2006)、《水工混凝土施工规范》(DL/T5144-2001)进行。混凝土拌和采用60L单卧轴强制式混凝土搅拌机。本项研究中选用了一个C20W6F300碾压混凝土配合比进行含气量及力学性能测试，同时进行了一个C20F200常态混凝土不同拌和工艺含气量测试。所用水泥为42. 5级中热硅酸盐水泥，其各项性能满足《中热硅酸盐水泥、低热硅酸盐水泥低热矿渣硅酸盐水泥》(GB200-2003)标准要求。粉煤灰为II级灰，其各项性能满足《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》(GB/T1596-2005)标准要求。减水剂为萘系SK-2型缓凝高效减水剂，引气剂为SK-H型引气剂，减水剂和引气剂各项性能满足《混凝土外加剂》(GB8076-2008)标准要求。骨料为花岗岩人工砂石料，其各项性能满足《水工混凝土施工规范》(DL/T5144-2001)标准要求。研究采用的混凝土配合比如表I所示。通过反复论证，所得研究结果如表2、表3所示。表I混凝土配合比
外加删-靈渥邏土原材料 方用重
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骨料鐵mm±水·5----^~^^——52
s及比w类型比甘士输
〔為)减水 I Xi Kfe μ 水碰 JTrb ~ Ζ
齐I W总靈才·泥I 0 _压 0—45 45 38 D.6 0.04 218 93 120 91 755 1251 20±1 筋g 0.48 / 34 0.7 0.009 丨 267 138 267 / ￠53 12U 20±1表2拌和工艺对混凝土含气量的影响研究
权利要求
1.一种高抗冻碾压混凝土胶砂裹石拌和方法，其特征在于包括下列步骤 对于满足《水エ碾压混凝土施工规范》(DL/T5112-2009)中碾压混凝土配合比设计要求的水胶比为O. 3(Γθ. 65、机ロ碾压混凝土 VC值为2s 8s、ニ级配砂率为32% 43%、三级配砂率为289Γ38%、胶材用量在130kg/nT350kg/m3之间的常用碾压混凝土，采用强制式搅拌机分段拌和，拌和时先投入胶凝材料、砂料，加外加剂水溶液搅拌2mirT3min，再加入石料搅拌I. 5min 3. Omin0
2.根据权利要求I所述的ー种高抗冻碾压混凝土胶砂裹石拌和方法，其特征在于包括下列步骤 对于满足《水エ碾压混凝土施工规范》(DL/T5112-2009)中碾压混凝土配合比设计要求的水胶比为O. 3(Γθ. 65、机ロ碾压混凝土 VC值为2s 8s、ニ级配砂率为32% 43%、三级配砂率为289Γ38%、胶材用量在130kg/nT350kg/m3之间的常用碾压混凝土，采用强制式搅拌机分段拌和，拌和时先投入水泥和粉煤灰、砂料，加外加剂水溶液搅拌2min，再加入石料搅拌I.5min。
全文摘要
本发明涉及一种高抗冻碾压混凝土胶砂裹石拌和方法，适用于寒区高抗冻碾压混凝土施工领域。采用的胶砂裹石拌和方法是采用强制式搅拌机分段拌和，拌和时先投入胶凝材料、砂料，加外加剂水溶液搅拌2min~3min，再加入石料搅拌1.5min~3.0min。本发明明显提高了碾压混凝土含气量，可广泛应用于常态混凝土拌和工艺中，具有广泛的推广应用价值。
文档编号C04B28/04GK102659355SQ20121017324
公开日2012年9月12日 申请日期2012年5月30日 优先权日2012年5月30日
发明者刘忠富, 崔金铁, 张志福, 张正平, 李中田, 李正国, 李艳萍, 杨成祝, 毛春华, 王德库, 王福运, 王锐, 苏加林, 路振刚, 隋伟, 雷秀玲, 韩会生, 马智法, 黄如卉 申请人:中水东北勘测设计研究有限责任公司, 国网新源控股有限公司