一种高抗渗混凝土的配制方法

本发明解决了现有技术的缺点，提供了一种高抗渗混凝土的配制方法，它具有充分利用废弃物、制造成本低、节能环保、防水、寿命长、强度大、抗裂及高抗渗等优点。所述混凝土部分由以下原料组成(混凝土强度等级主要为C20‑C60，抗渗等级在P6以上，按照每立方米混凝土重量计，单位kg)：水泥230‑550，碎石900‑1300，尾矿砂500‑600，机制砂300‑400，粉煤灰30‑100，矿粉30‑100，硅灰5％‑15％(胶泥含量的百分比，最佳掺量为10％左右)，含有引气剂的减水剂或者单用高效减水剂聚羧酸6.6‑17.3，膨胀剂8％‑12％，抗渗剂5％‑12％(产品不同，掺量不同)，高分子纤维(通常用聚丙烯PP、改性聚丙烯或者几种纤维的混合物)适量0.6‑1.8(通常0.8‑0.9)，水140‑180。

技术领域
本发明涉及建筑材料工程技术领域，具体是一种高抗渗混凝土的配制方法。
背景技术
混凝土材料作为土木工程建设中用途最大、用量最广的一种建筑材料，具备原材料来源丰富，价格低廉，生产工艺简单，抗压强度高的特点，受到建筑工程领域的广泛推崇。但普通混凝土由于自身结构的特点，在硬化过程中仅一部分水与水泥起水化作用，多余的水在混凝土硬化干燥后蒸发，形成大量微小气孔。同时混凝土在拌和与浇捣过程中常混入一定量的空气，很难在捣实过程中全部排除。这些因素导致硬化后的混凝土呈现多孔状态，其中有封闭的气孔、有相互贯通的毛细孔道、有凭肉眼可见的宏观孔、有直径细微的显微孔隙，这些孔隙对混凝土综合性能尤其是抗渗性产生严重影响，不能满足海洋工程、地下工程以及水中结构工程等涉水工程对于混凝土材料的使用要求，严重制约了混凝土材料的应用。传统提高混凝土抗渗性的措施主要包括掺加混凝土引气剂、减小水灰比、优化原材料、保证施工质量尤其是混凝土振捣及养护等，但这些方法对混凝土抗渗能力的提高效果有限，因此制备出一种新型的高抗渗混凝土具有重要的现实意义。
发明内容
本发明为了解决上述的现有技术的缺点，提供一种高抗渗混凝土的配制方法，采用该配制方法生产的高抗渗混凝土能够充分利用废弃物，具有制造成本低、节能环保、防水(吸水率低)、寿命长、强度大并具备抗裂、高抗渗性能等优点。发明是这样实现的：一种高抗渗混凝土，所述混凝土部分由以下原料组成(混凝土强度等级主要为C20-C60，抗渗等级在P6以上，按照每立方米混凝土重量计，单位kg)：水泥230-550，碎石900-1300，尾矿砂500-600，机制砂300-400，粉煤灰30-100，矿粉30-100，硅灰5％-15％(胶泥含量的百分比，最佳掺量为10％左右)，含有引气剂的减水剂或者单用高效减水剂聚羧酸6.6-17.3，膨胀剂8％-12％，抗渗剂5％-12％(产品不同，掺量不同)，高分子纤维(通常用聚丙烯PP、改性聚丙烯或者几种纤维的混合物)适量0.6-1.8(通常0.8-0.9)，水140-180。下面分述如下：所述碎石，即破碎的小块岩石，其大小、形状及纹理都呈现不规则状态。碎石的产品质量必须合格，应先试验后使用，要有出厂质量合格证和试验单。使用前应按照品种、规格、产地、批量的不同进行取样试验。碎石的必试项目有筛分析、含泥量，泥块含量，针、片状颗粒含量，压碎指标。对于用来配制有特殊要求的混凝土的碎石，还需做相应的项目试验。此外还应符合国家相关标准规定。所述尾矿砂一般都是由选矿厂排放的尾矿矿浆经自然脱水后形成的固体矿物废料，是固体工业废料的主要成分。尾矿砂取代天然河砂，既可以解决尾矿砂对污染环境以及占用土地的问题，又提高了资源利用率，符合发展循环经济和建设资源节约型社会的总要求.使用尾矿砂注意事项：1.对于需要长距离运输的流动性或大流动性的商品混凝土来说，若考虑坍落度经时损失，尾矿砂取代率以不超过60％为宜，否则，坍落度经时损失较大，将不能满足流动性要求。其他40％用机制砂代替，效果较好。2.配制尾矿砂商品混凝土，应掺加一定量的磨细矿物掺合料(如矿渣微粉、II级以上粉煤灰等)，以减少尾矿砂自身缺陷给混凝土和易性带来的不利影响。试验证明内掺20％矿渣微粉，外掺15％的II级粉煤灰，对改善混凝土和易性，降低坍落度经时损失起到了很好的作用。3.尾矿砂为人工砂的一种，常含有一定量的石粉，少量石粉可起到微集料效应，对混凝土有利。但石粉含量过大时，达到相同流动性的商品混凝土拌合物需水量大幅度增加，这不仅增加了水泥用量，提高了成本，也会加大混凝土干缩，劣化了混凝土综合性能。一般以石粉含量不超过5％为宜(满足II类砂要求)。所述机制砂是指通过制砂机和其它附属设备加工而成的砂子，成品更加规则，可以根据不同工艺要求加工成不同规则和大小的砂子，更能满足日常需求。机制砂要有专业的设备才能制出合格适用的砂石。机制砂的坚固性能比河砂稍差，但仍然达到GB/T 14684-2017标准的优等品指标，在普通混凝土中使用不存在问题。但在经常遭受摩擦冲击的混凝土构件中使用，除必须掺用外加剂，还应控制混凝土的灰砂比和砂的压碎指标与石粉含量。通过水泥的试验、砂浆试验、混凝土试验，用机制砂配制混凝土与天然河砂无大的区别。一般来讲，同坍落度的前提下，机制砂的用水量要稍大些，但要根据施工条件及结构物和运输等因素考虑。但对混凝土的强度基本不变；用机制砂配制泵送混凝土等特种混凝土时，注意砂率不宜过高，防止降低混凝土强度和耐久性等影响工程质量。在满足用砂性能指标的前提下，选用经济可行的方案，既要满足施工质量要求，又要有效地控制生产成本。所述粉煤灰，是从煤燃烧后的烟气中收捕下来的细灰，是燃煤电厂排出的主要固体废物。我国火电厂粉煤灰的主要氧化物组成为：SiO2、Al2O3、FeO、Fe2O3、CaO、TiO2等。掺入不同颗粒等级的粉煤灰可以配制出不同等级及各种性能和工程需要的混凝土。在混凝土中掺加粉煤灰代替部分水泥或细骨料，不仅能降低成本，而且能提高混凝土的和易性、提高不透水、气密性、抗硫酸盐性能和耐化学侵蚀性能、降低水化热、改善混凝土的耐高温性能、减轻颗粒分离和析水现象、减少混凝土的收缩和开裂以及抑制杂散电流对混凝土中钢筋的腐蚀等。所述矿粉，是用水淬高炉矿渣，经干燥、粉磨等工艺处理后得到的高细度、高活性粉料，是优质的混凝土掺合料和水泥混合材，是当今世界公认的配制高性能混凝土的重要材料。通过使用粒化高炉矿渣粉，可有效提高混凝土的抗压、抗拉、抗弯、抗剪强度，降低混凝土的成本。同时对抑制碱骨料反应，降低水化热，改善混凝土的和易性，减少混凝土结构早期温度裂缝，提高混凝土密实度，提高抗渗和抗侵蚀能力等都有明显效果。超细矿渣粉不仅能使每立方混凝土降低成本8-13元，而且能使混凝土具有良好的力学性能，水化温峰小且延迟，体积稳定性好等特点。所述微硅粉也叫硅灰或称凝聚硅灰，是铁合金在冶炼硅铁和工业硅(金属硅)时，矿热电炉内产生出大量挥发性很强的SiO2和Si气体，气体排放后与空气迅速氧化冷凝沉淀而成。它是大工业冶炼中的副产物，整个过程需要用除尘环保设备进行回收，因为密度较小，还需要用加密设备进行加密。硅灰在形成过程中，因相变的过程中受表面张力的作用，形成了非结晶相无定形圆球状颗粒，且表面较为光滑，有些则是多个圆球颗粒粘在一起的团聚体。它是一种比表面积很大，活性很高的火山灰物质。掺有硅灰的物料，微小的球状体可以起到润滑的作用。微硅粉能够填充水泥颗粒间的孔隙，同时与水化产物生成凝胶体，与碱性材料氧化镁反应生成凝胶体。在水泥基的砼、砂浆与耐火材料浇注料中，掺入适量的硅灰，可起到如下作用：1、显著提高抗压、抗折、抗渗、防腐、抗冲击及耐磨性能。2、具有保水、防止离析、泌水、大幅降低砼泵送阻力的作用。3、显著延长砼的使用寿命。特别是在氯盐污染侵蚀、硫酸盐侵蚀、高湿度等恶劣环境下，可使砼的耐久性提高一倍甚至数倍。4、大幅度降低喷射砼和浇注料的落地灰，提高单次喷层厚度。5、是高强砼的必要成份，已有C150砼的工程应用。6、具有约5倍水泥的功效，在普通砼和低水泥浇注料中应用可降低成本，提高耐久性。7、有效防止发生砼碱骨料反应。8、提高浇注型耐火材料的致密性。在与Al2O3并存时，更易生成莫来石相，使其高温强度，抗热振性增强。9、具有极强的火山灰效应，拌合混凝土时，可以与水泥水化产物Ca(OH)2发生二次水化反应，形成胶凝产物，填充水泥石结构，改善浆体的微观结构，提高硬化体的力学性能和耐久性。10、微硅粉为无定型球状颗粒，可以提高混凝土的流变性能。11、微硅粉的平均颗粒尺寸比较小，具有很好的填充效应，可以填充在水泥颗粒空隙之间，提高混凝土强度和耐久性。所述减水剂是一种在维持混凝土坍落度不变的条件下，能减少拌合用水量的混凝土外加剂。大多属于阴离子表面活性剂，有木质素磺酸盐、萘磺酸盐、甲醛聚合物等。加入混凝土拌合物后对水泥颗粒有分散作用，能改善其工作性，减少单位用水量，改善混凝土拌合物的流动性；或减少单位水泥用量，节约水泥。聚羧酸系高性能减水剂是目前世界上最前沿、科技含量最高、应用前景最好、综合性能最优的一种混凝土超塑化剂(减水剂)。聚羧酸系高性能减水剂是羧酸类接枝多元共聚物与其它有效助剂的复配产品。经与国内外同类产品性能比较表明，聚羧酸系高性能减水剂在技术性能指标、性价比方面都达到了当今国际先进水平。所述混凝土膨胀剂用来配制膨胀混凝土(包括补偿收缩混凝土和自应力混凝土)，补偿收缩混凝土具有补偿混凝土干缩和密实混凝土、提高混凝土抗渗性作用，在土木工程中主要用于防水和抗裂两个方面，现在使用较多的场合是配制高等级防水混凝土和适当延长伸缩缝或后浇带间距。混凝土膨胀剂属硫铝酸钙型混凝土膨胀剂，不含钠盐，不会引起混凝土碱骨料反应。而且耐久性良好，膨胀性能稳定，强度持续上升。普通混凝土由于收缩开裂，往往发生渗漏，降低了它的使用功能和耐久性。在水泥中内掺8％-12％的膨胀剂，可拌制成补偿收缩混凝土，大大提高了混凝土结构的抗裂防水能力。可取消外防水作业，延长后浇缝间距，防止大体积混凝土和高强混凝土温差裂缝的出现。在使用膨胀剂时，推荐掺量8～12％，配制后浇缝、后浇加强带混凝土，需适当提高掺量。膨胀剂配制的混凝土不仅可采用结构自防水技术，使建筑结构与防水功能合一，可取消外防水，使建筑结构更简单；膨胀剂配制的混凝土还可采用超长钢筋混凝土无缝设计和施工技术，减少施工工序，使施工更简单，大大缩短工期。不留后浇缝，大面积连续浇注混凝土。也可用于普通混凝土后浇缝的处理。其注意事项：1.现拌工地或搅拌站必须按确定的补偿收缩混凝土配合比投料，计量装置必须准确，膨胀剂不能少掺，否则达不到补偿收缩的要求，但也不能超量掺加，否则将对混凝土结构产生破坏作用。2.掺加膨胀剂的混凝土搅拌时间要比普通混凝土延长30s，出盘混凝土温度宜低于30℃，浇筑时混凝土的自由落距应控制在2m以内，振捣要均匀，密实，不漏振，不欠振，不过振。3.掺加膨胀剂的混凝土终凝前要注意进行二次抹面，防止表面沉缩裂缝的出现。4.掺加膨胀剂的混凝土浇筑后的养护十分重要，应根据气温情况，及时浇水养护，使混凝土外露表面始终保持湿润状态，养护期不少于7天；负温施工要保证混凝土入模温度大于5℃，浇筑后立即用塑料薄膜和保温材料进行保温保湿养护；5.掺膨胀剂的混凝土浇筑完后，地下室要尽早用灰土回填，屋面要尽早作防水层和保温层。所述高分子纤维(主要指聚丙烯PP、改性聚丙烯或者几种纤维的混合物)混凝土主要优点是降低混凝土的龟裂，增强混凝土的抗渗性及磨损性。纤维混凝土的搅拌应遵循以下原则：1、纤维应与粗骨料一起添加；2搅拌时间比普通混凝土适当延长40-60s。现浇PP纤维混凝土搅拌时，先将PP纤维撒入符合设计水灰比的水中浸泡，搅拌均匀后在搅拌机搅拌水泥与砂石料时，倒入共同拌制，要保证PP纤维在混凝土中分布均匀，为防止搅拌好的PP纤维混凝土在运输至作业面的过程中产生灰浆离析，浇筑前应进行必要的人工拌合，振捣后的PP纤维混凝土表面应平整，并有均匀的灰浆泛出，然后将表面抹平。施工中的纤维混凝土养护工序，应由专人负责养生，养护期不得少于28天，每天定时洒水四遍，使纤维混凝土体在养生期保持湿润。所述混凝土抗渗剂可大幅度提高混凝土的抗渗等级，具有补偿收缩的功能，提高混凝土的抗裂性。还具有较高的减水率，能大幅提高混凝土强度和减少水泥用量，提高混凝土或砂浆的整体性能。适用于各种工业、民用建筑工程、公路、铁路、自来水厂、污水处理厂、水电站、人防、堤坝和水池等各种抗渗等级的防水混凝土工程。混凝土抗渗防水剂有如下特点：1、抗渗剂能带湿作业、不做找平层和保护层、操作简单、提前工期；2、抗渗剂无味、对环境无影响，与水性装饰涂料混合使用时同样具有较好的防水效果；3、抗渗剂耐老化、不变质、抗龟裂性强、耐穿刺，能在各种防水工程中使用；4、抗渗剂防水抗渗能力极强，在地下工程和特种工程中应用效果更佳；5、抗渗剂具有耐高温、耐酸碱、耐腐蚀、无味的特点；应用于各种防水工程中，其耐老化性能与建筑同寿命。本发明为解决目前建设工程中使用的普通抗渗混凝土存在的吸水率高、易开裂、寿命短、抗渗性较差等问题，发明一种以碎石、尾矿砂、机制砂为骨料，优质水泥、矿粉、硅灰、膨胀剂、抗渗剂等为辅料的一种高抗渗混凝土的配制方法。本发明为解决上述技术问题，所采取的技术方案是，一种高抗渗混凝土的配制方法，其特殊之处包括：1、组成成分为：碎石、水泥、尾矿砂、机制砂、粉煤灰、矿粉、减水剂、硅灰、膨胀剂、抗渗剂、高分子纤维、水等。2、成分比例为(混凝土强度等级为C20-C60，抗渗等级不小于P6，按照每立方米混凝土重量计，单位kg)：水泥230-550，碎石900-1300，尾矿砂500-600，机制砂300-400，粉煤灰30-100，矿粉30-100，硅灰5％-15％(胶泥含量的百分比，最佳掺量10％左右)，高效减水剂聚羧酸6.6-17.3，膨胀剂8％-12％，抗渗剂5％-12％(产品不同，掺量不同)，高分子纤维(以聚丙烯PP纤维为例)适量0.3-1.2(通常0.8-0.9)，水140-180。3、施工工艺为：(1)首先按照材料配比标准及设计要求严格控制材料的质量；(2)选料并称重：按比例称取上述12种配料；(3)投料并搅拌：先将按比例称取的配料连同PP纤维一起加入于搅拌机中，应保证PP纤维加在集料之间，先干拌30s左右，加入水后再湿拌30s左右，使PP纤维充分分散，最后再搅拌2-3分钟；(4)浇筑并振捣：在绑扎完钢筋后支好模板，把搅拌好的混凝土投进模板内，必须先采用高频振捣棒振捣密实，振捣时间宜为10～30s，以商品混凝土泛浆和不冒气泡为准，应避免漏振、欠振和超振.高频振捣棒振捣完毕后再用平板振动器振动整理，把混凝土的水泥浆振动出来，继续用平板振动器振动，整理平整；(5)拆模及养护：根据环境温度和拆模操作规程，掌握合适拆模时间，进行拆模。拆模后按照施工规程进行养护。本发明的技术效果是，采用上述的技术方案，可以实现一种以碎石、尾矿砂、机制砂为骨料，优质水泥、矿粉、硅灰、膨胀剂、抗渗剂等为辅料的一种高抗渗混凝土的配制方法。它具有成本低、节能环保、防水(吸水率低)、抗裂、寿命长、强度大、高抗渗等优点。
具体实施方式
下面结合实施例，按照每立方米不同强度等级的混凝土分别进行计算，对本发明作进一步说明。实施例1：(1)首先按照材料配比标准及设计要求严格控制材料的质量；(2)选料并称重：按比例(0.1立方米混凝土)称取碎石101.3kg、P.O42.5水泥24.3kg、尾矿砂48kg、机制砂33kg、粉煤灰5kg、矿粉5kg、硅灰3.720kg、水16.8kg、减水剂0.67kg、膨胀剂3.2kg、抗渗剂2.178kg、PP纤维0.06kg；(3)投料并搅拌：先将按比例称取的配料连同PP纤维一起加入于搅拌机中，应保证PP纤维加在集料之间，先干拌30s左右，加入水后再湿拌30s左右，使PP纤维充分分散，最后再搅拌2-3分钟；(4)浇筑并振捣：在绑扎完钢筋后支好模板，把搅拌好的混凝土投进模板内，必须先采用高频振捣棒振捣密实，振捣时间宜为10～30s，以商品混凝土泛浆和不冒气泡为准，应避免漏振、欠振和超振。用高频振捣棒振捣完毕后再用平板振动器振动整理，把混凝土的水泥浆振动出来后，继续用平板振动器振动，整理平整；(5)拆模及养护：根据环境温度和拆模操作规程，掌握合适拆模时间，进行拆模。拆模后按照施工规程进行养护。28天抗压强度为22.9MPa，抗渗等级大于P8。实施例2：(1)首先按照材料配比标准及设计要求严格控制材料的质量；(2)选料并称重：按比例(0.1立方米混凝土)称取碎石101.9kg、P.O42.5水泥37.9kg、尾矿砂44.28kg、机制砂29.52kg、粉煤灰4.4kg、矿粉4.2kg、硅灰4.65kg、水16.5kg、减水剂1.26kg、膨胀剂4.2kg、抗渗剂2.274kg、PP纤维0.08kg；(3)投料并搅拌：先将按比例称取的配料连同PP纤维一起加入于搅拌机中，应保证PP纤维加在集料之间，先干拌30s左右，加入水后再湿拌30s左右，使PP纤维充分分散，最后再搅拌2-3分钟；(4)浇筑并振捣：在绑扎完钢筋后支好模板，把搅拌好的混凝土投进模板内，必须先采用高频振捣棒振捣密实，振捣时间宜为10～30s，以商品混凝土泛浆和不冒气泡为准，应避免漏振、欠振和超振.用高频振捣棒振捣完毕后再用平板振动器振动整理，把混凝土的水泥浆振动出来后，继续用平板振动器振动，整理平整；(5)拆模及养护：根据环境温度和拆模操作规程，掌握合适拆模时间，进行拆模。拆模后按照施工规程进行养护。28天抗压强度为43.6MPa，抗渗等级大于P8。实施例3：(1)首先按照材料配比标准及设计要求严格控制材料的质量；(2)选料并称重：按比例(0.1立方米混凝土)称取碎石106.6kg、P.O52.5水泥45.6kg、尾矿砂48kg、机制砂33kg、粉煤灰3.5kg、矿粉3.0kg、硅灰5.21kg、水14.0kg、减水剂1.73kg、膨胀剂4.9kg、抗渗剂2.853kg、PP纤维0.09kg；(3)投料并搅拌：先将按比例称取的配料连同PP纤维一起加入于搅拌机中，应保证PP纤维加在集料之间，先干拌30s左右，加入水后再湿拌30s左右，使PP纤维充分分散，最后再搅拌2-3分钟；(4)浇筑并振捣：在绑扎完钢筋后支好模板，把搅拌好的混凝土投进模板内，必须先采用高频振捣棒振捣密实，振捣时间宜为10～30s，以商品混凝土泛浆和不冒气泡为准，应避免漏振、欠振和超振。用高频振捣棒振捣完毕后再用平板振动器振动整理，把混凝土的水泥浆振动出来后，继续用平板振动器振动，整理平整；(5)拆模及养护：根据环境温度和拆模操作规程，掌握合适拆模时间，进行拆模。拆模后按照施工规程进行养护。28天抗压强度为62.8MPa，抗渗等级大于P8。以上过程可以实现一种高抗渗混凝土的配制方法。本发明为解决目前建设工程中使用的普通抗渗混凝土存在的吸水率高、易开裂、寿命短、抗渗性较差等问题，发明一种以碎石、尾矿砂、机制砂为骨料，优质水泥、矿粉、硅灰、膨胀剂、抗渗剂等为辅料的一种高抗渗混凝土的配制方法。本发明解决了现有技术的缺点，提供了一种高抗渗混凝土的配制方法，它具有充分利用废弃物、制造成本低、节能环保、防水(吸水率低)、寿命长、强度大、抗裂及高抗渗等优点。以上所述仅为说明本发明的实施方式，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。