[发明专利]用复合胶凝材料制备低热高抗裂水工混凝土定量设计方法

说明书

技术领域

本发明涉及水工混凝土的设计制备方法，尤其是涉及一种利用复合胶凝粉体材料制备低热高抗裂水工混凝土的定量设计方法，利用该设计方法制备的发热量低、抗裂性能优异的水工混凝土适用于有温控防裂要求的水工建筑物。

背景技术

目前，随着我国经济的持续快速发展，我国对清洁可再生能源的需求持续增加，一大批混凝土大高坝如向家坝、溪洛渡、白鹤滩、乌东德等将在或正在我国西南部修建，这些高坝的建设对低放热、高抗裂的高性能水工混凝土提出了更高的要求。

现有的混凝土设计方法(如中国专利CN200710201132，C100高性能混凝土及其配制方法、中国专利CN201110074370一种纳米材料复合超高性能混凝土等)均是面向强度的设计方法，往往掺加硅灰、纳米材料等来提高混凝土强度。通过这种设计方法制备的混凝土放热量大、混凝土早期收缩大，抗裂性能低、容易出现裂纹，不适合水工混凝土建筑物。如果通过在混凝土中掺加钢纤维或聚丙烯纤维来增加混凝土抗裂能力，这样会显著增加混凝土的成本，仍然无法适用于大坝等大体积水工建筑物的建设。

由此可见，现有水工混凝土设计制备方法仍然存在明显的不足和缺陷，亟待进一步的改进。因此，如何发明一种水工混凝土的设计方法，从而制备低热、高抗裂的高性能混凝土的仍然是当前水工建设中需要解决的难题。

发明内容

本发明的目的是提供一种用复合胶凝材料制备低热高抗裂水工混凝土的定量设计方法，解决了常规方法制备的混凝土发热量大、早期收缩性大以及抗裂性能低、容易开裂、不适用于水工混凝土建筑物的缺陷。本发明的定量设计方法制备的混凝土具有发热低、抗裂性能优异，建成的坝体浇筑块具有温升低、温控措施相对简单、温度裂缝少、耐久性能高的优点。

为解决上述技术问题，本发明提出一种用复合胶凝材料制备低热高抗裂水工混凝土定量设计方法，其包括以下步骤：

步骤一：利用公式绘制λ随胶凝材料的组合不同以及各自质量分数之间的关系曲线图，在该曲线图上选取λ最低点对应的N和ω，确定复合胶凝材料的最优用水量，根据最优用水量确定复合胶凝材料的最优组合；

其中，式中λ为复合胶凝材料的标准稠度相对用水量，N为复合胶凝材料的标准稠度用水量，N_i为各胶凝材料的标准稠度用水量，ω_i为各胶凝材料的质量分数，i为不同的胶凝材料；

步骤二：根据所述复合胶凝材料的最优组合，通过对含不同掺合料以及含掺合料的比例不同的所述复合凝胶材料的最优组合进行水化热实验，确定低热高抗裂的复合胶凝材料的组合；

步骤三：测定所述步骤二中的不同复合胶凝材料组合的力学性能以及绝热温升，根据复合胶凝材料的力学性能以及绝热温升实验结果确定最优复合胶凝材料。

本发明的一个实施例中，所述掺合料为硅粉、粉煤灰、矿渣粉、石灰石中的一种或几种。

本发明的一个实施例中，所述步骤二中，所述水化热实验中，将胶凝复合材料与等质量的纯硅酸盐的放热曲线比较后，选择总体放热量低、前期放热量小且后期放热缓慢的复合胶凝材料。

本发明的一个实施例中，所述复合胶凝材料为水泥、矿渣和粉煤灰体系。

本发明的一个实施例中，所述复合胶凝材料为水泥和粉煤灰体系。

本发明的一个实施例中，所述最优复合胶凝材料通过混凝土力学性能试验验证其抗压强度与龄期的关系确定。

本发明的一个实施例中，所述最优复合胶凝材料通过混凝土干缩试验试验验证其干缩性能以及抗裂能力确定。

本发明的一个实施例中，所述最优复合胶凝材料通过混凝土自生体积变形试验验证其体积变形性能以及抗裂能力确定。

本发明的一个实施例中，所述最优复合胶凝材料通过混凝土绝热温升试验验证其绝热温升发展规律确定。

本发明的一个实施例中，所述最优复合胶凝材料的实验中均通过最优复合胶凝材料制备的混凝土与硅粉混凝土的各项性能进行对比得到。

本发明用复合胶凝材料制备低热高抗裂水工混凝土定量设计方法有益技术效果为：

1、本发明在水泥中掺入具有不同颗粒分布和不同活性的细掺合料得到的复合胶凝材料混凝土，其具有紧密堆积效应和复合胶凝效应；

2、本发明制备的水工混凝土不仅具有低发热性能、且其抗裂性能远远优于仅按强度要求进行设计的混凝土，尤其适用于大体积水工建筑物的修建或修补时混凝土的抗裂设计；