一种现浇U型渠专用混凝土及其制备方法与流程

一种现浇u型渠专用混凝土及其制备方法
技术领域
1.本发明涉及混凝土技术领域，更具体地说，本发明涉及一种现浇u型渠专用混凝土及其制备方法。


背景技术：

2.水渠是人工开凿的水道，有干渠、支渠之分。干渠与支渠一般用石砌或水泥筑成，具有在空间上调水功能，保持水资源平均分配。洪水来可以阻挡，防止发生危险。有效的保存水资源，其中u型渠由于节水效果好、水资源利用率较高而得到大量的应用，u型渠道施工在开挖渠基时主要要控制渠道直墙段的深度，当开挖至直墙段以下时，u型可进行人工初步成型开挖，可以满足要求。u型渠一般在开挖的侧壁上铺设混凝土。混凝土是指由胶凝材料将集料胶结成整体的工程复合材料的统称，混凝土具有原料丰富，价格低廉，生产工艺简单的特点，因而使其用量越来越大。同时混凝土还具有抗压强度高，耐久性好，强度等级范围宽等特点。这些特点使其使用范围十分广泛，不仅在各种土木工程中使用，就是造船业、机械工业、海洋的开发、地热工程等，混凝土也是重要的材料。
3.随着混凝土组成材料的不断发展，人们对对混凝土的性能要求不仅仅局限于抗压强度，而是在立足强度的基础上，更加注重混凝土的耐久性、变形性能、防火抗爆性能、防渗水性能、韧性、耐腐蚀性、保温性、健康环保性以及降低成本等等综合指标的平衡和协调。混凝土各项性能指标的要求比以前更明确、细化和具体。同时，建筑设备水平的提升，新型施工工艺的不断涌现和推广，使混凝土技术适应了不同的设计、施工和使用要求，发展很快。
4.现有的u型渠用混凝土防渗效果不好，水渠中的水容易渗出，造成资源的浪费，而且使用寿命较低，不能满足人们的使用要求。


技术实现要素：

5.为了克服现有技术的上述缺陷，本发明的实施例提供一种现浇u型渠专用混凝土及其制备方法，本发明所要解决的问题是：如何提高混凝土的防渗性能，提高混凝土的使用寿命。
6.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种现浇u型渠专用混凝土，包括以下重量份的原料：硅酸盐水泥150
‑
180份、粉煤灰70
‑
100份、碎石850
‑
950份、聚丙烯纤维30
‑
40份、玄武岩纤维30
‑
40份、硅酸铝陶瓷纤维20
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30份、纳米级颗粒20
‑
40份、硅粉40
‑
60份、添加剂30
‑
40份和水80
‑
100份。
7.在一种优选的实施方式中，包括以下重量份的原料：硅酸盐水泥160
‑
170份、粉煤灰80
‑
90份、碎石830
‑
920份、聚丙烯纤维33
‑
37份、玄武岩纤维33
‑
37份、硅酸铝陶瓷纤维23
‑
27份、纳米级颗粒25
‑
35份、硅粉45
‑
55份、添加剂33
‑
37份和水85
‑
95份。
8.在一种优选的实施方式中，包括以下重量份的原料：硅酸盐水泥165份、粉煤灰85份、碎石900份、聚丙烯纤维35份、玄武岩纤维35份、硅酸铝陶瓷纤维25份、纳米级颗粒30份、硅粉50份、添加剂35份和水90份。
9.在一种优选的实施方式中，所述添加剂包括引气剂、减水剂、自修复剂、补强剂和晶体抑制剂，所述引气剂、减水剂、自修复剂和补强剂的质量比为1：(1.2
‑
1.8)：(0.5
‑
0.8)：(0.8
‑
1)，所述引气剂为松香或松香缩聚物，所述减水剂为聚羧酸盐减水剂，所述自修复剂包括载体fe(oh)3絮状多孔胶体和高活性材料磨细矿渣，所述补强剂为天然胶乳，所述纳米级颗粒包括纳米碳酸钙和纳米二氧化硅，所述纳米碳酸钙和纳米二氧化硅的质量比为1：(1.2
‑
2)。
10.在一种优选的实施方式中，所述碎石为5
‑
31.5mm的连续级配普通碎石，泥块含量≤0.2％，所述粉煤灰为i级粉煤灰，活性指数60
‑
68％。
11.本发明还提供一种现浇u型渠专用混凝土的制备方法，具体制备步骤如下：
12.步骤一：按照上述重量比称取混凝土的原料，将称取的硅酸盐水泥、粉煤灰和碎石放入高温粉磨机中粉磨，然后经过高温煅烧后投入到搅拌机中加入三分之二的水进行搅拌混合得到混合物a；
13.步骤二：将称取的聚丙烯纤维、玄武岩纤维和硅酸铝陶瓷纤维加入到搅拌机搅拌混合均匀，然后边搅拌边依次加入纳米级颗粒、水和硅粉，加入硅粉后继续搅拌30
‑
60分钟得到混合物b；
14.步骤三：将步骤一中的混合物a和步骤二中的混合物b进行搅拌混合，然后加入添加剂继续搅拌20
‑
40分钟得到混凝土；
15.步骤四：将步骤三中的混凝土在一个小时内进行浇注、振捣、成型，养护10
‑
15天即可得到现浇u型渠。
16.在一种优选的实施方式中，所述步骤一中粉磨机粉磨后采用50
‑
150目筛进行筛选，所述高温煅烧时的温度为600
‑
800℃，高温煅烧的时间为20
‑
40分钟，所述步骤一中搅拌机的搅拌速率为500
‑
800转/分钟。
17.在一种优选的实施方式中，所述步骤二中搅拌机的搅拌速率为500
‑
800转/分钟，且所述纳米级颗粒加入前需要先混合均匀。
18.在一种优选的实施方式中，所述步骤三中混合物a和混合物b搅拌混合时搅拌速率为400
‑
600转/分钟，加入添加剂后继续搅拌速率为600
‑
800转/分钟。
19.在一种优选的实施方式中，所述步骤四中养护时在10
‑
25℃的潮湿环境下进行养护。
20.本发明的技术效果和优点：
21.1、采用本发明的原料配方所制备出的现浇u型渠专用混凝土，采用硅酸盐水泥、粉煤灰和碎石作为基材，并添加有聚丙烯纤维、玄武岩纤维和硅酸铝陶瓷纤维，聚丙烯纤维能有效地控制混凝土塑性收缩、干缩、温度变化等因素引起的微裂纹，防止及抑制混凝土原生裂缝的形成和发展，大大改善混凝土/砂浆的防裂抗渗性能、抗冲磨性能，增加混凝土的韧性，从而提高混凝土的使用寿命，而玄武岩纤维能够使得混凝土承载能力高，抗冲击性强，耐腐蚀性、化学稳定性和耐高温性能较好，硅酸铝陶瓷纤维能够有效提高混凝土的抗压强度、劈裂抗拉强度和抗析强度，本发明通过多种纤维的配合使用能够有效提高混凝土的使用寿命，抗渗效果好，减少水资源的浪费；
22.2、本发明通过添加有纳米级颗粒、硅粉和添加剂，纳米级颗粒采用纳米碳酸钙和纳米二氧化硅，纳米碳酸钙使混凝土内部结构更加密实，颗粒级配更好，提高了混凝土的强
度和韧性，纳米二氧化硅能够提高混凝土的韧性，纳米级颗粒和硅粉在改性混凝土力学性能的同时能够填充到混凝土内部缝隙中，使得混凝土的防渗效果更好。
具体实施方式
23.下面将结合本发明中的实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
24.实施例1：
25.本发明提供了一种现浇u型渠专用混凝土，包括以下重量份的原料：硅酸盐水泥150份、粉煤灰70份、碎石850份、聚丙烯纤维30份、玄武岩纤维30份、硅酸铝陶瓷纤维20份、纳米级颗粒20份、硅粉40份、添加剂30份和水80份。
26.在一种优选的实施方式中，所述添加剂包括引气剂、减水剂、自修复剂、补强剂和晶体抑制剂，所述引气剂、减水剂、自修复剂和补强剂的质量比为1：1.5：0.7：0.9，所述引气剂为松香或松香缩聚物，所述减水剂为聚羧酸盐减水剂，所述自修复剂包括载体fe(oh)3絮状多孔胶体和高活性材料磨细矿渣，所述补强剂为天然胶乳，所述纳米级颗粒包括纳米碳酸钙和纳米二氧化硅，所述纳米碳酸钙和纳米二氧化硅的质量比为1：1.5。
27.在一种优选的实施方式中，所述碎石为5
‑
31.5mm的连续级配普通碎石，泥块含量≤0.2％，所述粉煤灰为i级粉煤灰，活性指数60
‑
68％。
28.本发明还提供一种现浇u型渠专用混凝土的制备方法，具体制备步骤如下：
29.步骤一：按照上述重量比称取混凝土的原料，将称取的硅酸盐水泥、粉煤灰和碎石放入高温粉磨机中粉磨，然后经过高温煅烧后投入到搅拌机中加入三分之二的水进行搅拌混合得到混合物a；
30.步骤二：将称取的聚丙烯纤维、玄武岩纤维和硅酸铝陶瓷纤维加入到搅拌机搅拌混合均匀，然后边搅拌边依次加入纳米级颗粒、水和硅粉，加入硅粉后继续搅拌45分钟得到混合物b；
31.步骤三：将步骤一中的混合物a和步骤二中的混合物b进行搅拌混合，然后加入添加剂继续搅拌30分钟得到混凝土；
32.步骤四：将步骤三中的混凝土在一个小时内进行浇注、振捣、成型，养护15天即可得到现浇u型渠。
33.在一种优选的实施方式中，所述步骤一中粉磨机粉磨后采用100目筛进行筛选，所述高温煅烧时的温度为700℃，高温煅烧的时间为30分钟，所述步骤一中搅拌机的搅拌速率为650转/分钟。
34.在一种优选的实施方式中，所述步骤二中搅拌机的搅拌速率为700转/分钟，且所述纳米级颗粒加入前需要先混合均匀。
35.在一种优选的实施方式中，所述步骤三中混合物a和混合物b搅拌混合时搅拌速率为500转/分钟，加入添加剂后继续搅拌速率为700转/分钟。
36.在一种优选的实施方式中，所述步骤四中养护时在10
‑
25℃的潮湿环境下进行养护。
37.实施例2：
38.与实施例1不同的是，一种现浇u型渠专用混凝土，包括以下重量份的原料：硅酸盐水泥165份、粉煤灰85份、碎石900份、聚丙烯纤维35份、玄武岩纤维35份、硅酸铝陶瓷纤维25份、纳米级颗粒30份、硅粉50份、添加剂35份和水90份。
39.实施例3：
40.与实施例1
‑
2均不同的是，一种现浇u型渠专用混凝土，包括以下重量份的原料：硅酸盐水泥180份、粉煤灰100份、碎石950份、聚丙烯纤维40份、玄武岩纤维40份、硅酸铝陶瓷纤维30份、纳米级颗粒40份、硅粉60份、添加剂40份和水100份。
41.实施例4：
42.一种现浇u型渠专用混凝土，包括以下重量份的原料：硅酸盐水泥165份、粉煤灰85份、碎石900份、玄武岩纤维35份、硅酸铝陶瓷纤维25份、纳米级颗粒30份、硅粉50份、添加剂35份和水90份。
43.在一种优选的实施方式中，所述添加剂包括引气剂、减水剂、自修复剂、补强剂和晶体抑制剂，所述引气剂、减水剂、自修复剂和补强剂的质量比为1：1.5：0.7：0.9，所述引气剂为松香或松香缩聚物，所述减水剂为聚羧酸盐减水剂，所述自修复剂包括载体fe(oh)3絮状多孔胶体和高活性材料磨细矿渣，所述补强剂为天然胶乳，所述纳米级颗粒包括纳米碳酸钙和纳米二氧化硅，所述纳米碳酸钙和纳米二氧化硅的质量比为1：1.5。
44.在一种优选的实施方式中，所述碎石为5
‑
31.5mm的连续级配普通碎石，泥块含量≤0.2％，所述粉煤灰为i级粉煤灰，活性指数60
‑
68％。
45.本发明还提供一种现浇u型渠专用混凝土的制备方法，具体制备步骤如下：
46.步骤一：按照上述重量比称取混凝土的原料，将称取的硅酸盐水泥、粉煤灰和碎石放入高温粉磨机中粉磨，然后经过高温煅烧后投入到搅拌机中加入三分之二的水进行搅拌混合得到混合物a；
47.步骤二：将称取的玄武岩纤维和硅酸铝陶瓷纤维加入到搅拌机搅拌混合均匀，然后边搅拌边依次加入纳米级颗粒、水和硅粉，加入硅粉后继续搅拌45分钟得到混合物b；
48.步骤三：将步骤一中的混合物a和步骤二中的混合物b进行搅拌混合，然后加入添加剂继续搅拌30分钟得到混凝土；
49.步骤四：将步骤三中的混凝土在一个小时内进行浇注、振捣、成型，养护15天即可得到现浇u型渠。
50.在一种优选的实施方式中，所述步骤一中粉磨机粉磨后采用100目筛进行筛选，所述高温煅烧时的温度为700℃，高温煅烧的时间为30分钟，所述步骤一中搅拌机的搅拌速率为650转/分钟。
51.在一种优选的实施方式中，所述步骤二中搅拌机的搅拌速率为700转/分钟，且所述纳米级颗粒加入前需要先混合均匀。
52.在一种优选的实施方式中，所述步骤三中混合物a和混合物b搅拌混合时搅拌速率为500转/分钟，加入添加剂后继续搅拌速率为700转/分钟。
53.在一种优选的实施方式中，所述步骤四中养护时在10
‑
25℃的潮湿环境下进行养护。
54.实施例5：
55.一种现浇u型渠专用混凝土，包括以下重量份的原料：硅酸盐水泥165份、粉煤灰85份、碎石900份、聚丙烯纤维35份、玄武岩纤维35份、硅酸铝陶瓷纤维25份、纳米级颗粒30份、添加剂35份和水90份。
56.在一种优选的实施方式中，所述添加剂包括引气剂、减水剂、自修复剂、补强剂和晶体抑制剂，所述引气剂、减水剂、自修复剂和补强剂的质量比为1：1.5：0.7：0.9，所述引气剂为松香或松香缩聚物，所述减水剂为聚羧酸盐减水剂，所述自修复剂包括载体fe(oh)3絮状多孔胶体和高活性材料磨细矿渣，所述补强剂为天然胶乳，所述纳米级颗粒包括纳米碳酸钙和纳米二氧化硅，所述纳米碳酸钙和纳米二氧化硅的质量比为1：1.5。
57.在一种优选的实施方式中，所述碎石为5
‑
31.5mm的连续级配普通碎石，泥块含量≤0.2％，所述粉煤灰为i级粉煤灰，活性指数60
‑
68％。
58.本发明还提供一种现浇u型渠专用混凝土的制备方法，具体制备步骤如下：
59.步骤一：按照上述重量比称取混凝土的原料，将称取的硅酸盐水泥、粉煤灰和碎石放入高温粉磨机中粉磨，然后经过高温煅烧后投入到搅拌机中加入三分之二的水进行搅拌混合得到混合物a；
60.步骤二：将称取的聚丙烯纤维、玄武岩纤维和硅酸铝陶瓷纤维加入到搅拌机搅拌混合均匀，然后边搅拌边依次加入纳米级颗粒、水，加入水后继续搅拌45分钟得到混合物b；
61.步骤三：将步骤一中的混合物a和步骤二中的混合物b进行搅拌混合，然后加入添加剂继续搅拌30分钟得到混凝土；
62.步骤四：将步骤三中的混凝土在一个小时内进行浇注、振捣、成型，养护15天即可得到现浇u型渠。
63.在一种优选的实施方式中，所述步骤一中粉磨机粉磨后采用100目筛进行筛选，所述高温煅烧时的温度为700℃，高温煅烧的时间为30分钟，所述步骤一中搅拌机的搅拌速率为650转/分钟。
64.在一种优选的实施方式中，所述步骤二中搅拌机的搅拌速率为700转/分钟，且所述纳米级颗粒加入前需要先混合均匀。
65.在一种优选的实施方式中，所述步骤三中混合物a和混合物b搅拌混合时搅拌速率为500转/分钟，加入添加剂后继续搅拌速率为700转/分钟。
66.在一种优选的实施方式中，所述步骤四中养护时在10
‑
25℃的潮湿环境下进行养护。
67.分别取上述实施例1
‑
3所制得的现浇u型渠专用混凝土分别作为实验组1、实验组2和实验组3，采用实施例4和实施例5制得的混凝土作为对照组1和对照组2，采用传统的u型渠混凝土作为对照组3进行测试，分别对选取的u型渠混凝土进行抗压强度、抗折强度、抗渗等级、平板开裂面积测试。
68.测试结果如表一：
[0069][0070]
表一
[0071]
由表一可知，本发明生产的现浇u型渠专用混凝土相比较传统的现浇u型渠混凝土抗压强度和抗析强度较好，而且抗渗等级较高，平板开裂面积较小，从而使得混凝土的使用寿命较长，实施例4和实施例5分别去掉原料配方中的聚丙烯纤维和硅粉，与实施例2相比抗拉强度和抗析强度明显降低，而且平板开裂面积较大，所以本发明采用硅酸盐水泥、粉煤灰和碎石作为基材，并添加有聚丙烯纤维、玄武岩纤维和硅酸铝陶瓷纤维能有效地控制混凝土塑性收缩、干缩、温度变化等因素引起的微裂纹，防止及抑制混凝土原生裂缝的形成和发展，大大改善混凝土/砂浆的防裂抗渗性能、抗冲磨性能，增加混凝土的韧性，从而提高混凝土的使用寿命，而玄武岩纤维能够使得混凝土承载能力高，抗冲击性强，耐腐蚀性、化学稳定性和耐高温性能较好，硅酸铝陶瓷纤维能够有效提高混凝土的抗压强度、劈裂抗拉强度和抗析强度，本发明通过多种纤维的配合使用能够有效提高混凝土的使用寿命，抗渗效果好，减少水资源的浪费，纳米级颗粒采用纳米碳酸钙和纳米二氧化硅，纳米碳酸钙使混凝土内部结构更加密实，颗粒级配更好，提高了混凝土的强度和韧性，纳米二氧化硅能够提高混凝土的韧性，纳米级颗粒和硅粉在改性混凝土力学性能的同时能够填充到混凝土内部缝隙中，使得混凝土的防渗效果更好。
[0072]
最后：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，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。