C40花岗岩高性能大体积混凝土及其制备方法与流程

本发明涉及混凝土，特别地，涉及一种c40花岗岩高性能大体积混凝土及其制备方法。

背景技术：

1、在混凝土材料中，花岗岩是一种酸性岩石，其ph值大多在6～7之间，其主要成分是硅酸盐矿物，特别是二氧化硅(sio2)含量达65％以上，使花岗岩具有酸性。现有花岗岩混凝土技术中，常存在如下技术问题：(1)由花岗岩加工制成的机制砂和碎石，因花岗岩的ph值在6～7之间，难以与水泥等物质之间具有亲和力、粘附性，易使花岗岩混凝土产生裂缝、开裂和剥落，导致花岗岩混凝土的早期抗裂为456～532mm2/m2、电通量为1093～1235c、碳化深度为11.6～14.1mm，不符合《混凝土质量控制标》(gb 50164-2011)标准中l-ⅳ级、q-ⅳ级、t-ⅳ及《公路桥涵施工技术规范》(jtg/t3650-2020)标准中电通量≤1000c的规定要求，降低花岗岩混凝土耐久性，缩短桥梁使用寿命；(2)由花岗岩加工制成的机制砂和碎石，因花岗岩具有脆性大，存在：级配不佳、棱角和针片状偏多、压碎值大等缺陷，经拌制的花岗岩混凝土拌合物有少量或多量水分析出、粘聚性不好、局部离析，导致花岗岩混凝土的28d抗压强度为44.8mpa，不满足《普通混凝土配合比设计规程》(jgj 55-2011)标准中的试配强度≥48.2mpa要求；导致花岗岩混凝土抗渗等级为p8，不满足p10抗渗等级要求。虽然花岗岩具有质地坚硬致密、强度高、抗风化、耐腐蚀、耐磨损、吸水性低等优点，但也存在上述技术缺陷。

2、在碱性石灰岩短缺且酸性花岗岩丰富的广东三角洲平原地区某桥梁工程中，该桥梁7#主墩承台为哑铃形承台，承台高度5.0m，整个承台及系梁平面轮廓为1075㎡，混凝土总浇筑方量为6153.4m3，承台和塔座采用c40高性能大体积混凝土。现有大体积混凝土技术中，常存在如下技术问题：由于水泥水化释放大量热量，因大体积混凝土的凝固速度快，其初凝时间为683～876min、终凝时间为766～989min，不满足本桥梁承台大体积混凝土施工所需的初凝时间为900～1200min、终凝时间为≥1200min技术要求；又因大体积混凝土的散热慢、内外温差大，导致大体积混凝土易产生温度裂缝，在大体积混凝土表面水分快速蒸发而产生混凝土的早期抗裂为456～532mm2/m2，不符合《混凝土质量控制标》(gb 50164-2011)标准中l-ⅳ级规定要求。

3、在桥梁混凝土施工中，若远距离采购合格的碱性石灰岩碎石、河砂，无形增加工程施工成本超出工程概算。为了确保桥梁施工质量合格、工程造价不超出工程概算，须就地取材，将酸性花岗岩加工制成机制砂、碎石作为本桥梁建设施工的混凝土主要材料。

4、因此，针对花岗岩酸性、脆性大特性，大体积混凝土易产生温度裂缝、收缩裂缝特点，如何制备出抗压强度高，抗渗性、抗裂性及体积稳定性均良好的花岗岩高性能大体积混凝土，是该桥梁建设施工亟须解决的问题。

技术实现思路

1、本发明提供了一种c40花岗岩高性能大体积混凝土及其制备方法，以解决酸性花岗岩机制砂和碎石粘附性差，花岗岩混凝土拌合物和易性差、包裹性差、砂石分离，以及花岗岩混凝土抗压强度低、抗裂性、抗渗性和体积稳定性均差的技术问题。

2、根据本发明的一个方面，提供一种c40花岗岩高性能大体积混凝土，包括如下组分的原料：水泥、粉煤灰、硅灰、石灰石粉、石膏、机制砂、碎石、三聚磷酸钠、膨胀剂、缓凝剂、拌合水，

3、所述水泥、粉煤灰、硅灰、石灰石粉、石膏、机制砂、碎石、三聚磷酸钠、膨胀剂、缓凝剂、拌合水的质量比为296.00～302.00：39.62～40.42：39.62～40.42：19.81～20.21：1.19～1.21：719.00～747.00：1035.00～1077.00：0.119～0.121：31.70～32.34：7.92～8.08：159.00～161.00；

4、所述机制砂和碎石由酸性花岗岩加工制成。

5、进一步地，所述水泥、粉煤灰、硅灰、石灰石粉、石膏、机制砂、碎石、三聚磷酸钠、膨胀剂、缓凝剂、拌合水的质量比为299.00：40.02：40.02：20.01：1.20：733：1056：0.12：32.02：8.00：160.00。

6、进一步地，所述硅灰采用sf90级粉末硅灰，粒径为0.1～0.3μm。

7、进一步地，所述石灰石粉为生产碎石和机制砂过程中产生的细粉，其45μm方孔筛筛余不大于12.3％。

8、进一步地，所述机制砂由酸性花岗岩经破碎加工而成，细度模数为2.80～2.90，属于中砂，含泥量为0％、单级最大压碎值不大于16.0％。

9、进一步地，所述碎石由酸性花岗岩经破碎加工而成，公称粒级为5～25mm的连续粒级碎石。

10、进一步地，所述膨胀剂为硫铝酸钙型混凝土膨胀剂。

11、进一步地，所述缓凝剂采用聚羧酸系的hpwr-r型高性能减水剂。

12、进一步地，所述三聚磷酸钠采用i型(高温型)三聚磷酸钠的白色结晶性粉末。

13、根据本发明的再一方面，还提供一种c40花岗岩高性能大体积混凝土的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

14、首先向搅拌机内依次加入机制砂、粉煤灰、硅灰、石灰石粉、石膏干搅拌，制成第一混合料；

15、在第一混合料中加入水泥搅拌，制成第二混合料；

16、在第二混合料中依次加入碎石、部分拌合水搅拌，制成第三混合料；

17、在第三混合料中依次加入缓凝剂、膨胀剂搅拌，制成第四混合料；

18、在第四混合料中依次加入三聚磷酸钠及余额拌合水搅拌，制成c40花岗岩高性能大体积混凝土拌合料。

19、本发明具有以下有益效果：

20、(1)本发明采用酸性花岗岩机制砂和碎石作为混凝土主要材料，通过加入一定比例的水泥、粉煤灰、硅灰、石灰石粉、石膏、三聚磷酸钠、膨胀剂、缓凝剂及拌合水原料，充分搅拌混合，配制得具有抗压强度高，抗渗性、抗裂性及体积稳定性均良好的花岗岩高性能大体积混凝土。本发明既解决了就地取材、节省资源、减少污染和浪费，降低工程施工成本，使桥梁工程造价不超出工程概算，处于可控状态；同时，也解决了酸性花岗岩机制砂和碎石粘附性差，花岗岩混凝土拌合物和易性差、包裹性差、砂石分离，以及花岗岩混凝土抗压强度低、抗裂性、抗渗性和体积稳定性均差的技术问题，具有施工工艺操作简便、施工成本低、绿色环保的有益效果。

21、(2)在保证花岗岩混凝土抗压强度及和易性(坍落度)满足技术要求的前提下，节约了水泥用量18～24kg/m3，降低了水泥水化热(在实验室条件下，p.o42.5普通硅酸盐水泥：3d为4320～5760kj、7d约为4860～6480kj)，从而降低了花岗岩混凝土内部温度。不仅防止了花岗岩混凝土因温度应力超过其自身抵抗力而产生温度裂缝，而且节约了水泥用量，降低了桥梁承台施工成本。

22、(3)降低了混凝土坍落度5～10mm，提高了混凝土扩展度20～50mm，改善了混凝土的粘聚性、保水性和离析性，可获得流动性好和布料均匀性强的花岗岩混凝土，更易使花岗岩混凝土的流动和铺设，减少花岗岩混凝土的振捣工作量，便于施工操作，提高施工效率；使花岗岩混凝土更均匀地布料，减少空隙和缺陷，从而提高承台的整体性和耐久性；可根据承台的形状、尺寸以及配筋情况，通过提高花岗岩混凝土扩展度，更好地满足特定的施工要求，确保工程施工质量。

23、(4)提高了混凝土含气量0.5～1.0％，由于气泡的滚动作用和浮托作用，改善了由花岗岩加工制成机制砂、碎石混凝土的和易性和稳定性；增大混凝土的润滑性，减小管道的摩擦阻力，从而提高了混凝土可泵性；增大混凝土的表面积和黏度，从而减少了混凝土泌水和沉降；提高了混凝土的抗渗性。

24、(5)延长了混凝土初凝时间304～369min、终凝时间356～455min，从而延缓了花岗岩混凝土的凝固速度，从而延长花岗岩混凝土的散热过程，减少花岗岩混凝土中水分蒸发产生收缩裂缝，有助于保持花岗岩混凝土的工作性能和坍落度，使花岗岩混凝土在施工过程中更易操作和塑形，可更好地控制花岗岩混凝土的早期和后期强度，从而提高了花岗岩混凝土的整体质量和耐久性。

25、(6)减少了混凝土早期抗裂70～142mm2/m2，从而减少了花岗岩混凝土早期裂缝，有效地抑制花岗岩混凝土的裂缝出现、塑形收缩变形，提高花岗岩混凝土弹性模量，从而提高花岗岩混凝土的抗裂能力、体积稳定性。

26、(7)降低了混凝土电通量55～250c，减少了水分和其他有害物质渗透花岗岩混凝土，增强了花岗岩混凝土的抗渗透能力，从而提高了花岗岩混凝土的密实性和稳定性。

27、(8)降低了混凝土碳化深度1.6～4.9mm，有效地保护了承台内部钢筋不受锈蚀，从而提高了承台的耐久性和安全性；保持了花岗岩混凝土的原有强度和硬度，从而提高了承台耐久性和延长承台使用寿命。

28、(9)提高了混凝土抗渗2个等级，减少了水分和其他液体对承台的化学腐蚀和物理破坏，保护了承台混凝土内部的钢筋等增强材料不受腐蚀，增强了承台的耐久性；减少了因水分渗透引起花岗岩混凝土内部损伤，延长了承台的使用寿命，减少了因维修或重建产生成本；增强了花岗岩混凝土抗渗性，阻止了水分侵入，避免了因水分引起的承台体积变化和变形，提高了承台混凝土安全性。

29、(10)提高了混凝土7d抗压强度1.4～4.0mpa、28d抗压强度1.0～3.8mpa、60d抗压强度1.7～3.8mp，从而提高了承台结构的承载能力、耐久性、安全性及稳定性，减少了工程维护成本，降低了工程施工成本，提高了桥梁的使用寿命。

30、除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将对本发明作进一步详细的说明。