一种配制碾压混凝土的延迟膨胀性复合掺合料
技术领域
本发明涉及一种配制碾压混凝土的延迟膨胀性复合掺合料，属于水利水电工程混凝土技术领域。
背景技术
碾压混凝土是用重型振动碾压实的干硬性、贫水泥混凝土，具有施工速度快、建设成本低的特点，在水利水电工程挡水坝中应用广泛。碾压混凝土同其他混凝土一样，是由水泥、掺合料、砂石骨料、水、外加剂等材料组成。其中，掺合料是指掺入混凝土中的矿物质材料，具有降低混凝土生产成本、改善混凝土性能的作用。将粉煤灰掺入碾压混凝土后，不仅能够提高混凝土的热学、力学、耐久性等性能，而且因粉煤灰是燃煤发电厂排放的废料，所以还能变废为宝，且成本低廉。因此，碾压混凝土从诞生以来，使用的掺合料一般为粉煤灰，用量一般为胶凝材料总量的55％～70％。但是，随着近些年来基建规模与日俱增，Ⅰ级、Ⅱ级粉煤灰在不少地区供不应求，价格飙升，或者是粉煤灰源离水利水电工程的距离超过经济运距，造成碾压混凝土的生产成本明显上升。所以，工程技术人员不得不研究新的掺合料。
由于水利水电工程一般建在岩石条件好的石灰岩地区，按照就地取材的原则，利用工地附近的石灰岩加工成石灰石粉，不仅工艺简单，而且单价远低于粉煤灰，因此，使用石灰石粉全部或部分替代粉煤灰，就成为粉煤灰替代品的重要选项。其次，相对于普通混凝土，挡水坝混凝土由于体积庞大，水泥水化热的散失过程漫长，在此过程中将产生温降收缩裂缝，危及挡水坝的运行安全，而将氧化镁材料掺入混凝土中配制的氧化镁混凝土，具有良好的延迟膨胀特性，它的延迟膨胀量能够部分或全部补偿温降收缩量。第三，近些年来，由于环保要求越来越严，如何提高电炉法制备黄磷时排放的磷渣的综合利用率，成为磷渣排放地区的当务之急，而利用磨细磷渣粉来全部或部分代替粉煤灰，也成为碾压混凝土掺合料的有效选项。
发明内容
本发明的目的是：提供一种配制碾压混凝土的延迟膨胀性复合掺合料，旨在解决目前作为掺合料广泛使用的粉煤灰很难采购或价格上涨带来的技术与经济问题，同时该复合掺合料又能使碾压混凝土增加延迟膨胀性能，以保障碾压混凝土挡水坝更好、更快、更省地建成并长期安全运行。
为了达到上述技术效果，本发明采用如下技术方案：在粉煤灰很难采购或价格上涨的水利水电工地生产碾压混凝土时，首先利用石灰石粉、氧化镁粉和磷渣粉制成复合掺合料，再把它当作一种原材料，并与生产混凝土的其它原材料水泥、砂石骨料、水、外加剂一起搅拌，制成碾压混凝土。在复合掺合料的组成中，石灰石粉的用量为胶凝材料总量的20％～45％，氧化镁粉用量为胶凝材料总量的4％～6％，磷渣粉为胶凝材料总量的0～45％。
上述方案中，所述的石灰石粉是由石灰岩经磨细加工制成的粉体材料，其细度(过45μm方孔筛筛余)不超过25％，其余品质指标满足《水工混凝土掺用石灰石粉技术规范》(DL/T 5304)的规定。
上述方案中，所述的氧化镁粉为水工混凝土专用氧化镁粉，是本掺合料的膨胀组分，其烧成温度为1050℃～1150℃、纯度不低于90％、活性指标为240s±40s、细度(过80μm方孔筛筛余)为5％～8％。
上述方案中，所述磷渣粉的质量满足《水工混凝土掺用磷渣粉技术规范》(DL/T5387)的技术要求。
本发明的优点在于：利用本发明提供的延迟膨胀性复合掺合料，不仅能替代粉煤灰作为碾压混凝土的掺合料，解决因粉煤灰短缺或价格上涨引起的技术与经济问题，还能使碾压混凝土产生15×10-6以上的延迟膨胀量，从而补偿挡水坝碾压混凝土在漫长温降过程中产生的收缩量，提高碾压混凝土的抗裂能力，简化碾压混凝土挡水坝的温控措施，加快施工进度，节省温控措施费用，降低工程投资，提前投产创造效益，实现更好、更快、更省地建成碾压混凝土挡水坝并长期安全运行的愿望，并克服在混凝土拌合楼同时使用多种掺合料引起的工序多、易出错等弊病。
附图说明
图1为本发明实施例中碾压混凝土的自生体积变形随龄期的变化过程示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点表述得更加清楚，下面结合附图和实例对本发明作进一步的说明。
实例
在某水利水电工地现场配制由水泥、砂石骨料、掺合料、水和外加剂拌和而成的碾压混凝土时，因为在工地的经济运输半径内缺乏粉煤灰，所以采用由石灰石粉、磷渣粉和氧化镁粉混合而成的复合掺合料。其中，石灰石粉的用量为胶凝材料总量的30％，氧化镁粉用量为胶凝材料总量的6％，磷渣粉的用量为胶凝材料总量的30％，此处所述的胶凝材料为水泥、石灰石粉和磷渣粉的混合物。
上述石灰石粉是由石灰岩经磨细加工制成的粉体材料，其细度 (过45μm方孔筛筛余)为23.5％，其余品质指标满足《水工混凝土掺用石灰石粉技术规范》(DL/T 5304)的规定。
上述氧化镁粉为水工混凝土专用氧化镁粉，是掺合料的膨胀组分，其烧成温度为1100℃、纯度为92％、活性指标为215s、细度(过 80μm方孔筛筛余)为6％。
上述磷渣粉的质量满足《水工混凝土掺用磷渣粉技术规范》(DL/T 5387)的技术要求。
下面通过实验来验证本发明的技术效果。
某水利水电工程挡水坝碾压混凝土的技术要求见表1。实验室根据《水工混凝土配合比设计规程》(DL/T 5330-2005)、《水工碾压混凝土试验规程》(DL/T 5433-2009)和表1，使用该工程现场的合格砂石骨料开展碾压混凝土试验。试验所用的混凝土配合比见表2。与表 2对应的碾压混凝土的技术性能，见表3。
表1某工程碾压混凝土的技术要求
表2某工程碾压混凝土试验所用的配合比
表3与表2对应的碾压混凝土的技术性能
在表2和表3中，编号为A的碾压混凝土使用的掺合料全部是粉煤灰，其用量为胶凝材料总量的60％，是本发明的对照样；编号为 B的碾压混凝土使用的掺合料是复合掺合料，它是由30％的石灰石粉、6％的氧化镁粉和30％的磷渣粉复合而成。
从表3可见，编号为A、B的碾压混凝土的抗压强度、极限拉伸值、抗渗等级、抗冻等级、绝热温升值、新拌碾压混凝土的稠度均能满足技术要求。但是，从图1所示的碾压混凝土的自生体积变形随龄期的变化过程看，全部使用粉煤灰作为掺合料配制的碾压混凝土A，不仅在龄期180d时没有得到不低于15×10-6的膨胀量，相反还产生了8×10-6的收缩变形，这对碾压混凝土挡水坝的抗裂非常不利；使用由30％的石灰石粉、30％的磷渣粉和6％的氧化镁粉混合的复合掺合料拌和而成的碾压混凝土B，在龄期180d时产生了21.5×10-6的膨胀量，这可以补偿碾压混凝土在漫长温降过程中产生的体积收缩量，从而提高碾压混凝土自身的抗裂能力，对简化碾压混凝土挡水坝的温控措施、加快施工进度、节省工程投资非常有益。
实践表明，利用本发明提供的延迟膨胀性复合掺合料，不仅能替代粉煤灰作为碾压混凝土的掺合料，解决因粉煤灰短缺或价格上涨带来的技术与经济问题，并使碾压混凝土增加了延迟膨胀性能，从而补偿碾压混凝土在漫长温降过程中产生的收缩量，提高碾压混凝土的抗裂能力，简化挡水坝的温控措施，加快施工进度，节约温控措施费用，降低工程投资，达到更好、更快、更省地建成碾压混凝土挡水坝和保障工程长期安全运行的目的。
