用于超大体积结构的偏高岭土混凝土及配合比设计方法

摘要

用于超大体积结构的偏高岭土混凝土及配合比设计方法。所述混凝土由碎石1016～1072kg、精品机制砂825～848kg、P·O42.5水泥213～282kg、II级粉煤灰37～43kg、S75矿渣粉51～80kg、偏高岭土22～26kg、I型UEA膨胀剂22～26kg、聚丙烯纤维0.6～1.5kg、缓凝型聚羧酸减水剂6.26～8.13kg、水163～176kg混合配制而成。本发明方法采用骨料紧密堆积模型，基于砂浆包裹和填充碎石空隙、胶凝材料浆体包裹和填充精品机制砂空隙的设计方法，实现混凝土各组分的紧密堆积，有利于提高混凝土的强度和改善混凝土的流动性，同时能降低胶凝材料用量，减少体系水化热。

说明书

技术领域

本发明涉及混凝土配制技术领域，具体为用于超大体积结构的偏高岭土混凝土及配合比设计方法。

背景技术

超大体积混凝土结构尺寸大，混凝土一次浇筑量大，水泥水化放出的热量难以释放，易引起内部结构温度升高，当形成大的内外温度差时，就会在混凝土内部或表面产生裂缝。这种温度裂缝是混凝土早期开裂的主要因素之一，往往是贯穿性的有害裂缝，对结构的抗渗性、整体性、耐久性甚至承载能力十分不利。近年来，随着超高层建筑和工业建筑的发展大量采用大型筏板基础、箱形基础和承台基础，对混凝土的整体性、强度、体积稳定性和耐久性提出了更高要求，超大体积混凝土的裂缝控制问题正面临严峻挑战。目前，超大体积混凝土主要采用泵送工艺施工，混凝土在泵送过程中存在坍落度损失、管壁润滑厚度减小、堵管等不利于泵送的情况，为满足混凝土的可泵性要求，要求新拌混凝土具有高工作性。因此，如何确保超大体积混凝土既满足混凝土的强度、刚度、整体性、耐久性及泵送混凝土的高工作性要求，又能较好的控制温度应力、混凝土表面裂缝和收缩裂缝问题，已成为工程界长期关注并致力于迫切解决的重要难题。

为有效控制超大体积混凝土开裂，必须根据其温度裂缝特点，从减小混凝土的温度和收缩变形、提高材料抗拉强度和体积稳定性角度出发，结合地方资源特性，优选原材料和优化配合比，提高混凝土本身抗裂能力和抵抗变形的能力，保证超长超大体积混凝土除满足设计、施工要求强度外，还满足“高强、高韧性、高抗裂、高耐久”的要求。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术存在的不足，提供一种用于超大体积结构的偏高岭土混凝土及其配合比设计方法，以实现混凝土各组分的最紧密堆，提高混凝土的强度和改善混凝土的流动性，同时降低超大体积混凝土的绝热温升和减小自身水化收缩。

本发明的目的是通过如下技术方案实现的。

用于超大体积结构的偏高岭土混凝土，该混凝土是由碎石、精品机制砂、P·O42.5水泥、II级粉煤灰、S75矿渣粉、偏高岭土、I型UEA膨胀剂、聚丙烯纤维、缓凝型聚羧酸减水剂和水混合配制而成，单方混凝土各组分的质量配比如下：碎石1016～1072kg、精品机制砂825～848kg、P·O42.5水泥213～282kg、II级粉煤灰37～43kg、S75矿渣粉51～80kg、偏高岭土22～26kg、I型UEA膨胀剂22～26kg、聚丙烯纤维0.6～1.5kg、缓凝型聚羧酸减水剂6.26～8.13kg、水163～176kg。

本发明所述偏高岭土是Al₂O₃含量大于35％wt、SiO₂含量大于50％wt、Fe₂O₃和TiO₂总含量大于1％wt的高铁钛低品质偏高岭土。所述缓凝型聚羧酸减水剂是一种减水率大于28％、混凝土缓凝时间大于8h、2h坍落度损失小于10mm偏高岭土混凝土专用功能化聚羧酸减水剂，由以下质量比的组分复配而成：高减水聚羧酸母液6％～8％、高保坍聚羧酸母液4％～5％、缓释型聚羧酸母液2％～3％、葡萄糖酸钠1.5％～2.5％、蔗糖1.5％～2.5％、聚醚类引气剂0.03％～0.04％、有机硅类消泡剂0.01％～0.02％、余量为水，其中聚羧酸母液的固含量为40％。所述精品机制砂是石粉含量不大于8％、MB值不大于0.75、细度模数为2.6～3.0的II区中砂。所述聚丙烯纤维是弹性模量不小于3.0GPa、抗拉强度不小于300MPa、长径比不小于300、长度12mm的单丝纤维，掺量为0.6～1.5kg/m³。

本发明所述用于超大体积结构的偏高岭土混凝土的配合比设计方法，包括以下步骤：

(1)确定碎石的体积V_g和质量m_g，计算方法如下：

m_g＝V_g×ρ_g

式中：V_g-碎石的体积，m³；ρ_g-碎石的表观密度，kg/m³；ρ_Lg-碎石的堆积密度，kg/m³；S_g-碎石的比表面积，m²/kg；h_m-包裹碎石的砂浆层厚度，m；m_g-碎石的质量，kg；

(2)确定精品机制砂的体积V_s和质量m_s，计算方法如下：

m_s＝V_s×ρ_s

式中：V_s-精品机制砂的体积，m³；ρ_s-精品机制砂的表观密度，kg/m³；ρ_Ls-精品机制砂的堆积密度，kg/m³；S_s-精品机制砂的比表面积，m²/kg；h_p-包裹精品机制砂的浆体厚度，m；m_s-精品机制砂的质量，kg；

(3)确定胶凝材料的表观密度ρ_B，计算方法如下：

式中：ρ_B-胶凝材料的表观密度，kg/m³；ρ_c-水泥的表观密度，kg/m³；ρ_F-粉煤灰的表观密度，kg/m³；ρ_S-矿渣粉的表观密度，kg/m³；ρ_M-偏高岭土的表观密度，kg/m³；ρ_E-膨胀剂的表观密度，kg/m³；β_C-水泥占胶凝材料的质量百分数，％；β_F-粉煤灰占胶凝材料的质量百分数，％；β_S-矿渣粉占胶凝材料的质量百分数，％；β_M-偏高岭土占胶凝材料的质量百分数，％；β_E-膨胀剂占胶凝材料的质量百分数，％。

(4)按照《普通混凝土配合比设计规程》JGJ 55的规定确定混凝土配制强度f_cu，0和混凝土的水胶比m_W/m_B；

(5)确定混凝土的胶凝材料的质量m_B、水泥的质量m_C、粉煤灰的质量m_F、矿渣粉的质量m_S、偏高岭土的质量m_M、膨胀剂的质量m_E、水的质量m_W、缓凝型聚羧酸减水剂的质量m_ca，计算方法如下：

m_C＝m_B×β_c

m_F＝m_B×β_F

m_S＝m_B×β_S

m_M＝m_B×β_M

m_E＝m_B×β_E

m_W＝m_B×(m_W/m_B)

m_ca＝m_B×α

式中：m_W/m_B-混凝土的水胶比；ρ_W-水的表观密度，kg/m³；V_a-空气的体积，m³，非引气型混凝土取0.01m³；m_B-胶凝材料的质量，kg；m_C-水泥的质量，kg；m_F-粉煤灰的质量，kg；m_S-矿渣粉的质量，kg；m_M-偏高岭土的质量，kg；m_E-膨胀剂的质量，kg；m_W-水的质量，kg；m_ca-缓凝型聚羧酸减水剂的质量，kg；α-缓凝型聚羧酸减水剂占胶凝材料的质量百分数，％。

本发明所述碎石的比表面积和包裹碎石的砂浆层厚度可根据碎石粒级进行取值，当碎石粒级为5～31.5mm连续级配时，碎石的比表面积为0.45m²/kg，包裹碎石的砂浆层厚度为1.25×10^-3m；当碎石粒级为5～25mm连续级配时，碎石的比表面积为0.50m²/kg，包裹碎石的砂浆层厚度为1.15×10^-3m。

本发明所述精品机制砂的比表面积和包裹精品机制砂的浆体厚度根据精品机制砂的细度模数进行取值，当精品机制砂的细度模数为2.6时，精品机制砂的比表面积为5.10m²/kg，包裹精品机制砂的砂浆层厚度为4.5×10^-5m；当精品机制砂的细度模数为2.7时，精品机制砂的比表面积为4.95m²/kg，包裹精品机制砂的砂浆层厚度为4.5×10^-5m；当精品机制砂的细度模数为2.8时，精品机制砂的比表面积为4.80m²/kg，包裹精品机制砂的砂浆层厚度为4.5×10^-5m；当精品机制砂的细度模数为2.9时，精品机制砂的比表面积为4.65m²/kg，包裹精品机制砂的砂浆层厚度为5.0×10^-5m；当精品机制砂的细度模数为3.0时，精品机制砂的比表面积为4.50m²/kg，包裹精品机制砂的砂浆层厚度为5.0×10^-5m。

本发明最大的突出优点是克服了现有技术存在的不足，从砂浆包裹和填充碎石空隙、胶凝材料浆体包裹和填充精品机制砂空隙的骨料紧密堆积模型出发，提出一种用于超大体积结构的偏高岭土混凝土配合比设计方法，实现混凝土各组分的最紧密堆，有利于提高混凝土的强度和改善混凝土的流动性，同时能降低胶凝材料用量，降低了超大体积混凝土的绝热温升和减小自身水化收缩。偏高岭土是以高岭土为原料，经一定温度煅烧脱水形成的无水硅酸铝，其分子排列是不规则的，呈现热力学介稳状态，具有较高的火山灰活性，添加到混凝土中可显著提高混凝土的强度、体积稳定性、耐久性和耐腐蚀性性能，实现混凝土的高性能化。本发明掺膨胀剂及偏高岭土可以提高混凝土的体积稳定性；掺聚丙烯纤维有效防止和减少混凝土收缩开裂；掺缓凝型聚羧酸减水剂可以有效延缓混凝土大体积混凝土水化温峰出现的时间；综合利用II级粉煤灰、S75矿渣粉以及高铁钛低品位偏高岭土，降低体系水泥用量和降低体系水化热。本发明集成使用“多掺技术”，综合利用II级粉煤灰、S75矿渣粉以及高铁钛低品位偏高岭土，降低体系水泥用量和降低体系水化热；同时从基于砂浆包裹和填充粗骨料空隙、胶凝材料浆体包裹和填充细骨料空隙的混凝土最紧密堆积理论出发，大幅降低混凝土胶凝材料中水泥的用量，形成了具有高耐久、高体积稳定性、高工作性的偏高岭土混凝土，解决了超大体积结构混凝土的开裂风险大的技术难题，大幅降低了混凝土的开裂风险和提高了混凝土耐久性。本发明可广泛应用到土木工程的超长超大体积混凝土裂缝控制，还可以实现固体废弃物的资源综合利用，具有显著的社会效益和经济效益。

具体实施方式

本发明所述用于超大体积结构的偏高岭土混凝土，是由碎石、精品机制砂、P·O42.5水泥、II级粉煤灰、S75矿渣粉、偏高岭土、I型UEA膨胀剂、聚丙烯纤维、缓凝型聚羧酸减水剂和水按一定的配合比混合配制而成，单方混凝土各组分的质量配比如下：碎石1016～1072kg、精品机制砂825～848kg、P·O42.5水泥213～282kg、II级粉煤灰37～43kg、S75矿渣粉51～80kg、偏高岭土22～26kg、I型UEA膨胀剂22～26kg、聚丙烯纤维0.6～1.5kg、缓凝型聚羧酸减水剂6.26～8.13kg、水163～176kg。

本发明用于超大体积结构的偏高岭土混凝土的配合比设计方法，包括以下步骤：

(1)确定碎石的体积V_g和质量m_g，计算方法如下：

m_g＝V_g×ρ_g

式中：V_g-碎石的体积，m³；ρ_g-碎石的表观密度，kg/m³；ρ_Lg-碎石的堆积密度，kg/m³；S_g-碎石的比表面积，m²/kg；h_m-包裹碎石的砂浆层厚度，m；m_g-碎石的质量，kg；

(2)确定精品机制砂的体积V_s和质量m_s，计算方法如下：

m_s＝V_s×ρ_s

式中：V_s-精品机制砂的体积，m³；ρ_s-精品机制砂的表观密度，kg/m³；ρ_Ls-精品机制砂的堆积密度，kg/m³；S_s-精品机制砂的比表面积，m²/kg；h_p-包裹精品机制砂的浆体厚度，m；m_s-精品机制砂的质量，kg；

(3)确定胶凝材料的表观密度ρ_B，计算方法如下：

式中：ρ_B-胶凝材料的表观密度，kg/m³；ρ_C-水泥的表观密度，kg/m³；ρ_F-粉煤灰的表观密度，kg/m³；ρ_S-矿渣粉的表观密度，kg/m³；ρ_M-偏高岭土的表观密度，kg/m³；ρ_E-膨胀剂的表观密度，kg/m³；β_C-水泥占胶凝材料的质量百分数，％；β_F-粉煤灰占胶凝材料的质量百分数，％；β_S-矿渣粉占胶凝材料的质量百分数，％；β_M-偏高岭土占胶凝材料的质量百分数，％；β_E-膨胀剂占胶凝材料的质量百分数，％；

(4)按照《普通混凝土配合比设计规程》JGJ 55的规定确定混凝土配制强度f_cu，0和混凝土的水胶比m_W/m_B。

(5)确定混凝土的胶凝材料的质量m_B、水泥的质量m_C、粉煤灰的质量m_F、矿渣粉的质量m_S、偏高岭土的质量m_M、膨胀剂的质量m_E、水的质量m_W、缓凝型聚羧酸减水剂的质量m_ca，计算方法如下：

m_C＝m_B×β_c

m_F＝m_B×β_F

m_S＝m_B×β_S

m_M＝m_B×β_M

m_E＝m_B×β_E

m_W＝m_B×(m_W/m_B)

m_ca＝m_B×α

式中：m_W/m_B-混凝土的水胶比；ρ_W-水的表观密度，kg/m³；V_a-空气的体积，m³，非引气型混凝土取0.01m³；m_B-胶凝材料的质量，kg；m_C-水泥的质量，kg；m_F-粉煤灰的质量，kg；m_S-矿渣粉的质量，kg；m_M-偏高岭土的质量，kg；m_E-膨胀剂的质量，kg；m_W-水的质量，kg；m_ca-缓凝型聚羧酸减水剂的质量，kg；α-缓凝型聚羧酸减水剂占胶凝材料的质量百分数，％。

本发明所述碎石的比表面积和包裹碎石的砂浆层厚度可根据碎石粒级按表1进行取值。

表1不同粒级的碎石的比表面积和包裹碎石的砂桨层厚度

碎石粒级碎石的比表面积(m²/kg)包裹碎石的砂浆层厚度(m)5～31.5连续级配0.451.25×10^-35～25mm连续级配0.501.15×10^-3

本发明所述精品机制砂的比表面积和包裹精品机制砂的浆体厚度可根据精品机制砂的细度模数按表2进行取值。

表2不同细度模数的精品机制砂的比表面积和包裹精品机制砂的砂浆层厚度

细度模数精品机制砂的比表面积(m²/kg)包裹精品机制砂的浆体层厚度(m)2.65.104.5×10^-52.74.954.5×10^-52.84.804.5×10^-52.94.655.0×10^-53.04.505.0×10^-5

本发明所述偏高岭土是Al₂O₃含量大于35％wt、SiO₂含量大于50％wt、Fe₂O₃和TiO₂总含量大于1％wt的高铁钛低品质偏高岭土。所述缓凝型聚羧酸减水剂是一种减水率大于28％、混凝土缓凝时间大于8h、2h坍落度损失小于10mm、用于超长超大体积结构的偏高岭土混凝土专用功能化聚羧酸减水剂，包括以下组分复配而成：高减水聚羧酸母液6％～8％、高保坍聚羧酸母液4％～5％、缓释型聚羧酸母液2％～3％、葡萄糖酸钠1.5％～2.5％、蔗糖1.5％～2.5％、聚醚类引气剂0.03％～0.04％、有机硅类消泡剂0.01％～0.02％、水为余量。所述精品机制砂是石粉含量不大于8％、MB值不大于0.75、细度模数为2.6～3.0的II区中砂。所述聚丙烯纤维是弹性模量不小于3.0GPa、抗拉强度不小于300MPa、长径比不小于300、长度12mm的单丝纤维，掺量为0.6～1.5kg/m³。本发明所述混凝土的设计强度等级为C30～C45。

以下实例1～4所用碎石的相关性能指标见表3；所用精品机制砂的相关性能指标见表4；所用缓凝型聚羧酸减水剂的减水率大于28％、固含量为15.2％，其各组分含量和性能指标分别见表5和表6，其中聚羧酸母液的固含量为40％；所用水泥为云南国资水泥东骏有限公司生产的P·O 42.5水泥，密度3.15g/cm³，3d抗压强度27.0MPa，28d抗压强度48.5MPa；所用粉煤灰为云南恒阳实业有限公司Ⅱ级粉煤灰，密度2.48g/cm³，45μm筛余10.9％，烧失量2.09％，需水量比98.0％，SO₃含量为0.24％；所用矿渣粉为玉溪三和新型建材技术有限公司S75矿渣粉，比表面积382m²/kg，密度2.84g/cm³，7d活性指数57％，28d活性指数79％，胶砂流动度比99％；所用偏高岭土的Al₂O₃含量为37.7％wt，SiO₂含量为53.6％wt，Fe₂O₃和TiO₂总含量为2.65％wt，比表面积23000m²/kg，密度2.66g/cm³，3d活性指数93.8％，7d活性指数103.9％，28d活性指数112.4％。所用聚丙烯纤维的弹性模量为3.7GPa、抗拉强度为359MPa、长径比为343、长度12mm的单丝纤维，掺量为0.6～1.2kg/m³；所用膨胀剂为I型UEA膨胀剂，密度2.84g/cm³，水中7d限制膨胀率0.026％，空气中21d限制膨胀率-0.011％；所用水为昆明市自来水。

表3实例1～实例4所用碎石的相关性能指标

编号粒级堆积密度(kg/m³)表观密度(kg/m³)压碎指标(％)针片状含量(％)含泥量(％)实例15～31.5mm连续级配1510271010.61.40.15实例25～31.5mm连续级配152027409.52.10.12实例35～31.5mm连续级配1480270011.71.80.16实例45～25mm连续级配154027308.62.50.20

表4实例1～实例4所用精品机制砂的相关性能指标

编号级配堆积密度(kg/m³)表观密度(kg/m³)细度模数压碎指标(％)石粉含量(％)MB值实例1II区中砂164027002.810.97.00.25实例2II区中砂162027103.014.85.70.25实例3II区中砂162027202.99.68.00.50实例4II区中砂168027402.613.86.70.50

表5实例1～实例4所用缓凝型聚羧酸减水剂相关组分含量

实例1

用于超大体积结构的C30偏高岭土混凝土由碎石、精品机制砂、P·O42.5水泥、II级粉煤灰、S75矿渣粉、偏高岭土、I型UEA膨胀剂、聚丙烯纤维、缓凝型聚羧酸减水剂和水按一定的配合比混合配制而成，单方混凝土各组分的质量配比如下：碎石1025kg、精品机制砂839kg、P·O42.5水泥213kg、II级粉煤灰37kg、S75矿渣粉74kg、偏高岭土22kg、I型UEA膨胀剂22kg、聚丙烯纤维0.6kg、缓凝型聚羧酸减水剂6.26kg、水176kg。混凝土的配合比设计依次按以下步骤进行：(1)确定碎石的体积(V_g)和质量(m_g)，m_g＝V_g×ρ_g＝0.3782×2710＝1025kg。(2)确定精品机制砂的体积(V_s)和质量(m_s)，m_s＝V_s×ρ_s＝0.3108×2700＝839kg。(3)确定胶凝材料表观密度(ρ_B)，(4)按照《普通混凝土配合比设计规程》JGJ>cu，0)和混凝土的水胶比(m_W/m_B)，经计算f_cu，0＝38.2MPa，m_W/m_B＝0.48。(5)确定混凝土的胶凝材料的质量(m_B)、水泥的质量(m_C)、粉煤灰的质量(m_F)、矿渣粉的质量(m_S)、偏高岭土的质量(m_M)、膨胀剂的质量(m_E)、水的质量(m_W)、缓凝型聚羧酸减水剂的质量(m_ca)，m_C＝m_B×β_c＝368×58％＝213kg，m_F＝m_B×β_F＝368×10％＝37kg，m_S＝m_B×β_S＝368×20％＝74kg，m_M＝m_B×β_M＝368×6％＝22kg，m_E＝m_B×β_E＝368×6％＝22kg，m_W＝m_B×(m_W/m_B)＝368×0.48＝176kg，m_ca＝m_B×α＝368×1.7％＝6.26kg。实施例1的混凝土配合比见表6，混凝土的拌合物性能及力学性能见表7，混凝土的体积稳定性及耐久性能见表8。

实例2

用于超大体积结构的C35偏高岭土混凝土由碎石、精品机制砂、P·O42.5水泥、II级粉煤灰、S75矿渣粉、偏高岭土、I型UEA膨胀剂、聚丙烯纤维、缓凝型聚羧酸减水剂和水按一定的配合比混合配制而成，单方混凝土各组分的质量配比如下：碎石1031kg、精品机制砂830kg、P·O42.5水泥233kg、II级粉煤灰40kg、S75矿渣粉80kg、偏高岭土24kg、I型UEA膨胀剂24kg、聚丙烯纤维0.9kg、缓凝型聚羧酸减水剂7.22kg、水172kg。混凝土的配合比设计依次按以下步骤进行：(1)确定碎石的体积(V_g)和质量(m_g)，m_g＝V_g×ρ_g＝0.3763×2740＝1031kg。(2)确定精品机制砂的体积(V_s)和质量(m_s)，m_s＝V_s×ρ_s＝0.3061×2710＝830kg。(3)确定胶凝材料表观密度(ρ_B)，(4)按照《普通混凝土配合比设计规程》JGJ>cu，0)和混凝土的水胶比(m_W/m_B)，经计算f_cu，0＝43.2MPa，m_W/m_B＝0.43。(5)确定混凝土的胶凝材料的质量(m_B)、水泥的质量(m_C)、粉煤灰的质量(m_F)、矿渣粉的质量(m_S)、偏高岭土的质量(m_M)、膨胀剂的质量(m_E)、水的质量(m_W)、缓凝型聚羧酸减水剂的质量(m_ca)，m_C＝m_B×β_c＝401×58％＝233kg，m_F＝m_B×β_F＝401×10％＝40kg，m_S＝m_B×β_S＝401×20％＝80kg，m_M＝m_B×β_M＝401×6％＝24kg，m_E＝m_B×β_E＝401×6％＝24kg，m_W＝m_B×(m_W/m_B)＝401×0.43＝172kg，m_ca＝m_B×α＝401×1.8％＝7.22kg。实施例2的混凝土配合比见表6，混凝土的拌合物性能及力学性能见表7，混凝土的体积稳定性及耐久性能见表8。

实例3

用于超大体积结构的C40偏高岭土混凝土由碎石、精品机制砂、P·O42.5水泥、II级粉煤灰、S75矿渣粉、偏高岭土、I型UEA膨胀剂、聚丙烯纤维、缓凝型聚羧酸减水剂和水按一定的配合比混合配制而成，单方混凝土各组分的质量配比如下：碎石1016kg、精品机制砂825kg、P·O42.5水泥267kg、II级粉煤灰42kg、S75矿渣粉64kg、偏高岭土25kg、I型UEA膨胀剂25kg、聚丙烯纤维0.9kg、缓凝型聚羧酸减水剂7.61kg、水168kg。混凝土的配合比设计依次按以下步骤进行：(1)确定碎石的体积(V_g)和质量(m_g)，m_g＝V_g×ρ_g＝0.3764×2700＝1016kg。(2)确定精品机制砂的体积(V_s)和质量(m_s)，m_s＝V_s×ρ_s＝0.3034×2720＝825kg。(3)确定胶凝材料表观密度(ρ_B)，(4)按照《普通混凝土配合比设计规程》JGJ>cu，0)和混凝土的水胶比(m_W/m_B)，经计算f_cu，0＝48.2MPa，m_W/m_B＝0.40。(5)确定混凝土的胶凝材料的质量(m_B)、水泥的质量(m_C)、粉煤灰的质量(m_F)、矿渣粉的质量(m_S)、偏高岭土的质量(m_M)、膨胀剂的质量(m_E)、水的质量(m_W)、缓凝型聚羧酸减水剂的质量(mca)，m_F＝m_B×β_F＝423×10％＝42kg，m_S＝m_B×β_S＝423×15％＝64kg，m_M＝m_B×β_M＝423×6％＝25kg，m_E＝m_B×β_E＝423×6％＝25kg，m_W＝m_B×(m_W/m_B)＝423×0.40＝168kg，m_ca＝m_B×α＝423×1.8％＝7.61kg。实施例3的混凝土配合比见表6，混凝土的拌合物性能及力学性能见表7，混凝土的体积稳定性及耐久性能见表8。

实例4

用于超大体积结构的C45偏高岭土混凝土由碎石、精品机制砂、P·O42.5水泥、II级粉煤灰、S75矿渣粉、偏高岭土、I型UEA膨胀剂、聚丙烯纤维、缓凝型聚羧酸减水剂和水按一定的配合比混合配制而成，单方混凝土各组分的质量配比如下：碎石1027kg、精品机制砂848kg、P·O42.5水泥282kg、II级粉煤灰43kg、S75矿渣粉51kg、偏高岭土26kg、I型UEA膨胀剂26kg、聚丙烯纤维1.5kg、缓凝型聚羧酸减水剂8.13kg、水163kg。混凝土的配合比设计依次按以下步骤进行：(1)确定碎石的体积(V_g)和质量(m_g)，m_g＝V_g×ρ_g＝0.3762×2730＝1027kg。(2)确定精品机制砂的体积(V_s)和质量(m_s)，m_s＝V_s×ρ_s＝0.3094×2740＝848kg。(3)确定胶凝材料表观密度(ρ_B)，(4)按照《普通混凝土配合比设计规程》JGJ>cu，0)和混凝土的水胶比(m_W/m_B)，经计算f_cu，0＝53.2MPa，m_W/m_B＝0.38。(5)确定混凝土的胶凝材料的质量(m_B)、水泥的质量(m_C)、粉煤灰的质量(m_F)、矿渣粉的质量(m_S)、偏高岭土的质量(m_M)、膨胀剂的质量(m_E)、水的质量(m_W)、缓凝型聚羧酸减水剂的质量(m_ca)，m_C＝m_B×β_c＝428×66％＝283kg，m_F＝m_B×β_F＝428×10％＝43kg，m_S＝m_B×β_S＝428×12％＝51kg，m_M＝m_B×β_M＝428×6％＝26kg，m_E＝m_B×β_E＝412×6％＝26kg，m_W＝m_B×(m_W/m_B)＝428×0.38＝163kg，m_ca＝m_B×α＝428×1.9％＝8.13kg。实施例4的混凝土配合比见表6，混凝土的拌合物性能及力学性能见表7，混凝土的体积稳定性及耐久性能见表8。

表6用于超长超大体积结构的偏高岭土混凝土配合比

表7用于超长超大体积结构的偏高岭土混凝土拌合物性能及力学性能

表8用于超长超大体积结构的偏高岭土混凝土体积稳定性及耐久性能

由表7和表8数据可知，实施例1～例4采用本发明设计的用于超大体积结构的C30～C45偏高岭土混凝土拌合物性能良好，具有优异的施工性能，倒提时间小于15s，初始坍落度达到220mm以上，2h坍落度达到200mm以上，2h坍落度经时损失不大于20mm，初凝时间大于14h，28d强度达到设计强度122％～137％，60d强度达到设计强度138％～157％，强度满足设计要求并有较大富裕；偏高岭土混凝土具有较高的体积稳定性和耐久性能，水中14d限制膨胀率大于0.10％，空气中28d限制膨胀率大于0.05％，抗裂等级为L-III；C30～C35混凝土的抗渗等级达到P10以上、抗氯离子渗透等级达到Q-IV；C40～C45混凝土的抗渗等级达到P12以上、抗氯离子渗透等级达到Q-V。可见，采用本发明的设计方法配制出具有高耐久、高体积稳定性、高工作性的用于超长超大体积结构的偏高岭土混凝土，同时实现II级粉煤灰、S75矿渣粉、高铁钛低品质偏高岭土的资源综合利用，具有一定的技术经济合理性和显著的社会经济效益。

本发明通过混凝土各组分的紧密堆积、综合利用具有高体积稳定性的高铁钛低品位偏高岭土和集成使用“多掺技术”科学合理的降低了超长超大体积混凝土的绝热温升和减小自身水化收缩，形成了具有高耐久、高体积稳定性、高工作性的偏高岭土混凝土。