[發(fā)明專利]一種提高蒸養(yǎng)混凝土耐久性的添加劑以及采用該添加劑處理的混凝土粗集料

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210381195.X
• 申請(qǐng)日: 2012-10-10
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102849976A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-01-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 繆昌文;朱曉斌;劉加平;洪錦祥;周偉玲;徐靜;黃沖;鄧成;劉至飛;陳香;王文峰;萬(wàn)赟
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 江蘇博特新材料有限公司;江蘇蘇博特新材料股份有限公司;江蘇省建筑科學(xué)研究院有限公司;姜堰市博特新材料有限公司
• 主分類號(hào): C04B24/18
• 分類號(hào): C04B24/18
• 代理公司: 南京天翼專利代理有限責(zé)任公司 32112
• 代理人: 黃明哲;王清義

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種提高蒸養(yǎng)混凝土耐久性的添加劑,屬于建筑材料技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

近年來(lái)，隨著我國(guó)社會(huì)與經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，地區(qū)間客、貨往來(lái)日益頻繁，人們對(duì)軌道交通的需求在急劇增長(zhǎng)。2004年1月，國(guó)務(wù)院就通過(guò)了《中長(zhǎng)期鐵路網(wǎng)規(guī)劃》，計(jì)劃到2020年，全國(guó)鐵路營(yíng)業(yè)里程達(dá)到10萬(wàn)公里，其中客運(yùn)專線達(dá)到1.2萬(wàn)公里。由于金融危機(jī)的影響，在國(guó)家加大投資的政策鼓勵(lì)下，2008年10月，經(jīng)國(guó)務(wù)院批準(zhǔn)，對(duì)《中長(zhǎng)期鐵路網(wǎng)規(guī)劃》進(jìn)行了調(diào)整。根據(jù)新的規(guī)劃，到2020年我國(guó)鐵路營(yíng)業(yè)里程達(dá)到12萬(wàn)公里以上，新增2萬(wàn)公里以上，其中客運(yùn)專線1.6萬(wàn)公里以上，新增4000公里以上。按照建設(shè)規(guī)劃，到2016年，我國(guó)高鐵線路（包含專線）合計(jì)將達(dá)到28405公里，其中2011年4902公里，2012年3808公里，2013年4479公里，2014年7742公里。我國(guó)高鐵從2010到2012年將進(jìn)入密集建設(shè)期。屆時(shí)，我國(guó)高鐵路網(wǎng)布局分布主要分為：“四縱”客運(yùn)專線、“四橫”客運(yùn)專線以及三處城際客運(yùn)系統(tǒng)。此外，我國(guó)的城市軌道交通發(fā)展也十分迅猛，自1965年7月北京興建第一條地下鐵道至2008年，全國(guó)已有9座城市擁有了軌道交通，運(yùn)行歷程達(dá)35條八百多公里。此外，有15座城市的地下鐵道建設(shè)方案已經(jīng)獲批。我國(guó)是多山國(guó)家，多條鐵道線路或多或少都有隧道工程，此外，隧道工程在城市軌道交通以及江底、海底隧道建設(shè)時(shí)，工程量尤為突出。盾構(gòu)技術(shù)是目前隧道工程施工時(shí)使用最為廣泛的技術(shù)。盾構(gòu)技術(shù)中會(huì)使用到一類混凝土預(yù)制裝配構(gòu)件——盾構(gòu)管片，它是隧道的最外層屏障，承擔(dān)著抵抗土層壓力、地下水壓力以及一些特殊荷載的作用。盾構(gòu)管片質(zhì)量直接關(guān)系到隧道的整體質(zhì)量和安全，影響隧道的防水性能及耐久性能，因此盾構(gòu)管片材料的一個(gè)重要特征是抗介質(zhì)滲透性強(qiáng)，耐久性高。

盾構(gòu)管片對(duì)尺寸的精密度有一定要求，因此其制備一般都在工廠進(jìn)行，制備時(shí)需要用到專用的模板。由于模板成本十分昂貴，盾構(gòu)管片廠家往往采用提高模板周轉(zhuǎn)率來(lái)降低生產(chǎn)成本。普通混凝土在不采用特殊養(yǎng)護(hù)工藝下強(qiáng)度發(fā)展緩慢，難以適應(yīng)盾構(gòu)管片的生產(chǎn)，因此絕大多數(shù)盾構(gòu)管片都采用蒸養(yǎng)工藝進(jìn)行養(yǎng)護(hù)來(lái)迅速提高其早期強(qiáng)度，待強(qiáng)度達(dá)到15MPa左右時(shí)進(jìn)行脫模輪作。蒸養(yǎng)時(shí)的最高溫度可達(dá)50~60℃，較標(biāo)養(yǎng)條件（20±2℃）明顯高出許多，這對(duì)混凝土質(zhì)量會(huì)產(chǎn)生一定的影響。高溫養(yǎng)護(hù)時(shí)水泥水化速度急劇加快，由于存在水、氣二相在混凝土內(nèi)部遷移和轉(zhuǎn)變以及水化產(chǎn)物分布不均的過(guò)程，與常溫養(yǎng)護(hù)混凝土相比，蒸養(yǎng)混凝土的孔結(jié)構(gòu)明顯變得粗糙，其抗氯離子滲透性能變差，這種劣化作用在混凝土內(nèi)部集料-漿體界面過(guò)渡區(qū)（ITZ）顯得尤為突出。

界面過(guò)渡區(qū)是指硬化水泥漿（水泥基相）和骨料（分散基相）之間的薄層部分，也稱為混凝土的第3相。通常，其公認(rèn)的厚度約為幾十微米（最大不超過(guò)200μm），存在于骨料的外圍，約占全部水泥漿體的1/3。界面過(guò)渡層的特征是富集于界面上定向排列著Ca(OH)₂（以下簡(jiǎn)寫(xiě)為CH）粗大結(jié)晶。過(guò)渡區(qū)范圍內(nèi)，接觸層與骨料表面處幾乎都是定向排列的六方片狀CH結(jié)晶；中間層分布著CH及粗大鈣礬石針狀晶體（AFt，AFm）及少量的C-S-H凝膠。在蒸養(yǎng)環(huán)境下的溫度和濕度對(duì)CH六方片狀晶體以及鈣礬石針狀晶體的生長(zhǎng)極為有利，使得界面處晶體富集和粗大化的問(wèn)題較標(biāo)養(yǎng)時(shí)顯得更加突出，這也給混凝土材料的耐久性產(chǎn)生了重要的影響。水泥石中的CH為層狀結(jié)構(gòu)、片狀形態(tài)，它對(duì)水泥石的強(qiáng)度貢獻(xiàn)極少，其層間較弱的連接，是水泥石受力時(shí)裂縫的發(fā)源地之一。齡期較短時(shí)，CH相起了增強(qiáng)骨架結(jié)構(gòu)的作用隨著齡期延長(zhǎng)，CH層狀結(jié)構(gòu)的解理面為斷裂時(shí)的裂縫開(kāi)展提供了極為有利的途徑。CH的強(qiáng)度很低，穩(wěn)定性極差，在侵蝕條件下是首先遭到侵蝕的組份，而且它們多在水泥石和集料的界面處富集并結(jié)晶成粗大晶粒，因而界面的黏結(jié)被削弱，并成為水泥基材料中最薄弱環(huán)節(jié)。AFt為柱狀結(jié)構(gòu)，其中32個(gè)結(jié)構(gòu)水所占的空間達(dá)總體積的81.2%、質(zhì)量的45.9%，不同水化條件（主要是液相的pH值）能大大改變AFt相的形貌，它們可以小至接近無(wú)定形，大至100μm以上。AFm相為層狀結(jié)構(gòu)，所含結(jié)構(gòu)水占總量的34.7%，AFm與各種來(lái)源的結(jié)合而轉(zhuǎn)為AFt時(shí)，結(jié)構(gòu)水增加，體積膨脹，密度減小，因而可能引起硬化水泥漿體結(jié)構(gòu)的破壞。AFt（或AFm）在界面處形成粗大晶體，必然對(duì)其周圍的物質(zhì)產(chǎn)生結(jié)晶壓力甚至引起周圍水泥漿體產(chǎn)生微裂紋，從而使得水泥漿體與集料間的黏結(jié)作用被削弱，結(jié)晶壓力形成的微裂紋成為介質(zhì)傳輸?shù)耐ǖ?，從而使得混凝土的耐久性大大降低?/p>