[發明專利]一種適用于高原地區的引氣混凝土

在審

• 申請號: 202110121964.1
• 申請日: 2021-01-29
• 公開（公告）號: CN112851217A
• 公開（公告）日: 2021-05-28
• 發明（設計）人: 潘自立;王建盛;劉海川;曾曉輝;何娘者;東懷正;曹保;劉劍光;李永亮;劉洋;葛根榮;李保友;胡建平;張凱;劉在慶;謝友軍;龍廣成
• 申請（專利權）人: 中鐵二院工程集團有限責任公司
• 主分類號: C04B28/00
• 分類號: C04B28/00;C04B28/04;C04B38/00;C04B38/10
• 代理公司: 成都惠迪專利事務所(普通合伙) 51215
• 代理人: 王建國

一種適用于高原地區的引氣混凝土，以有效提高高原低氣壓環境下混凝土的和易性及抗凍性，而且氣泡穩定性好、硬化后強度高。以各組分的重量份數計，包括以下組分：水泥300?500份；粉煤灰50?100份；砂600?1000份；碎石1，粒徑5?10mm，80?300份；碎石2，粒徑10?20mm，160?600份；碎石3，粒徑16?31mm，160?600份；水100?200份；納米二氧化硅1?3份；流變助劑1?2份；引氣劑1?2份；氣泡穩定劑0.1?0.5份；減水劑1?10份。

技術領域

本發明涉及建筑材料技術領域，具體涉及一種適用于高原地區的引氣混凝土。

背景技術

高原地區具有海拔高，空氣稀薄，氣壓低，溫差大等特點。一方面，高原地區年均氣溫低，日溫差、年溫差大，年凍融循環次數達300次以上。白天太陽輻照強，升溫使混凝土中的冰融化，晚上降溫使混凝土孔隙水結冰膨脹，混凝土在強凍融作用下性能劣化加快，部分工程服役壽命不足兩年，因此凍融破壞成為高原地區混凝土耐久性首要問題。

目前，主要通過引氣來提高混凝土抗凍性。上世紀40年代開始，美國、前蘇聯、歐洲、日本等均開展了硬化混凝土凍融破壞機理研究，被人廣泛接受的有Powers早期的靜水壓(膨脹壓)理論以及后期完善的滲透壓(結晶壓)理論。孔隙水結冰產生9％體積膨脹，若冰晶生長受限將擠壓管壁形成靜水壓并使基體產生損傷，且由于混凝土毛細孔中堿、氯化物和氫氧化鈣等溶液冰點較純水低，局部濃度梯度導致滲透壓。此外由于C-S-H凝膠層間水與吸附水在極低溫度(-78℃)下以液態水形態存在，高能態凝膠過冷水向低能態的毛細孔遷移并結冰，產生抽吸壓力(深冷泵效應)。當混凝土存在一定數量與規格的氣泡，結冰膨脹下多余的水進入氣泡，從而能有效避免水結冰時基體遭到破壞。氣泡在整個過程充當靜水壓的“卸壓閥”、“緩沖池”以及冰與溶液的“儲藏室”。一般認為，嚴寒地區混凝土含氣量需達到4％～10％，氣泡間距系數在200μm左右時混凝土抗凍性良好。

但另一方面，高原低氣壓環境下混凝土出現引氣能力弱、氣泡穩定性差、氣孔大等問題。海拔高度每上升1000m，相對大氣壓降低12％，多數高原區域大氣壓僅為平原地區的30％～50％。在此環境下，氣泡穩定性變差，氣泡存續壽命縮短約50％，引氣劑摻量成倍增加，混凝土引氣困難，含氣量僅為常壓約50％，含氣量經時損失增大約3倍，極大地削弱了混凝土抗凍融破壞能力；且混凝土易離析、泌水，泵送阻力增大；混凝土強度下降；硬化混凝土氣泡間距系數增大近1倍，平均孔徑增大8％～12％，總孔隙率和500～1000nm范圍內的孔數顯著增加，單位體積氣泡數量減少，僅為常壓35％左右，嚴重降低了混凝土抗凍性等耐久性能。

目前，國內外缺乏高原低氣壓環境下引氣混凝土設計與制備的相關基礎研究。在高原基礎設施建設迅猛發展的大背景下，亟需優化混凝土配方，開展低氣壓環境下抗凍融混凝土材料的研究。

發明內容：

本發明所要解決的技術問題是提供一種適用于高原地區的引氣混凝土，以有效提高高原低氣壓環境下混凝土的和易性及抗凍性，而且氣泡穩定性好、硬化后強度高。

本發明解決上述技術問題所采取的技術方案如下：

本發明的一種適用于高原地區的引氣混凝土，其特征是：以各組分的重量份數計，包括以下組分：

水泥300-500份；

粉煤灰50-100份；

砂600-1000份；

碎石1，粒徑5-10mm，80-300份；

碎石2，粒徑10-20mm，160-600份；

碎石3，粒徑16-31mm，160-600份；

水100-200份；

納米二氧化硅1-3份；

流變助劑1-2份；