适用于寒冷干燥环境的混凝土掺和料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供一种适用于寒冷干燥环境的混凝土掺和料及其制备方法和应用。所述混凝土矿物掺和料包括以下重量份数的物质：凝灰岩粉60～90份、轻烧氧化镁5～16份、甲酸钙5～15份、聚丙烯酸钠1～5份、聚乙烯醇2～8份、木质素磺酸钠0.5～2.5份和十二烷基硫酸钠0～0.4份混合粉剂组成。本本发明专利技术中的混凝土掺和料应用简便，可代替传统的矿物掺和料，节约混凝土的水泥用量，改善混凝土拌合物及硬化性能。在寒冷干燥环境中，具有混凝土内养护和引气的功能，提高水泥混凝土的抗裂性、抗冻性等，大幅度提高混凝土的长期耐久性能。

Concrete admixture suitable for cold and dry environment and its preparation method and Application

The invention provides a concrete admixture suitable for cold and dry environment, a preparation method and application thereof. The concrete mineral admixture comprises the following components: 60-90 parts of tuff powder, 5-16 parts of lightly burned magnesia, 5-15 parts of calcium formate, 1-5 parts of sodium polyacrylate, 2-8 parts of polyvinyl alcohol, 0.5-2.5 parts of sodium lignosulfonate and 0-0.4 parts of sodium dodecyl sulfate. The concrete admixture in the invention has simple application, can replace the traditional mineral admixture, saves the cement consumption of concrete, and improves the concrete mixture and hardening performance. In the cold and dry environment, it has the function of concrete maintenance and air entrainment, improves the crack resistance and frost resistance of cement concrete, and greatly improves the long-term durability of concrete.

【技术实现步骤摘要】
适用于寒冷干燥环境的混凝土掺和料及其制备方法和应用
本专利技术涉及水利水电、土木、交通工程等领域，特别是涉及一种适用于寒冷干燥环境的新型混凝土掺和料及其制备方法和应用。
技术介绍
水泥混凝土具有易得性、通用性、适应性、相对经济性以及可应用多种结构型式的工程属性，已成为全世界应用最普遍的结构材料。目前，在水利水电、土木工程及交通领域，水泥混凝土结构的工作环境越来越严苛，对其早期及长期耐久性能的要求也越来越高，例如抗冻性能、抗裂性能等。同时，现代混凝土强度通常比较高，水泥细度也越来越细，致使混凝土的收缩变大，脆性提高，极易引发裂缝，一旦开裂，混凝土结构的耐久性将大大降低。因此，改善混凝土的工作性，提高混凝土的耐久性，都是研究的热点和焦点。现代混凝土中，经过一定质量控制的矿物掺和料已成为不可或缺的组份之一。矿物掺和料大多是工业废弃物，包括粉煤灰、矿渣粉、硅粉、磷渣粉、钢渣粉等，其代替水泥应用于混凝土中，可降低工程成本，改善混凝土拌和物性能和耐久性能等，具有显著的技术、经济和社会效益。同时，为提高混凝土的抗裂性和抗冻性能，混凝土中也会添加不同功能的化学外加剂，如抗冻剂、引气剂、防渗防裂剂、内养护剂或保水剂等。目前，矿物掺和料已广泛应用于水利水电、土木、交通工程的水泥混凝土中。但现有的矿物掺和料存在一定的不足之处：(1)粉煤灰、矿渣粉等是传统的优质矿物掺和料，但目前这些传统资源供应紧张，而且随着偏远地带的工程开发和建设，可能需长距离运输，才能将材料运至工程所在地，大大增加了工程成本。因地制宜开发其他新型掺和料，已成为水泥混凝土掺和料发展的必然趋势。(2)现有的矿物掺和料并不适合寒冷干燥环境，在寒冷干燥环境下，为提高混凝土工程的使用寿命，通常还要使用多种技术手段，包括内部添加各种功能外加剂(抗冻剂、引气剂、内养护剂)，结构外部采取保温、保湿养护等措施，技术环节越多、施工程序就越复杂，质量控制难度加大，甚至制约工程建设的进度。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服上述
技术介绍
的不足，提供一种适用于寒冷干燥环境的混凝土掺和料及其制备方法和应用。该混凝土掺和料制备工艺及使用方法简便，可代替传统的矿物掺和料，节约混凝土的水泥用量，改善混凝土拌合物及硬化性能；并具有混凝土内养护和引气的功能，能够提高水泥混凝土的抗裂性、抗冻性等，大幅度提高混凝土的长期耐久性能。本专利技术提供的技术方案为：所述一种适用于寒冷干燥环境的混凝土掺和料，其特征在于所述掺和料包括以下重量份数的物质：凝灰岩粉60～90份、轻烧氧化镁5～16份、甲酸钙5～15份、聚丙烯酸钠1～5份、聚乙烯醇2～8份、木质素磺酸钠0.5～2.5份和十二烷基硫酸钠0～0.4份。本专利技术较优的技术方案：所述凝灰岩粉为比表面积300m2/kg～800m2/kg的天然火山灰质材料，其中氧化硅、氧化铝和氧化铁的总含量不得小于70％。本专利技术较优的技术方案：所述凝灰岩粉是由凝灰岩矿经过粉磨加工而成细度(45μm方孔筛筛余)≤25.0％，活性指数(28d)≥60％，需水量比≤115％，烧失量≤10.0％，含水量≤1.0％，三氧化硫≤4.0％。本专利技术较优的技术方案：所述聚丙烯酸钠为水溶性高分子化合物粉末，其细度≥200目。本专利技术提供的一种适用于寒冷干燥环境的混凝土掺和料的制备方法，其特征在于：(1)取凝灰岩矿经过粉磨加工成比表面积300m2/kg～800m2/kg、细度(45μm方孔筛筛余)≤25.0％的粉末状；所述凝灰岩中氧化硅、氧化铝和氧化铁的总含量不得小于70％，活性指数(28d)≥60％，需水量比≤115％，烧失量≤10.0％，含水量≤1.0％，三氧化硫≤4.0％；(2)按重量份称取60～90份步骤(1)中的凝灰岩粉，并按照重量份分别称取轻烧氧化镁5～16份、甲酸钙5～15份、聚丙烯酸钠1～5份、聚乙烯醇2～8份、木质素磺酸钠0.5～2.5份和十二烷基硫酸钠0～0.4份，其中所述聚丙烯酸钠为水溶性高分子化合物粉末，其细度≥200目；并将上述原料混合均匀配制成粉末状的适用于寒冷干燥环境的混凝土掺和料，并将其在干燥环境下储存，避免受潮或结团。本专利技术提供的一种适用于寒冷干燥环境的混凝土掺和料的应用，其特征在于：将上述适用于寒冷干燥环境的混凝土掺和料按照混凝土胶凝材料总质量的10％～50％添加到混凝土原料中搅拌制备混凝土。本专利技术较优的技术方案于其具体掺入步骤如下：(1)将上述适用于寒冷干燥环境的混凝土掺和料与水泥混合均匀配制成胶凝材料，其添加量为凝胶材料总质量的的10％～50％；(2)然后按照以下顺序依次将混凝土原料投入搅拌机中：石料→步骤(1)中配制的胶凝材料→砂料→溶有减水剂的水；开启搅拌机搅拌3min～5min；(3)将拌好的混凝土拌和物卸在钢板上，刮出粘结在搅拌机上的拌和物，用人工翻拌2～3次，使之均匀制备成混凝土搅拌料。本专利技术中的凝灰岩粉末满足DL/T5273-2012《水工混凝土掺用天然火山灰质材料技术规范》相关要求，安定性(沸煮法)要求合格，火山灰活性要求合格。本专利技术所述的凝灰岩粉属于天然火山灰质材料，比表面积400m2/kg～800m2/kg，火山灰活性较低，在水泥混凝土中，早期提供水泥水化产物的成核点，后期参与二次水化反应，但反应程度较小；本专利技术中的轻烧氧化镁粉末，用于水泥混凝土中，具有延迟性微膨胀的作用，可减少混凝土的收缩变形，提高混凝土抗裂性能；甲酸钙粉末具有活化作用，促进本新型掺和料在混凝土中的晶体生长，避免水泥混凝土凝结时间过长、早期强度过低等问题；聚丙烯酸钠为水溶性高分子化合物粉末，细度≥200目，具有大吸水率和保水后溶胀的特点，均匀分散至水泥混凝土中，可保持住内部水分不流失。在干燥环境中，持续释放吸收的水分，使水泥持续水化，起到内养护的作用，水分释放完毕，遗留下的微气孔有利于混凝土抗冻和保温；聚乙烯醇粉末，具有稳定气泡不逸出的作用；木质素磺酸钠粉末，具有良好的扩散性能，在水泥混凝土中起到减水、增加流动度的效果；十二烷基硫酸钠粉末，具有在水泥混凝土内部引气，以及对气泡(包括聚丙烯酸钠引入的水泡)进行均匀分散、细化的作用。本专利技术中的混凝土掺和料为粉状材料，均匀拌制后即可使用，用于水泥混凝土中时，先和水泥预先搅拌均匀，再和其他原材料依次加入搅拌机，拌制出水泥混凝土拌和物。与现有技术相比，本专利技术的优点如下：(1)本专利技术掺和料的开发与应用，可以缓解传统矿物掺和料供应紧张问题，充分利用工程当地资源(云南、西藏等地)，降低工程成本，发挥矿物掺和料的内养护和抗冻的性能优势，提高寒冷干燥环境下混凝土的长期耐久性能。(2)本专利技术配制的掺和料，除减少水泥用量外，同时具有混凝土内养护和引气的复合功能，可取代单独的传统矿物掺和料、内养护剂和引气剂，减少原材料采购环节，简化施工程序。(3)本专利技术配制的掺和料，具备引气功能，但引气原理不同于传统的引气剂，通过在混凝土内部引入均匀分散的微小水泡，结合缓释作用和减缩原理，减少混凝土塑性阶段的干燥收缩变形，延长水泥水化过程；混凝土硬化后，水泡内部的水分逐渐被消耗，遗留下稳定分散的气泡。本专利技术掺和料的制备工艺及使用方法简便，可代替传统的矿物掺和料，节约混凝土的水泥用量，改善混凝土拌合物及硬化性能。在寒冷干燥环境中，具有混凝土内养护和引气的功能，提高水泥本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种适用于寒冷干燥环境的混凝土掺和料，其特征在于所述掺和料包括以下重量份数的物质：凝灰岩粉60～90份、轻烧氧化镁5～16份、甲酸钙5～15份、聚丙烯酸钠1～5份、聚乙烯醇2～8份、木质素磺酸钠0.5～2.5份和十二烷基硫酸钠0～0.4份。

【技术特征摘要】
1.一种适用于寒冷干燥环境的混凝土掺和料，其特征在于所述掺和料包括以下重量份数的物质：凝灰岩粉60～90份、轻烧氧化镁5～16份、甲酸钙5～15份、聚丙烯酸钠1～5份、聚乙烯醇2～8份、木质素磺酸钠0.5～2.5份和十二烷基硫酸钠0～0.4份。2.根据权利要求1所述的一种适用于寒冷干燥环境的混凝土掺和料，其特征在于：所述凝灰岩粉为比表面积300m2/kg～800m2/kg的天然火山灰质材料，其中氧化硅、氧化铝和氧化铁的总含量不得小于70％。3.根据权利要求1所述的一种适用于寒冷干燥环境的混凝土掺和料，其特征在于：所述凝灰岩粉是由凝灰岩矿经过粉磨加工而成细度(45μm方孔筛筛余)≤25.0％，活性指数(28d)≥60％，需水量比≤115％，烧失量≤10.0％，含水量≤1.0％，三氧化硫≤4.0％。4.根据权利要求1所述的一种适用于寒冷干燥环境的混凝土掺和料，其特征在于：所述聚丙烯酸钠为水溶性高分子化合物粉末，其细度≥200目。5.一种权利要求1中所述的适用于寒冷干燥环境的混凝土掺和料的制备方法，其特征在于：(1)取凝灰岩矿经过粉磨加工成比表面积300m2/kg～800m2/kg、细度(45μm方孔筛筛余)≤25.0％的粉末状；所述凝灰岩中氧化硅、氧化铝和氧化铁的总含量不得小于70％，活性指数(28d)...

【专利技术属性】
技术研发人员：李正平，石妍，蒋理，李家正，彭松涛，李响，田德智，訾进甲，陈亮，邝亚力，李新宇，姜宏军，朱瑞晨，谢国帅，陈琴，
申请(专利权)人：华电西藏能源有限公司大古水电分公司，长江水利委员会长江科学院，
类型：发明
国别省市：西藏,54