一种用于低温环境的混凝土及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种用于低温环境的混凝土及其制备方法，所述混凝土包括以下质量百分数的物质：10～13wt％的水泥，0～3wt％的粉煤灰，0～1wt％的矿粉，20～28wt％的小石，20～28％wt的中石，4～8％wt的水，0.1～1％wt的复合外加剂，余量为砂。所述制备方法包含以下步骤：(1)按质量配比将称重好的水泥、粉煤灰、矿粉、砂、小石和中石依次混合搅拌均匀，再缓慢加入复合外加剂、水；(2)搅拌2～5min后振捣成型；(3)待混凝土静置硬化之后拆模，将试件放到标准养护室内养护7～90d龄期。本发明专利技术双掺粉煤灰‑矿粉时，胶凝材料颗粒体系之间的孔隙可以更好的相互填充，从而使胶凝材料水化后的孔隙率降低，密实程度得以提高，混凝土的力学性能与耐久性满足低温环境使用要求。

【技术实现步骤摘要】
一种用于低温环境的混凝土及其制备方法
本专利技术涉及混凝土材料及其制法，具体为一种用于低温环境的混凝土及其制备方法。
技术介绍
近年来，混凝土被越来越多地运用于低温和大温差的环境地区，主要包括储罐、低温的冷藏仓库以及高寒、极地、深海区的土木建筑工程、水利工程建设等各方面。研究不同掺合料对低温、大温差条件下水工混凝土的力学性能以及抗渗性能的影响，对于开拓水工混凝土在低温、大温差条件下的使用具有必不可少的科学指导意义。我国东北、西北和青藏高原等地区冬季非常寒冷，持续时间长，最低气温通常在-20℃到-30℃之间。我国不可避免地需要在高寒、大温差条件下的西部地区进行大量的工程建设。目前，我国对高寒、大温差条件下的混凝土性能研究较少。严寒地区冬、夏两季的昼夜温差对混凝土各项性能的影响相对明显，而大部分的混凝土结构在设计阶段并没有考虑低温方面的影响，忽略这些因素的影响可能会导致高寒环境下的混凝土设计的不够合理。
技术实现思路
专利技术目的：本专利技术的目的是提供一种大温差稳定性好并且适用于低温环境的混凝土，本专利技术的另一目的是提供一种简单方便的用于低温环境的混凝土的制备方法。技术方案：本专利技术所述的一种用于低温环境的混凝土，包括以下质量百分数的物质：10～13wt％的水泥，0～3wt％的粉煤灰，0～1wt％的矿粉，20～28wt％的小石，20～28％wt的中石，4～8％wt的水，0.1～1％wt的复合外加剂，余量为砂。。其中，中石的直径为20～40mm，小石的直径为5～20mm；水泥为P.O42.5型普通硅酸盐水泥；粉煤灰F类II级，比表面积为360～370m2/kg；矿粉为S95级矿粉，比表面积为440～450m2/kg；复合外加剂为HT-HPC聚羧酸型减水剂和引气剂，HT-HPC聚羧酸型高效减水剂的质量百分数为85～90wt％，引气剂的质量百分数为10～15wt％，同时加入使得减水剂和引气剂对混凝土的作用效果最佳。优选以下质量百分数的物质：10.9～11.6wt％的水泥，1～1.3wt％的粉煤灰，0.5～1wt％的矿粉，26.8～27.3wt％的小石，25.8～26.8％wt的中石，5.9～7.1％wt的水，0.3～0.4％wt的复合外加剂，余量为砂。上述用于低温环境的混凝土的制备方法，包含以下步骤：(1)按质量配比将称重好的水泥、粉煤灰、矿粉、砂、小石和中石依次混合，用转速为40～50r/min、功率为2～3kW的搅拌机搅拌均匀，再缓慢倒入复合外加剂、水；(2)搅拌2～5min后装模，进行振捣；(3)混凝土静置24～30h，硬化之后拆模，将试样移放到标准养护室内养护7～90d龄期。工作原理：针对西部地区低温环境对水工混凝土的不利影响，本专利技术研究了-25℃条件下水工混凝土的抗压强度、抗渗性能以及抗碳化性能。本专利技术以1.3％、1.9％、2.8％的粉煤灰掺量掺入混凝土配合比中，对混凝土试件进行抗压强度、抗渗性能、抗碳化性能试验，分析粉煤灰掺量对混凝土的抗压强度、抗渗性能以及抗碳化性能的影响，并添加了双掺粉煤灰-矿粉试验组以及未掺矿物掺合料试验组，从而确定配合比中最优的矿物掺合料与掺量关系。根据配合比设计要求，首先通过计算确定试配混凝土强度，确定水胶比、单位用水量、砂石用量等，得到混凝土的试验配合比。有益效果：1、双掺粉煤灰-矿粉时，因为胶凝材料颗粒体系之间的孔隙可以更好的相互填充，从而使胶凝材料水化后的密实程度大大提高，硬化浆体的孔隙率降低，混凝土的力学性能与耐久性满足低温环境使用要求；2、另外，双掺粉煤灰-矿粉不仅同时具备单掺粉煤灰混凝土和单掺矿粉混凝土的优点，还控制或克服了单掺粉煤灰混凝土和单掺矿粉混凝土的负效应，粉煤灰和矿粉的综合效应使火山灰反应更加充分，混凝土内部结构更加密实，渗透通路大大减少；3、混凝土双掺粉煤灰-矿粉后，浆体中部分孔隙被矿粉填充，使得混凝土孔隙率降低，同时浆体中水化硅酸钙凝胶含量相对于单掺粉煤灰时有所增加，而水化硅酸钙凝胶抗碳化能力没有下降，因此双掺粉煤灰-矿粉混凝土的抗碳化性能要优于单掺粉煤灰的混凝土。附图说明图1是本专利技术实施例5的抗压强度与养护龄期关系图。图2是本专利技术实施例5的的碳化深度与养护龄期关系图。图3是本专利技术实施例5的的相对渗透系数与养护龄期关系图。具体实施方式以下各实施例中，所使用的HT-HPC聚羧酸型减水剂与AE型引气剂均购于购于山西黄腾化工有限公司。胶凝材料为水泥、粉煤灰、矿粉，所用胶凝材料均相同。实施例1(a)准备11.6wt％P.O42.5型普通硅酸盐水泥，1.3wt％F类II级、比表面积为360m2/kg的粉煤灰，32.2wt％砂，20.0wt％直径为5mm的小石，28.0wt％直径为20mm的中石，5.9wt％的水，1.0wt％复合外加剂，复合外加剂为85wt％的HT-HPC聚羧酸型高效减水剂和15wt％的引气剂；(b)按质量配比将称重好的水泥、粉煤灰、矿粉、砂、小石和中石依次混合，用转速为40r/min、功率为2kW的搅拌机搅拌均匀，再缓慢倒入复合外加剂、水；(c)搅拌2min后装模，进行振捣；(d)混凝土静置24h，硬化之后拆模，将试样移放到标准养护室内养护至7d、28d、56d、90d龄期。实施例2(a)准备11.0wt％P.O42.5型普通硅酸盐水泥，1.9wt％F类II级、比表面积为370m2/kg的粉煤灰，35.0wt％的砂，28.0wt％直径为20mm的小石，20.0wt％直径为40mm的中石，4.0wt％水，0.1wt％复合外加剂，复合外加剂为86wt％的HT-HPC聚羧酸型高效减水剂和14wt％的引气剂；(b)按质量配比将称重好的水泥、粉煤灰、矿粉、砂、小石和中石依次混合，用转速为41r/min、功率为2.2kW的搅拌机搅拌均匀，再缓慢倒入复合外加剂、水；(c)搅拌3min后装模，进行振捣；(d)混凝土静置25h，硬化之后拆模，将试样移放到标准养护室内养护至7d、28d、56d、90d龄期。实施例3(a)准备10.1wt％P.O42.5型普通硅酸盐水泥，2.8wt％F类II级、比表面积为365m2/kg的粉煤灰，0.5％wtS95级、比表面积为445m2/kg的矿粉，25.0wt％砂，27.3wt％直径为12mm的小石，26.1wt％直径为30mm的中石，8.0wt％水，0.2wt％复合外加剂，复合外加剂为87wt％的HT-HPC聚羧酸型高效减水剂和13wt％的引气剂；(b)按质量配比将称重好的水泥、粉煤灰、矿粉、砂、小石和中石依次混合，用转速为42r/min、功率为2.4kW的搅拌机搅拌均匀，再缓慢倒入复合外加剂、水；(c)搅拌4min后装模，进行振捣；(d)混凝土静置23h，硬化之后拆模，将试样移放到标准养护室内养护至7d、28d、56d、90d龄期。实施例4(a)例4中不加任何掺合料。准备12.9wt％P.O42.5型普通硅酸盐水泥，29.3wt％砂，24.5wt％直径为7mm的小石，25.8wt％直径为22mm的中石，7.1wt％水，0.4wt％复合外加剂，复合外加剂为89wt％的HT-HPC聚羧酸型高效减水剂和11wt％的引气剂；(b)按质量配比将称重好的水泥、粉煤灰、矿粉、砂、小石和中石依次混合，用转速为47r/min、功率为2.8kW本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于低温环境的混凝土，其特征在于包括以下质量百分数的物质：10～13wt％的水泥，0～3wt％的粉煤灰，0～1wt％的矿粉，20～28wt％的小石，20～28％wt的中石，4～8％wt的水，0.1～1％wt的复合外加剂，余量为砂。

【技术特征摘要】
1.一种用于低温环境的混凝土，其特征在于包括以下质量百分数的物质：10～13wt％的水泥，0～3wt％的粉煤灰，0～1wt％的矿粉，20～28wt％的小石，20～28％wt的中石，4～8％wt的水，0.1～1％wt的复合外加剂，余量为砂。2.根据权利要求1所述的一种用于低温环境的混凝土，其特征在于：所述中石的直径为20～40mm，所述小石的直径为5～20mm。3.根据权利要求1所述的一种用于低温环境的混凝土，其特征在于：所述水泥为P.O42.5型普通硅酸盐水泥。4.根据权利要求1所述的一种用于低温环境的混凝土，其特征在于：所述粉煤灰为F类II级粉煤灰，比表面积为360～370m2/kg。5.根据权利要求1所述的一种用于低温环境的混凝土，其特征在于：所述矿粉为S95级矿粉，比表面积为440～450m2/kg。6.根据权利要求1所述的一种用于低温环境的混凝土，其特征在于：所述复合外加剂为HT-HPC聚羧酸型减水剂和引气剂。7.根据权利要求6所述的一种用于低温环境...

【专利技术属性】
技术研发人员：喻林，袁伟忠，袁俊，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32