一种用于冻土区高替代率轻型骨料混凝土及制备方法技术

本发明专利技术公开了一种用于冻土区高替代率轻型骨料混凝土及制备方法，轻骨料混凝土的组分包括:水泥、水、轻型骨料、粗骨料以及细骨料。所述水泥、水、轻型骨料、粗骨料以及细骨料的质量比为31：17：8：7：37，本发明专利技术通过对水泥、水、轻型骨料、粗骨料以及细骨料的质量比进行调试配比，可以使轻型骨料混凝土室温下的导热系数达到0.524W/(m

【技术实现步骤摘要】
一种用于冻土区高替代率轻型骨料混凝土及制备方法


[0001]本专利技术涉及混凝土领域，尤其涉及一种用于冻土区高替代率轻型骨料混凝土及制备方法。

技术介绍

[0002]在季节性冻土地区中由于冻土的热稳定性差、水热活动强烈、对环境变化极为敏感等性质会对工程地基的设计、施工和安全运营等构成严重威胁。土体冻结过程中由于土中水分冻结会出现体积膨胀现象，这种冻胀作用会产生切向力，最终对基础产生冻拔作用，其主要危害是将铁塔基础拔起，导致基础失去稳定性；冻胀作用还会产生水平冻胀力，当基础两侧冻胀力不平衡时，会产生水平推力，造成线路基础发生水平位移和倾斜。相反地，在地温升高或人工活动影响下，冻土也会因为融化而发生下沉的现象，其主要危害是造成铁塔基础发生不均匀沉陷或倾覆破坏。
[0003]工程若直接采用混凝土作为垫层，则起不到保温隔热的作用。多孔隔热混凝土属于保温隔热材料的范畴，是覆盖在热力设备和管道的表面，能阻止或减少与外界发生热交换，减少热量耗散的具有一定物理、力学性能的特种混凝土。相对于传统混凝土，多孔混凝土具有质量轻、保温隔热效果好等特点，目前常见的隔热混凝土为泡沫混凝土。按胶凝材料、主要填充料、气泡方式等标准可将泡沫混凝土分为几类，具体如下表：
[0004]表1泡沫混凝土分类
[0005][0006]但是，泡沫混凝土的制备工艺复杂，物理力学性质不稳定且强度较低。陶粒是由黏土在高温作用下烧成的人造膨胀型硅酸盐多孔轻质骨料，外观特征大部分呈圆形或椭圆形球体。陶粒的表面是一层由陶质或釉质组成的致密外壳，具有隔水保气作用，并且赋予陶粒较高的强度。陶粒的内部结构特征呈细密蜂窝状微孔，这些微孔都是封闭型的，而不是连通型的，因此，陶粒能够显著改善混凝土隔热性能。但是目前所研制的混凝土导热系数大，隔热保温性能较差且替代率低，在冻土区应用隔热保温效果不明显，本专利技术提供一种用于冻土区高替代率轻型骨料混凝土及制备方法，本专利技术所研制的混凝土可以使轻型骨料混凝土室温下的导热系数达到0.524W/(m
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K)，相比素混凝土的导热系数下降了58.6％，，替代率高能够降低混凝土密度20％以上，显著增强了混凝土的保温隔热性能，在冻土地层应用能够起到很好的隔热保温效果，具有较广泛的应用前景。

技术实现思路

[0007]为了解决当前混凝土导热系数大、隔热性能差和替代率低等技术问题，本专利技术提供一种用于冻土区高替代率轻型骨料混凝土及制备方法，有效的降低冻土地基的热交换。
[0008]一种用于冻土区高替代率轻型骨料混凝土，所述混凝土按照重量百分比包括：31％的42.5级普通硅酸盐水泥，17％的水，8％的陶粒，7％的粗骨料，37％的细骨料，所述混凝土的塌落度为40～60mm。
[0009]进一步地，所述细骨料为砂子，砂子的粒径为0.35～5mm，密度为1300～1700kg/m3。
[0010]进一步地，所述粗骨料为细石，所述细石的粒径为5～16mm,密度为2500～2700kg/m3。
[0011]进一步地，所述陶粒的粒径3～18mm，堆积密度480kg/m3，所述陶粒的吸水率为0.5h系数率为7.2％，1h吸水率为7.6％，24h吸水率为8.4％。
[0012]一种用于冻土区高替代率轻型骨料混凝土的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
[0013]步骤1、将陶粒搅拌粉碎，粉碎后的陶粒放入清水中进行清洗，然后在烘箱100℃环境下烘干；
[0014]步骤2、准备原材料，将原材料按照权利要求1所述的重量百分比进行配置；
[0015]步骤3、将步骤2中配置好的原材料放入混凝土搅拌机，混凝土搅拌机以150r/min的速度进行搅拌，充分混合之后，分两次装入70mm
×
70mm
×
70mm型模具，装入模具之后，采用插捣棒进行插捣，插捣时保持插捣棒垂直，并在模具内均匀插捣，在插捣底层混凝土时，插捣棒应到达试模底部，在插捣上层时，应贯穿底层混凝土，插捣完成后，用抹刀沿试模内壁插拔数次，并用橡皮锤轻轻敲击试模四周，保证混凝土充分密实；
[0016]步骤4、将装模后的混凝土试块在温度25℃、湿度99％的养护箱内静置一天，拆模后立即再放入温度25℃，湿度99％的养护箱内进行养护，养护龄期为28天；
[0017]步骤5、进行试块重量测量及导热系数测量，导热系数测量采用热线法测量，一根细长的金属丝埋在初始温度分布均匀的试样内部，在金属丝两端加上电压后，金属丝温度升高，根据温升速率，加热电压为0.8V，分别测量试块在室温25℃、50℃、75℃试验温度下的导热系数，根据导热系数确定冻土基层热防护结构与混凝土施工厚度。
[0018]根据冻土区现场的地质条件、热边界条件和材料导热系数，评价冻土区的应用效果。具体的：
[0019]1)以陶粒混凝土作为基础的热防护材料，设计不同的热防护结构形式与保温层厚度；
[0020]2)结合现场勘察结果与实际工程经验，利用大型有限元数值计算软件对不同热防护材料导热系数、热防护结构形式与保温层厚度、地表温度、底层土体温度等进行数值计算；
[0021]3)得到不同工况下塔基及周围土体的变形、应力、温度变化结果，根据计算结果得到各种工况下基础底部的冻胀和融沉变形，评价实际场地中的应用效果。
[0022]4)通过改变参数，得到较优的热防护材料参数与混凝土层厚度。
[0023]有益效果：本专利技术所研制的混凝土可以使轻型骨料混凝土室温下的导热系数达到
0.524W/(m
·
K)，相比素混凝土的导热系数下降了58.6％，显著增强了混凝土的保温隔热性能，降低混凝土密度20％以上，具有较广泛的应用前景，在混凝土制备过程中测定混凝土的导热系数，在现场施工过程中根据地质条件、热边界条件和混凝土导热系数确定冻土基层防护结构和混凝土施工厚度。
附图说明
[0024]图1示出了本专利技术混凝土的热传导系数。
具体实施方式
[0025]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术，即所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。
[0026]用于冻土区高替代率轻型骨料混凝土的制备方法：
[0027](1)将陶粒搅拌粉碎，增大陶粒与砂浆的粘结，从而提高陶粒混凝土的强度；得到的陶粒在清水中冲洗，并在干燥箱100℃环境下烘干；
[0028](2)准备原材料，按照组合物的总重计，所述水泥的重量含量为31％、水的重量含量为17％、陶粒的重量含量为8％、粗骨料的重量含量为7％，细骨料的重量含量为37％，塌落度要求为40～60mm；
[0029]原料中：普通PO42.5水泥；粒径3～18mm陶粒，堆积密度480kg/m3，吸水率如下表所示：
[0030]表2陶粒吸水率
[0031][0032]述细骨料为砂本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于冻土区高替代率轻型骨料混凝土，其特征在于，所述混凝土按照重量百分比包括：31％的42.5级普通硅酸盐水泥，17％的水，8％的陶粒，7％的粗骨料，37％的细骨料，所述混凝土的塌落度为40～60mm。2.根据权利要求1所述的一种用于冻土区高替代率轻型骨料混凝土，其特征在于：所述细骨料为砂子，砂子的粒径为0.35～5mm，密度为1300～1700kg/m3。3.根据权利要求1所述的一种用于冻土区高替代率轻型骨料混凝土，其特征在于：所述粗骨料为细石，所述细石的粒径为5～16mm,密度为2500～2700kg/m3。4.根据权利要求1所述的一种用于冻土区高替代率轻型骨料混凝土，其特征在于：所述陶粒的粒径3～18mm，堆积密度480kg/m3，所述陶粒的吸水率为0.5h系数率为7.2％，1h吸水率为7.6％，24h吸水率为8.4％。5.一种权利要求1-4之一所述的一种用于冻土区高替代率轻型骨料混凝土的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：步骤1、将陶粒搅拌粉碎，然后在烘箱100℃环境下烘干；步骤2、准备原材料，将原材料按照权...

【专利技术属性】
技术研发人员：王仕俊，范雪峰，付兵彬，宋军，杨德州，方昱璋，平常，韩旭杉，姜明军，
申请(专利权)人：国家电网有限公司国网甘肃省电力公司，
类型：发明
国别省市：