一种适用于高原地区的引气混凝土制造技术

一种适用于高原地区的引气混凝土，以有效提高高原低气压环境下混凝土的和易性及抗冻性，而且气泡稳定性好、硬化后强度高。以各组分的重量份数计，包括以下组分：水泥300‑500份；粉煤灰50‑100份；砂600‑1000份；碎石1，粒径5‑10mm，80‑300份；碎石2，粒径10‑20mm，160‑600份；碎石3，粒径16‑31mm，160‑600份；水100‑200份；纳米二氧化硅1‑3份；流变助剂1‑2份；引气剂1‑2份；气泡稳定剂0.1‑0.5份；减水剂1‑10份。

【技术实现步骤摘要】
一种适用于高原地区的引气混凝土
本专利技术涉及建筑材料
，具体涉及一种适用于高原地区的引气混凝土。
技术介绍
高原地区具有海拔高，空气稀薄，气压低，温差大等特点。一方面，高原地区年均气温低，日温差、年温差大，年冻融循环次数达300次以上。白天太阳辐照强，升温使混凝土中的冰融化，晚上降温使混凝土孔隙水结冰膨胀，混凝土在强冻融作用下性能劣化加快，部分工程服役寿命不足两年，因此冻融破坏成为高原地区混凝土耐久性首要问题。目前，主要通过引气来提高混凝土抗冻性。上世纪40年代开始，美国、前苏联、欧洲、日本等均开展了硬化混凝土冻融破坏机理研究，被人广泛接受的有Powers早期的静水压(膨胀压)理论以及后期完善的渗透压(结晶压)理论。孔隙水结冰产生9％体积膨胀，若冰晶生长受限将挤压管壁形成静水压并使基体产生损伤，且由于混凝土毛细孔中碱、氯化物和氢氧化钙等溶液冰点较纯水低，局部浓度梯度导致渗透压。此外由于C-S-H凝胶层间水与吸附水在极低温度(-78℃)下以液态水形态存在，高能态凝胶过冷水向低能态的毛细孔迁移并结冰，产生抽吸压力(深冷泵效应)。当混凝土存在一定数量与规格的气泡，结冰膨胀下多余的水进入气泡，从而能有效避免水结冰时基体遭到破坏。气泡在整个过程充当静水压的“卸压阀”、“缓冲池”以及冰与溶液的“储藏室”。一般认为，严寒地区混凝土含气量需达到4％～10％，气泡间距系数在200μm左右时混凝土抗冻性良好。但另一方面，高原低气压环境下混凝土出现引气能力弱、气泡稳定性差、气孔大等问题。海拔高度每上升1000m，相对大气压降低12％，多数高原区域大气压仅为平原地区的30％～50％。在此环境下，气泡稳定性变差，气泡存续寿命缩短约50％，引气剂掺量成倍增加，混凝土引气困难，含气量仅为常压约50％，含气量经时损失增大约3倍，极大地削弱了混凝土抗冻融破坏能力；且混凝土易离析、泌水，泵送阻力增大；混凝土强度下降；硬化混凝土气泡间距系数增大近1倍，平均孔径增大8％～12％，总孔隙率和500～1000nm范围内的孔数显著增加，单位体积气泡数量减少，仅为常压35％左右，严重降低了混凝土抗冻性等耐久性能。目前，国内外缺乏高原低气压环境下引气混凝土设计与制备的相关基础研究。在高原基础设施建设迅猛发展的大背景下，亟需优化混凝土配方，开展低气压环境下抗冻融混凝土材料的研究。
技术实现思路
：本专利技术所要解决的技术问题是提供一种适用于高原地区的引气混凝土，以有效提高高原低气压环境下混凝土的和易性及抗冻性，而且气泡稳定性好、硬化后强度高。本专利技术解决上述技术问题所采取的技术方案如下：本专利技术的一种适用于高原地区的引气混凝土，其特征是：以各组分的重量份数计，包括以下组分：水泥300-500份；粉煤灰50-100份；砂600-1000份；碎石1，粒径5-10mm，80-300份；碎石2，粒径10-20mm，160-600份；碎石3，粒径16-31mm，160-600份；水100-200份；纳米二氧化硅1-3份；流变助剂1-2份；引气剂1-2份；气泡稳定剂0.1-0.5份；减水剂1-10份。进一步地，所述水泥为普通硅酸盐水泥、低热水泥或道路水泥中的1种或多种。进一步地，所述砂为河砂或机制砂，砂率不低于40％。进一步地，所述粉煤灰为II级粉煤灰，筛余量≤25％，细度为325目，通过率为75％。进一步地，所述纳米二氧化硅为无定形白色粉末，尺寸范围在1～100nm，微结构为球形，呈絮状和网状准颗粒结构。进一步地，所述流变助剂为纤维素类流变助剂，包括甲基纤维素、羧甲基纤维素、羟乙基纤维素或羟丙基甲基纤维素之中的一种或两种及以上的混合物。进一步地，所述引气剂为三萜皂苷、松香酸钠、改性松香热聚物、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、烷基酚聚氧乙烯醚、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、十二烷基醚硫酸钠、α-烯基磺酸钠或月桂醇聚醚硫酸酯钠之中的一种或两种及以上的混合物。进一步地，所述气泡稳定剂为聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、纤维素、硅树脂聚醚乳液类、非离子型或脂肪族类稳泡剂之中的一种或两种及以上的混合物。进一步地，所述减水剂为聚羧酸系高效减水剂、奈系高效减水剂、三聚氰胺系高效减水剂、氨基磺酸盐系高效减水剂或脂肪酸系高减水剂之中的一种或两种及以上的混合物。本专利技术的有益效果主要体现在如下方面：一、在混凝土中加入合适且适量的引气剂、稳泡剂、纳米二氧化硅、流变助剂等物质，有效降低了高原低气压下气-液界面张力，增强了气泡稳定性，在混凝土搅拌过程中引入大量较为稳定、均匀的微小气泡，提高了高原低气压环境下混凝土的和易性及抗冻性；二、混凝土拌合料中所采用外加剂生物降解度高，绿色环保；所采用的粉煤灰是废弃物料的资源化利用，具有较好境、经济综合效益。具体实施方式以下结合实施例进一步阐述本专利技术的内容。通过采用上述技术方案，三种不同粒径的碎石作为混凝土中的粗骨料，为混凝土内部结构强度支撑，水泥、粉煤灰与水搅拌混合后形成凝胶材料，将粗、细骨料黏结固定，增加了混凝土的基础强度；引气剂、气泡稳定剂在与混凝土拌合料一起搅合过程中，有效降低了高原低气压下气泡成核能量，使混凝土拌合料中产生众多均匀且稳定的小气泡，提高了混凝土抗冻性能与混凝土拌合料的流动性；纳米二氧化硅通过提高气泡液膜弹性、气泡液膜强度，抑制气泡聚并和破裂，有效提高了混凝土中气泡稳定性；纤维素类流变助剂提高了体系黏度，具有良好的增稠、分散、成膜、保护水分等特性；减水剂使混凝土拌合料中颗粒间的分散均匀性增加，使混凝土拌合水用量减少，使混凝土的坍落度损失减小。本专利技术的一种适用于高原地区的引气混凝土，其特征是：以各组分的重量份数计，包括以下组分：水泥300-500份；粉煤灰50-100份；砂600-1000份；碎石1，粒径5-10mm，80-300份；碎石2，粒径10-20mm，160-600份；碎石3，粒径16-31mm，160-600份；水100-200份；纳米二氧化硅1-3份；流变助剂1-2份；引气剂1-2份；气泡稳定剂0.1-0.5份；减水剂1-10份。在上述技术方案中：所述水泥为普通硅酸盐水泥、低热水泥或道路水泥中的1种或多种。所述砂为河砂或机制砂，砂率不低于40％。所述粉煤灰为II级粉煤灰，筛余量≤25％，细度为325目，通过率为75％。II级粉煤灰细度适中，比较面积较大，表面活性高，能促进水泥水化的解絮作用；粉煤灰中存在许多细小的微珠，能起到对骨料润滑的作用，提高混凝土流动性和强度；此外，粉煤灰能代替部分水泥，降低混凝土成本。所述纳米二氧化硅为无定形白色粉末，尺寸范围在1～100nm，微结构为球形，呈絮状和网状准颗粒结构。纳米二氧化硅具有非常优异的稳泡性能，是高原低气压下提高气泡稳定性、减少本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种适用于高原地区的引气混凝土，其特征是：以各组分的重量份数计，包括以下组分：/n水泥300-500份；/n粉煤灰50-100份；/n砂600-1000份；/n碎石1，粒径5-10mm，80-300份；/n碎石2，粒径10-20mm，160-600份；/n碎石3，粒径16-31mm，160-600份；/n水100-200份；/n纳米二氧化硅1-3份；/n流变助剂1-2份；/n引气剂1-2份；/n气泡稳定剂0.1-0.5份；/n减水剂1-10份。/n

【技术特征摘要】
1.一种适用于高原地区的引气混凝土，其特征是：以各组分的重量份数计，包括以下组分：
水泥300-500份；
粉煤灰50-100份；
砂600-1000份；
碎石1，粒径5-10mm，80-300份；
碎石2，粒径10-20mm，160-600份；
碎石3，粒径16-31mm，160-600份；
水100-200份；
纳米二氧化硅1-3份；
流变助剂1-2份；
引气剂1-2份；
气泡稳定剂0.1-0.5份；
减水剂1-10份。


2.如权利要求1所述的一种适用于高原地区的引气混凝土，其特征是：所述水泥为普通硅酸盐水泥、低热水泥或道路水泥中的1种或多种。


3.如权利要求1所述的一种适用于高原地区的引气混凝土，其特征是：所述砂为河砂或机制砂，砂率不低于40％。


4.如权利要求1所述的一种适用于高原地区的引气混凝土，其特征是：所述粉煤灰为II级粉煤灰，筛余量≤25％，细度为325目，通过率为75％。


5.如权利要求1所述的一种适用于高原地区的引气混凝土，其特征是：所...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘自立，王建盛，刘海川，曾晓辉，何娘者，东怀正，曹保，刘剑光，李永亮，刘洋，葛根荣，李保友，胡建平，张凯，刘在庆，谢友军，龙广成，
申请(专利权)人：中铁二院工程集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：四川;51