[发明专利]一种适用于高原地区的引气混凝土

说明书

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。

技术领域

本发明涉及建筑材料技术领域，具体涉及一种适用于高原地区的引气混凝土。

背景技术

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。

发明内容：

本发明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。

本发明解决上述技术问题所采取的技术方案如下：

本发明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；