[发明专利]一种高原永久冻土桩基用的恒负温水化混凝土及其制备方法

说明书

本发明公开了一种高原永久冻土桩基用的恒负温水化混凝土及其制备方法，涉及混凝土加工技术领域。按质量份数由以下原料组成：铝酸盐水泥300～400份，磷酸盐改性剂30～60份，矿物掺合料40～80份，细集料650～750份，粗集料1000～1250份，抗泌水剂0.5～1份，调凝剂1～5份，过冷水150～170份，所制备的混凝土能够在‑10℃的恒负温环境下持续水化，快速形成强度；混凝土中水泥水化过程中对冻土层温度扰度小；混凝土在水体长期作用下水稳定性好，长期耐久性高。

技术领域

本发明涉及混凝土加工技术领域，尤其是涉及一种高原永久冻土桩基用的恒负温水化混凝土及其制备方法。

背景技术

桥梁桩基混凝土是以胶凝材料(包括水泥、矿物掺合料等)、粗集料、细集料、水和外加剂等按适当比例配合，经过均匀搅拌的拌合物。路桥桩基混凝土需要较高的强度以承担桥身荷载，以及较好的粘合性与流动性保证灌注施工的质量，同时需要良好的耐水性，保证混凝土在水体浸泡下的长期性能。

在我国高原永久冻土区域，冻土下层温度常年保持在0℃以下，传统的桩基混凝土使用防冻剂虽可防止液相水冻结，但在负温条件下水泥难以水化，无法形成较高的早期强度，需要额外的保温措施，增大了施工难度和成本。

高原永久冻土区保持冻土地基稳定冻结状态是桩基混凝土施工中的关键问题，冻土地基具有融沉性，冻土吸收热量后，土体中的冰转化为水，影响地基的质量，导致桩基的承载力严重下降。水泥在水化中会放出大量热，所以减小桩基混凝土对永久冻土层的热扰动对于保证桩基质量十分关键。

针对上述高原永久冻土区域桥梁桩基混凝土技术问题，亟需提出一种能够在恒负温环境下持续水化，早期强度高且对冻土层温度扰动低的混凝土及其制备技术。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高原永久冻土桩基用的恒负温水化混凝土及其制备方法，以解决现有技术中在冻土区域进行建筑施工存在不便的技术问题。

一种高原永久冻土桩基用的恒负温水化混凝土，按质量份数由以下原料组成：铝酸盐水泥300～400份，磷酸盐改性剂30～60份，矿物掺合料40～80份，细集料650～750份，粗集料1000～1250份，抗泌水剂0.5～1份，调凝剂1～5份，过冷水150～170份。

进一步的，所述的铝酸盐水泥中的Al2O3的质量分数≥68％，SiO2的质量分数＜1％，所述铝酸盐水泥的比表面积≥3500cm2/g。

进一步的，所述的磷酸盐改性剂为磷酸三钠、焦磷酸钠、三聚磷酸钠、多聚磷酸钠的一种或者几种，所述的磷酸盐改性剂和铝酸盐水泥的质量比为0.05～0.2。

进一步的，所述的矿物掺合料为偏高岭土、粉煤灰或粒化高炉矿渣粉。

进一步的，所述粗集料和细集料分别为碎石和砂子。

进一步的，所述抗泌水剂为海藻酸钠与聚丙烯酰胺质量比1:1的混合物。

进一步的，所述的调凝剂为六偏磷酸钠、单宁酸、甲酸钙的一种或几种。

进一步的，所述的过冷水为-5℃～-15℃的亚硝酸钠水溶液或者氯化钙水溶液中的一种，其中亚硝酸钠水溶液或者氯化钙水溶液的质量浓度为水质量的5％～30％。

一种高原永久冻土桩基用的恒负温水化混凝土的制备方法，包括以下步骤：

S1：制备300～400份铝酸盐水泥、30～60份磷酸盐改性剂、40～80份矿物掺合料、650～750份细集料和1000～1250份粗集料，并进行集中存放；

S2：将制备好的铝酸盐水泥、份磷酸盐改性剂、矿物掺合料、细集料和粗集料放入混凝土搅拌机中进行30～60s的混合；

S3：制备0.5～1份抗泌水剂、1～5份调凝剂和150～170份的过冷水；