沿海地铁管片用C50免蒸汽养护混凝土及其制备方法技术

本发明专利技术涉及混凝土技术领域，特别是一种沿海地铁管片用C50免蒸汽养护混凝土及其制备方法。在所述混凝土中，每立方米混凝土的制备原料包括下列组分：水泥，315‑450kg；粉煤灰，0‑67.5kg；矿粉，0‑135kg；砂，728‑732.5kg；石子，1089‑1098.7kg；纳米C‑S‑H‑PCE早强剂,18kg；减水剂，5.85‑20kg；水，118.8‑135kg。采用纳米C‑S‑H‑PCE调控水泥的早期水化进程，加速水泥早期水化产物的生成和微结构的形成,进一步通过混凝土配合比优化，制备低能耗、高耐久免蒸养混凝土制品，有效避免湿热养护过程中制品内部的热损伤及结构缺陷的产生，提高混凝土制品整体性能，降低混凝土制品后期维护成本。

【技术实现步骤摘要】
沿海地铁管片用C50免蒸汽养护混凝土及其制备方法
本专利技术涉及混凝土
，特别是一种沿海地铁管片用C50免蒸汽养护混凝土及其制备方法。
技术介绍
近年来，沿海地区经济发展速度相对较快，沿海城市的人口密度不断增大，原有的基础设施建设已然不堪重负，导致目前许多城市面临着交通拥堵的问题，基础交通面临着巨大的压力，所以对于地下交通的开发就极为迫切，并且地铁现在已经成为衡量城市发展水平的重要标志。但是沿海地铁管片混凝土的发展目前面临着许多问题。首先，根据实际工厂模具周转快的生产要求，地铁管片目前多采用蒸汽养护的方式来提高其早期发展强度。而蒸汽养护对混凝土内部孔隙结构会造成不利影响，容易引起混凝土肿胀变形、延迟钙矾石膨胀，影响蒸养混凝土的体积稳定性，并且蒸养混凝土后期存在倒缩、开裂风险变大等问题。同时，蒸汽养护的方式需要使用燃煤或者燃气，其能耗高，且生产过程中蒸汽损耗也大大增加了能源浪费。其次，由于沿海地区环境的复杂，沿海地下水中含有大量的氯离子，冬季也会面临着冻融破坏，以及会受空气中二氧化碳的影响使混凝土表明发生碳化，从而影响管片混凝土的使用寿命。地铁管片混凝土设计强度要求不低于C50，考虑管片的形状及成型时的抹平工艺需控制塌落度在30～50mm范围内。根据GB/T22082-2008《预制混凝土衬砌管片》规范要求管片混凝土脱模时的强度应不低于15MPa。根据GB/T50476-2019《混凝土结构耐久性设计规范》的相关规定，对于服役于氯化物环境D类环境作用等级情况下，设计使用寿命为100年的建(构)筑物，所采用混凝土最大水胶比为0.35；最大胶凝材料用量为500kg；28d氯离子扩散系数应该小于等于7×10-12m2/s；最小保护层厚度应该大于等于55mm，地铁中二氧化碳浓度通常高于大气中的二氧化碳浓度，碳化会粗化混凝土孔结构，其大于30nm的毛细孔数量和最可几孔径均会增加，降低混凝土中Friedel’S生成量，从而降低混凝土对氯离子的结合能力，增加混凝土中的自由氯离子浓度，提高混凝土表观氯离子扩散系数，而且碳化时间越长，上述影响越大，为安全期间，要求地铁管片混凝土碳化箱中加速碳化56天的碳化深度小于20mm；如果结构服役于微冻地区，则所采用的混凝土应该具有一定的抗冻性，250次冻融循环后动弹模量损失应小于20％；另外，混凝土应该具有一定的体积稳定性，80d的自收缩小于350×10-6。针对上述一系列问题，目前国内外研究人员已对蒸养混凝土的热损伤机理、蒸养过程中力学性能演变以及蒸养混凝土的劣化机理进行了系统研究，并通过改变水胶比、矿物掺合料掺量、蒸养制度等方法来改善蒸养混凝土性能。但是并不能从根本上解决蒸养混凝土带来的热损伤、能耗大以及蒸养造成的混凝土耐久性损伤等问题。所以目前已有许多相关研究人员通过控制原材料和优化混凝土配合比、各种类型的早强剂来制备C50免蒸养混凝土。使用各种类型的早强剂来制备免蒸养混凝土可以提高混凝土的早期强度，但是许多早强剂有着使用复杂、影响混凝土的耐久性、成本高等问题。例如：氯盐类早强剂会导致混凝土中氯离子含量提高，使混凝土中的钢筋发生锈蚀；硫酸盐类早强剂由于K+和Na+不参与水泥水化过程，钠盐或钾盐很容易在混凝土失水干燥后从表面析出，易造成混凝土表层开裂；有机物类早强剂虽然不会对混凝土造成伤害，但是由于反应复杂，用量不好控制，而且成本往往较高；复合早强剂可以很好的发挥其早强的作用，但是其对混凝土早期强度的提高仍然有限。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术存在的上述缺陷，提出了一种沿海地铁管片用C50免蒸汽养护混凝土及其制备方法，采用纳米C-S-H-PCE调控水泥的早期水化进程，加速水泥早期水化产物的生成和微结构的形成,进一步通过混凝土配合比优化，制备低能耗、高耐久免蒸养混凝土制品，有效避免湿热养护过程中制品内部的热损伤及结构缺陷的产生，提高混凝土制品整体性能，降低混凝土制品后期维护成本。本专利技术的技术方案是：一种沿海地铁管片用C50免蒸汽养护混凝土，其中，在所述混凝土中，每立方米混凝土的制备原料包括下列组分：水泥，315-450kg；粉煤灰，0-67.5kg；矿粉，0-135kg；砂，728-732.5kg；石子，1089-1098.7kg；纳米C-S-H-PCE早强剂,18kg；减水剂，5.85-20kg；水，118.8-135kg。本专利技术，水泥采用P·I52.5硅酸盐水泥，比表面积≤400m2/kg，初凝时间≥45min，终凝时间≤390min，MgO含量≤5％，C3A含量≤8％，氯离子含量≤0.06％，烧失量≤3％。粉煤灰采用I级低钙粉煤灰，45μm方孔筛余≤12％，需水量比≤95％，烧失量≤5％，SO3含量≤3.5％，游离CaO含量≤1％，放射性合格；矿粉采用S95级矿粉，流动度比≥95％，烧失量≤3％，SO3含量≤4％，氯离子含量≤0.06％，玻璃体含量≥85％，放射性合格。本专利技术采用的的石子采用连续级配为5-20mm的玄武岩碎石，石子中的针片状颗粒含量≤10％，压碎值≤12％，含泥量应≤1％，泥块含量≤0.5％，吸水率≤1.0％，硫化物及硫酸盐含量≤0.5％。砂采用细度模数为2.4-2.9的河砂，河砂的含泥量≤1.5％、泥块含量≤0.8％、硫化物及硫酸盐含量≤0.5％、氯离子含量≤0.02％、0.315mm以下细颗粒含量≥10％，0.15mm以下细粉含量≥3％。本专利技术采用的纳米C-S-H-PCE早强剂呈乳白色液体，粒径为50-100nm，减水率不低于25％，掺量为水泥质量、粉煤灰质量和矿粉质量总和的2％-4％。本专利技术进一步从混凝土工作性、强度、耐久性和收缩率等方面对C50免蒸养混凝土配合比进行优化，优化后的混凝土水胶比为0.177-0.300，胶凝材料用量(水泥、粉煤灰和矿粉的总和)不大于450kg/m3，砂率为40％-45％。本专利技术还公开了一种上述沿海地铁管片用C50免蒸汽养护混凝土的制备方法，其中，包括以下步骤：S1.提供280-450kg水泥、0-180kg粉煤灰、0-180kg矿粉、725.8-754kg砂、1086-1114.2kg石子、16-18kg纳米C-S-H-PCE早强剂、115.2-190kg水；S2.将砂、石子、水泥、粉煤灰、矿粉搅拌干混，得到混合基料；S3.将纳米C-S-H-PCE早强剂加入水中，混合均匀，得到拌和溶液；S4.将拌和溶液加入混合基料中，搅拌混合，即可得到沿海地铁管片用C50免蒸汽养护混凝土。将步骤S4搅拌得到的混凝土浇筑到地铁管片模具中，通过振动台和插入式振捣棒振捣密实，待管片完成整体收面后，进管片养护窑之前拨出芯棒，待混凝土表面收水后进行第二次收面，随后将地铁管片模具运送到地铁管片养护窑进行常温养护，养护温度为20±3℃，相对湿度≥95％；地铁管片养护10小时后，将地铁管片模具从养护窑中推出，进行拆模，拆模后的地铁管片放到养护池中进行水养，养护试件为14天，养护池水温为20±本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种沿海地铁管片用C50免蒸汽养护混凝土，其特征在于，在所述混凝土中，每立方米混凝土的制备原料包括下列组分：/n水泥，315-450kg；/n粉煤灰，0-67.5kg；/n矿粉，0-135kg；/n砂，728-732.5kg；/n石子，1089-1098.7kg；/n纳米C-S-H-PCE,18kg；/n减水剂，5.85-20kg；/n水，118.8-135kg。/n

【技术特征摘要】
1.一种沿海地铁管片用C50免蒸汽养护混凝土，其特征在于，在所述混凝土中，每立方米混凝土的制备原料包括下列组分：
水泥，315-450kg；
粉煤灰，0-67.5kg；
矿粉，0-135kg；
砂，728-732.5kg；
石子，1089-1098.7kg；
纳米C-S-H-PCE,18kg；
减水剂，5.85-20kg；
水，118.8-135kg。


2.根据权利要求1所述的沿海地铁管片用C50免蒸汽养护混凝土，其特征在于，水泥采用P·I52.5硅酸盐水泥，比表面积≤400m2/kg，初凝时间≥45min，终凝时间≤390min，MgO含量≤5％，C3A含量≤8％，氯离子含量≤0.06％，烧失量≤3％；煤灰采用I级低钙粉煤灰，45μm方孔筛余≤12％，需水量比≤95％，烧失量≤5％，SO3含量≤3.5％，游离CaO含量≤1％；矿粉采用S95级矿粉，流动度比≥95％，烧失量≤3％，SO3含量≤4％，氯离子含量≤0.06％，玻璃体含量≥85％；
石子采用连续级配为5-20mm的玄武岩碎石，石子中的针片状颗粒含量≤10％，压碎值≤12％，含泥量应≤1％，泥块含量≤0.5％，吸水率≤1.0％，硫化物及硫酸盐含量≤0.5％；砂采用细度模数为2.4-2.9的河砂，河砂的含泥量≤1.5％、泥块含量≤0.8％、硫化物及硫酸盐含量≤0.5％、氯离子含量≤0.02％、0.315mm以下细颗粒含量≥10％，0.15mm以下细粉含量≥3％。


3.根据权利要求1所述的沿海地铁管片用C50免蒸汽养护混凝土，其特征在于，所述纳米C...

【专利技术属性】
技术研发人员：王鹏刚，金祖权，付华，崔东波，赵铁军，孙晓光，高嵩，孙培旺，李宁，
申请(专利权)人：青岛理工大学，山东京博环保材料有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37