一种低碳混凝土管片制造技术

本发明专利技术提供了一种包括管片本体和设置在所述管片本体内的钢筋笼，所述管片本体的材料为低碳混凝土，所述低碳混凝土包括以下原料：胶凝材料、骨料、减水剂和水，所述胶凝材料包括γ

【技术实现步骤摘要】
一种低碳混凝土管片


[0001]本专利技术涉及隧道施工材料
，具体而言，涉及一种低碳混凝土管片。

技术介绍

[0002]管片广泛应用于隧道施工，作为最内层的支撑结构，承担着隧道中的土压力和地下水压力。现有的管片多为钢筋混凝土结构，每制备一片管片需要消耗大量的水泥、钢材等原材料，意味着排放大量的CO2，为社会和自然带来极大的负面影响。
[0003]另外混凝土制品在服役的过程中其内部的水泥石会与环境中的CO2发生反应而生成碳酸盐类的产物，这些产物填充到水泥中的孔隙中，使得混凝土的结构越发致密，提高混凝土制品的力学性能和耐久性，这便是一种碳化反应。碳化反应进行的过程中也会造成混凝土的中性化，对钢筋的钝化膜造成破坏，由于空气中CO2含量很低，导致碳化反应极其缓慢，目前碳化反应对混凝土材料造成的破坏常常被人们忽视。

技术实现思路

[0004]针对现有技术的不足，本专利技术所要解决的技术问题是如何减少管片的 CO2排放以及提高管片的力学性能和耐久性。
[0005]本专利技术提供一种低碳混凝土管片包括管片本体和设置在所述管片本体内的钢筋笼，所述管片本体的材料为低碳混凝土，所述低碳混凝土包括以下原料：胶凝材料、骨料、减水剂和水，所述胶凝材料包括γ
‑
C2S和水泥。
[0006]本专利技术低碳混凝土管片在中添加了碳化活性胶凝材料γ
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C2S，在低碳混凝土管片服役的过程中，γ
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C2S能够长期吸收CO2，水泥中的Ca(OH)2和γ
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C2S与CO2生成了文石、球霰石和方解石等CaCO3类的矿物，这些矿物逐渐填充到混凝土结构的孔隙中去，减少混凝土材料的比表面积，因此碳化过程能够增强混凝土结构的力学性能的同时，还能通过致密的结构阻碍有害离子的进入，增加了低碳混凝土管片的耐久性。另外由于碳化作用可以对混凝土进行强化，管片在设计时可以减少混凝土用量，降低成本的同时，进一步减少了CO2的排放。
[0007]进一步地，所述低碳混凝土净吸收CO2量为20～90kg/m3。低碳混凝土在搅拌过程中或是养护过程中吸收环境中的CO2，完成混凝土的初步碳化，并在服役的过程中持续吸收空气中的CO2，初步碳化增强了混凝土结构的力学性能和耐久性，在设计时可以适当减少原材料的使用量，节约成本的同时减少了CO2的排放。
[0008]进一步地，所述胶凝材料中γ
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C2S和水泥的质量比为(0.4～3.6):1。管片的胶凝材料以γ
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C2S和水泥的混合胶凝材料为主，γ
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C2S和水泥的质量比可以随着碳化方式的不同而调整，如混凝土在只在搅拌过程中通CO2，那么γ
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C2S和水泥的质量比为1:1
‑
2.3；若混凝土只在在养护的过程中进行CO2养护，那么γ
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C2S和水泥的质量比为2
‑
3.6:1；若需要搅拌时和养护时同时碳化，γ
‑
C2S和水泥的质量比可根据要求进行调整。
[0009]进一步地，所述胶凝材料还包括辅助材料，所述辅助材料选自粉煤灰微珠、硅灰、
矿粉、石粉中的一种或多种。
[0010]进一步地，所述胶凝材料中γ
‑
C2S和辅助材料的质量比为(3～7):1。
[0011]胶凝材料体系中还配有一定比例的辅助材料，这些辅助材料的加入会产生微集料效应，使得低碳混凝土结构更为合理。
[0012]进一步地，所述低碳混凝土的原料还包括碳化活性剂，所述碳化活性剂选自壳聚糖、聚乙烯醇、碳酸钙、氢氧化钙、无定型硅质中一种或多种。碳化活性剂可以激发混凝土体系的碳化活性，降低管片碳化环境中对CO2浓度、温度和湿度要求，减少管片在养护阶段的能耗。
[0013]进一步地，所述骨料选自碎石、砂、再生骨料、钢渣骨料中的至少两种。骨料的原料中含有游离氧化钙，游离氧化钙难以水化，但在CO2的环境中极易碳化成CaCO3类的矿物，在混凝土体系中的作用与γ
‑
C2S的碳化过程是接近的，可以进一步增强混凝土结构的力学性能和耐久性。
[0014]进一步地，所述低碳混凝土包括以下原料：胶凝材料250
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400kg/m3，骨料1500
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2500kg/m3，减水剂4
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12kg/m3，碳化活性剂0
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8kg/m3，水100
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200kg/m3。
[0015]本专利技术的管片本体的材料为低碳混凝土，其力学性能优异、耐久性良好，这种低碳混凝土管片在生产、运输、使用的全龄期内吸收的CO2可以接近或是超过CO2的总排放量，具有良好的经济效应与社会效应。
[0016]进一步地，所述管片本体上设有多个金属连接件，所述金属连接件和所述钢筋笼的表面涂刷有碱性涂料。
[0017]进一步地，所述碱性涂料的碱性成分选自氢氧化钠、氢氧化钙、氢氧化镁中的一种或多种。
[0018]低碳混凝土管片中的金属连接件和钢筋笼进行碱化处理，避免由于碳化而引起金属与混凝土之间的钝化膜失效，经过碱化后的金属件周围的环境pH值保持在12以上，低碳混凝土的碳化过程不会影响金属件与混凝土之间钝化膜的稳定性。
附图说明
[0019]图1是实施例中低碳混凝土管片的底部结构示意图；
[0020]图2是实施例中低碳混凝土管片的前侧结构示意图；
[0021]图3是实施例中低碳混凝土管片的左侧结构示意图；
[0022]图4是实施例中低碳混凝土管片的内部钢筋分布示意图。
[0023]附图标记说明：
[0024]1‑
管片本体，2
‑
螺栓孔，3
‑
螺栓槽，4
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注浆孔，5
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第一凸条，6
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第一凹槽， 7
‑
第二凸条，8
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第二凹槽，9
‑
钢筋笼。
具体实施方式
[0025]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
[0026]应注意到：相似的标记和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
[0027]在本专利技术的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该专利技术产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。本专利技术的实施例的附图中设置有坐标系XYZ，其中X轴的正向代表前方，X轴的反向代表后方，Y轴的正向代表右方，Y轴的反向代本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低碳混凝土管片，其特征在于，包括管片本体和设置在所述管片本体内的钢筋笼，所述管片本体的材料为低碳混凝土，所述低碳混凝土包括以下原料：胶凝材料、骨料、减水剂和水，所述胶凝材料包括γ
‑
C2S和水泥。2.根据权利要求1所述的低碳混凝土管片，其特征在于，所述低碳混凝土净吸收CO2量为20～90kg/m3。3.根据权利要求1所述的低碳混凝土管片，其特征在于，所述胶凝材料中γ
‑
C2S和水泥的质量比为(0.4～3.6):1。4.根据权利要求3所述的低碳混凝土管片，其特征在于，所述胶凝材料还包括辅助材料，所述辅助材料选自粉煤灰微珠、硅灰、矿粉、石粉中的一种或多种。5.根据权利要求4所述的低碳混凝土管片，其特征在于，所述胶凝材料中γ
‑
C2S和辅助材料的质量比为(3～7):1。6.根据权利要求1所述的低碳混凝土管片，其特征在于，所述低碳混凝土的原料还包括碳化活性剂，所述碳...

【专利技术属性】
技术研发人员：王宇，张芳芳，明维，高军峰，张日红，
申请(专利权)人：宁波中淳高科股份有限公司，
类型：发明
国别省市：