【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及建筑材料，更具体地说是低温养护环境下早强纳米c-s-h晶核混凝土及其制备方法。其通过配比设计及制备方法的优化，显著提高混凝土的早期强度，可应用于西部高海拔、高寒等地区的施工建设。
技术介绍
1、混凝土作为建筑材料的重要组成部分，广泛应用于建筑工程的各个领域。然而在冬季施工时，由于环境温度低，混凝土强度发展缓慢，严重影响施工进度和结构安全。因此为提高混凝土早期强度，一般加入早强剂或采用蒸汽养护方式。传统早强剂虽能加快水泥水化反应的速率，显著提高其早期强度，但存在着长期强度倒缩、易膨胀和适应性差等问题。而采用蒸汽养护方式，不仅施工工期较长，而且能耗较大，成本较高。因此，研发一种在免蒸养条件下实现强度快速发展的新型水化促进剂，对缩短施工周期，降低工程成本，提高建筑结构的安全性具有重要的工程意义。
2、纳米c-s-h晶核是一种新型混凝土早强剂，通过降低水化三钙和水化二钙水化反应生成c-s-h的能垒来促进水化反应，加速混凝土的硬化过程，有效提升了混凝土的早期强度。在加快水化反应的同时，水化反应更为彻底，而且纳米c-s-h晶核的化学组成和结构与产物完全相同，因此水化产物更加均匀，硬化水泥浆浆体更加致密，缺陷更少，不影响混凝土的耐久性能。然而目前关于纳米c-s-h晶核早强剂的研究，主要是c-s-h凝胶纳米晶核早强剂的制备方法，或是c-s-h纳米晶核混凝土早期强度的发展(“early strengthdevelopment in concrete using preformed csh nano crystals”，s
技术实现思路
1、本专利技术的目的是针对低温环境下，混凝土强度发展缓慢的问题，在混凝土配制过程中加入纳米c-s-h晶核，通过合理的材料组合与配比，加速水泥的水化反应过程，形成结构致密的混凝土，显著提升其早期强度，改善传统早强剂存在的长期强度倒缩、钢筋易锈蚀和配制复杂差等问题，降低蒸汽养护方式的养护成本，缩短工期。
2、所述纳米c-s-h晶核的主要理化指标如表1所示；
3、表1纳米c-s-h晶核的主要理化指标
4、
5、本专利技术技术方案如下：
6、本专利技术一方面提供一种低温养护环境下早强纳米c-s-h晶核混凝土，由以下重量份的物质组成：
7、po52.5普通硅酸盐水泥260份～300份；矿渣135份～155份；粉煤灰60份～70份；水胶比：0.27～0.31；砂率：0.40～0.44；减水剂，占胶凝体质量的1％；纳米c-s-h晶核，占胶凝体质量的6％～10％；粗骨料1080份～1210份；细骨料770份～870份。
8、进一步的，由以下重量份的物质组成：po52.5普通硅酸盐水泥280份；矿渣145份；粉煤灰65份；水胶比：0.29；砂率：0.42；减水剂，占胶凝体质量的1％；纳米c-s-h晶核，占胶凝体质量的8％；粗骨料1145份；细骨料820份。
9、所述粗骨料为5～15mm连续级配的碎石。
10、所述细骨料为细度模数为2.7的河砂。
11、本专利技术另一方面提供一种低温养护环境下早强纳米c-s-h晶核混凝土的制备方法，包括以下步骤：
12、1)按照比列分别称取水泥、矿渣和粉煤灰投入到搅拌机中，搅拌1min；
13、2)向混凝土搅拌机中继续加入砂和石继续搅拌约2min；
14、3)将水、减水剂和纳米c-s-h晶核一同加入到上述混合料中，均匀搅拌2min，即可制备得到所述的低温养护环境下早强纳米c-s-h晶核混凝土。
15、本专利技术的低温养护环境下早强纳米c-s-h晶核混凝土具有较高强度的关键在于配合比设计。纳米c-s-h晶核能够显著加速水泥的水化反应过程，降低水化反应活化能，促进c-s-h凝胶等水化产物的快速生成，并优化水泥浆体的微观结构，使其更加致密，从而在短时间内显著提升混凝土的早期强度。因此通过改变纳米c-s-h晶核的掺量(6～10％)，水胶比(0.27～0.31)和砂率(0.40～0.44)，优化配比，提高纳米c-s-h晶核混凝土的早期强度。
16、本专利技术中，化学合成的纳米c-s-h溶胶成核生长剂作为促进水泥水化反应的成核基体，与水泥水化产物具有相同的化学结构。在水泥水化过程中起到“成核”和“导向”作用，使得水泥水化产物在这些具有c-s-h溶胶初级粒子表面能够快速生长，加速c-s-h溶胶形成、促进水泥水化反应。c-s-h溶胶成核生长剂和传统早强剂以及超细矿物掺合料早强剂的作用机理具有本质的差别：后者是以提高活性加快化学反应为出发点，因此水化反应并不彻底完全，材料结构存在多种缺陷。纳米c-s-h溶胶成核生长剂基于“成核生长”的机理，在加快水化反应的同时，水化反应更为彻底。
17、纳米c-s-h的规格为：粒径小于300nm的c-s-h纳米晶核水化促进剂。
18、本专利技术的技术效果和优点：
19、1)施工便利
20、在低温环境下进行混凝土施工时，采用掺有纳米c-s-h晶核的混凝土能够提升施工便利性。不仅在配制、运输和浇筑纳米c-s-h晶核混凝土时和普通混凝土基本一致，操作方便，而且能有效避免混凝土因温度过低而导致的凝结时间延长、强度发展缓慢等问题，大大提高了施工的灵活性和效率。
21、2)低温环境下早期强度发展迅速
22、本专利技术的低温养护环境下早强纳米c-s-h晶核混凝土拥有较高的早期强度。在0℃养护环境下，1天强度可达25mpa以上(1d＞50％)，3天强度可达35mpa以上(3d＞70％)，7天强度可达40mpa以上(7d＞80％)，28天强度可达强度设计要求的50mpa，明显优于普通混凝土。本专利技术的纳米c-s-h晶核混凝土和添加传统早强剂的混凝土相比，不存在适应差，易膨胀和配制复杂等问题。
23、3)降低成本
24、本专利技术的低温养护环境下早强纳米c-s-h晶核混凝土，在低温条件下可达到等效蒸养的早强效果，替代传统的蒸汽养生，缩短养护周期，降低养护成本，减少生产能耗，满足绿色低碳的发展要求。
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1.低温养护环境下早强纳米C-S-H晶核混凝土，其特征在于：由以下重量份的物质组成：
2.根据权利要求1所述的低温养护环境下早强纳米C-S-H晶核混凝土，其特征在于：由以下重量份的物质组成：PO52.5普通硅酸盐水泥280份；矿渣145份；粉煤灰65份；水胶比：0.29；砂率：0.42；减水剂，占胶凝体质量的1％；纳米C-S-H晶核，占胶凝体质量的8％；粗骨料1145份；细骨料820份。
3.根据权利要求1所述的低温养护环境下早强纳米C-S-H晶核混凝土，其特征在于：所述粗骨料为5～15mm连续级配的碎石。
4.根据权利要求1所述的低温养护环境下早强纳米C-S-H晶核混凝土，其特征在于：所述细骨料为细度模数为2.7的河砂。
5.根据权利要求1-4任一一项所述的低温养护环境下早强纳米C-S-H晶核混凝土的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的低温养护环境下早强纳米C-S-H晶核混凝土的制备方法，其特征在于，制备完成后，将混凝土在室温下静置一天，使其初步硬化和定型；然后脱模后，将混凝土放入放入温度0℃
...【技术特征摘要】
1.低温养护环境下早强纳米c-s-h晶核混凝土，其特征在于：由以下重量份的物质组成：
2.根据权利要求1所述的低温养护环境下早强纳米c-s-h晶核混凝土，其特征在于：由以下重量份的物质组成：po52.5普通硅酸盐水泥280份；矿渣145份；粉煤灰65份；水胶比：0.29；砂率：0.42；减水剂，占胶凝体质量的1％；纳米c-s-h晶核，占胶凝体质量的8％；粗骨料1145份；细骨料820份。
3.根据权利要求1所述的低温养护环境下早强纳米c-s-h晶核混凝土，其特征在于：所述粗骨料为5～15mm连续级配的碎石。
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【专利技术属性】
技术研发人员：郑燚，王俊，卢冠楠，郑柏存，刘丹娜，邓最亮，王家君，李星，李茜，余国裕，于金贝，孟俊楠，梁攀奇，庞文涛，高勇，刘晗，党铁虎，李佐力，马飞，卿睿，
申请(专利权)人：中交路桥建设有限公司，
类型：发明
国别省市：
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