一種早齡期高保濕混凝土的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種早齡期高保濕混凝土的制備方法，屬建筑材料技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 高性能混凝土是上世紀(jì)八九十年代由一些發(fā)達(dá)國(guó)家基于混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì) 而提出的一種現(xiàn)代混凝土，它以結(jié)構(gòu)耐久性為首要設(shè)計(jì)目標(biāo)，具有高強(qiáng)度、較好的施工性 能，以及尚耐久等諸多優(yōu)點(diǎn)。
[0003] 為了獲得較高強(qiáng)度、較致密結(jié)構(gòu)和較好工作性能，高性能混凝土在材料方面具有 以下特點(diǎn)：膠凝材料用量較高，大量使用礦物摻合料(粉煤灰、礦渣或硅灰）和高效減水劑。 美國(guó)著名學(xué)者Powers指出，娃酸鹽水泥水化的理論水灰比應(yīng)不低于0. 42。但是，高效減水 劑和活性礦物摻合料的使用，使得高性能混凝土的實(shí)際水灰比常常低于〇. 27及以下，導(dǎo)致 混凝土中用水量不足。由于混凝土中無(wú)充足水分供水泥完全水化，內(nèi)部毛細(xì)孔中水分大量 蒸發(fā)，內(nèi)部相對(duì)濕度下降，毛細(xì)孔收縮，在3d以前出現(xiàn)所謂"自干燥"現(xiàn)象。因內(nèi)部相對(duì)濕 度下降產(chǎn)生的"自干燥"，輕則導(dǎo)致高性能混凝土內(nèi)部出現(xiàn)大量微裂縫，重則導(dǎo)致高性能混 凝土出現(xiàn)貫穿性宏觀裂縫。裂縫為環(huán)境侵蝕性介質(zhì)侵入高性能混凝土提供了通道，成為混 凝土劣化的隱患，長(zhǎng)期發(fā)展必然引起混凝土工程結(jié)構(gòu)的耐久性失效。因此，從內(nèi)部相對(duì)濕度 出發(fā)控制混凝土早期裂縫的產(chǎn)生和發(fā)展，是真正意義上實(shí)現(xiàn)混凝土高性能化的重要出路。
[0004] 相對(duì)于因設(shè)計(jì)原因使內(nèi)部濕度下降導(dǎo)致高性能混凝土早期開(kāi)裂而言，因外部環(huán)境 如風(fēng)速、溫度、濕度等劇烈變化導(dǎo)致混凝土早期塑性開(kāi)裂也極為常見(jiàn)。研宄表明，當(dāng)環(huán)境溫 度、環(huán)境相對(duì)濕度相同時(shí)，風(fēng)速每增加 l〇km/h，水分蒸發(fā)速率就增加一倍；當(dāng)環(huán)境溫度、風(fēng) 速相同時(shí)，環(huán)境相對(duì)濕度每降低一半，水分蒸發(fā)速率也增加一倍。在我國(guó)西北部分極端干旱 地區(qū)，年平均環(huán)境相對(duì)濕度低于10%和年平均風(fēng)速大于62km/h (八級(jí)以上）的天數(shù)在150d 以上；在南方地區(qū)，夏季氣溫常在38°C以上。在低環(huán)境相對(duì)濕度、高風(fēng)速和高溫等惡劣環(huán)境 條件下，混凝土澆筑后在塑性狀態(tài)下（2~6h)即開(kāi)裂。其主要原因在于外部環(huán)境濕度控制不 嚴(yán)，即當(dāng)混凝土表面向空氣失水速率大于混凝土內(nèi)部向表面供水速率后，外部環(huán)境無(wú)法提 供足夠水分，維持表面充分濕潤(rùn)，出現(xiàn)漿體表面收縮開(kāi)裂?？梢?jiàn)，對(duì)于普通混凝土而言，維持 內(nèi)部濕潤(rùn)何維持外部濕潤(rùn)具有同等重要性。
[0005] 混凝土總體水分不足或水分過(guò)早過(guò)多散失是混凝土早期開(kāi)裂的主要原因，因此通 過(guò)補(bǔ)充水分控制水分散失、維持相對(duì)較高的內(nèi)部和外部濕度非常關(guān)鍵。專(zhuān)利一《混凝土養(yǎng) 護(hù)裝置和塔機(jī)》（CN201410544880. 9)采用搭載多噴頭輸送管道裝置的塔機(jī)來(lái)養(yǎng)護(hù)混凝土， 通過(guò)噴頭定期灑水噴霧的方法維持混凝土表面濕潤(rùn)，其類(lèi)似于噴水、灑水養(yǎng)護(hù)。該養(yǎng)護(hù)方 法可以實(shí)現(xiàn)對(duì)大面積平面結(jié)構(gòu)的定期表面養(yǎng)護(hù)。但是，它仍屬傳統(tǒng)表面養(yǎng)護(hù)，無(wú)法對(duì)混凝 土內(nèi)部進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，不適于低水膠比且密實(shí)度相對(duì)較高的高性能混凝土。需配備專(zhuān)用塔機(jī)， 且塔機(jī)需現(xiàn)場(chǎng)安裝，使用場(chǎng)合受到嚴(yán)格限制，且對(duì)非平面結(jié)構(gòu)無(wú)法有效養(yǎng)護(hù)。專(zhuān)利二《水 基液膜型混凝土養(yǎng)護(hù)劑》（CN02111497. 8)采用成膜攔阻的方法實(shí)現(xiàn)混凝土表面養(yǎng)護(hù)，原理 是在新澆筑混凝土表面噴涂一層液態(tài)成膜養(yǎng)護(hù)劑，其噴涂后在混凝土表面逐漸形成一層不 透水的密封膜，由于膜的攔阻作用，表面水分無(wú)法散失到空氣中，得以保留在混凝土表面， 從而達(dá)到控制表面濕潤(rùn)的目的。該法類(lèi)似于覆蓋(包裹）塑料薄膜養(yǎng)護(hù)或浸水養(yǎng)護(hù)，優(yōu)點(diǎn)不 受施工場(chǎng)地和構(gòu)件形狀限制，可最大限度保持混凝土表面濕潤(rùn)。但存在養(yǎng)護(hù)劑成本高、脫 膜不徹底影響建筑外觀等問(wèn)題。專(zhuān)利三《一種混凝土用智能減縮劑及其制備方法和用途》 (CN200810197062. 0)采用減縮劑改善混凝土收縮。該法是在混凝土中添加一種表面活性物 質(zhì)，當(dāng)混凝土由于干燥而在毛細(xì)孔中形成毛細(xì)管張力使混凝土收縮時(shí)，因減縮劑的存在使 得毛細(xì)管張力下降，使得混凝土的宏觀收縮值降低，通過(guò)減少混凝土的收縮來(lái)控制混凝土 內(nèi)部濕度。但其存在成本高、降低強(qiáng)度、與相容性差等問(wèn)題。通過(guò)對(duì)已有方法和專(zhuān)利的優(yōu)點(diǎn) 及缺點(diǎn)進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)及時(shí)、合理地補(bǔ)充水泥石內(nèi)部的水分，增加混凝土內(nèi)部相對(duì)濕度的方 法可能是解決這一問(wèn)題的根本出路。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的是提供一種早齡期（7天內(nèi)）高保濕混凝土的制備方法，通過(guò)在攪拌 過(guò)程中向混凝土中加入一種經(jīng)預(yù)先吸水的凝膠，利用均勻分布的吸水凝膠在適當(dāng)條件下不 間斷地釋水，從內(nèi)部對(duì)混凝土提供水分，從而維持混凝土早期較高的內(nèi)部相對(duì)濕度，這種內(nèi) 養(yǎng)護(hù)作用可以抑制混凝土早期開(kāi)裂。
[0007] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明創(chuàng)造性使用了一種高吸水率為、高保水率、可控釋水的凝 膠狀淀粉接枝共聚物材料，并對(duì)凝膠狀材料在加入混凝土之前進(jìn)行了細(xì)碎化處理，并采用 了液體狀而非傳統(tǒng)的粉末狀摻入方法，在抑制早期開(kāi)裂的同時(shí)最大限度地降低對(duì)硬化混凝 土漿體結(jié)構(gòu)的不利影響。
[0008] 具體步驟為： (1)高保濕混凝土由水泥、粉煤灰、礦粉、凝膠液、水、減水劑、膨脹劑、河砂和碎石 九種組分組成，各組分質(zhì)量百分比分別為：水泥8. 5%~17. 5%、粉煤灰1. 5%~4. 0%、礦粉 L 5%~4· 0%、凝膠液 0· 5%~1· 5%、水 5. 0%~8· 0%、減水劑 0· 1%~0· 5%、膨脹劑 0· 5%~2· 5%、河砂 30. 0%~35. 0%、碎石40%~55%，各組分質(zhì)量百分比之和為100%。
[0009] (2)凝膠液由凝膠與水按1:14比例配制，為控制凝膠在新拌和硬化后高保濕混 凝土中大小，凝膠配制前采用帶剪切裝置葉片攪拌5~10分鐘形成微凝膠，微凝膠飽和吸水 36~48小時(shí)后形成凝膠液。
[0010] (3)按步驟（1)原料配比將碎石、河砂加入攪拌機(jī)，干拌10~15秒；接著將水泥、礦 粉、粉煤灰、膨脹劑加入攪拌機(jī)，繼續(xù)干拌1〇~15秒；隨后將減水劑、水和步驟（2)所得凝膠 液加入攪拌機(jī)，濕拌3~5分鐘得到拌合物；拌合物經(jīng)澆筑成型、振搗、養(yǎng)護(hù)，7天后即得高保 濕混凝土。凝膠以水溶液而非烘干后粉末形式摻入，可以保證微凝膠在混凝土中充分分散， 進(jìn)而達(dá)到整體內(nèi)部養(yǎng)護(hù)保濕之目的。
[0011] 所述水泥為P. 042. 5水泥。
[0012] 所述粉煤灰為II級(jí)粉煤灰，比表面積320~480m2/kg。
[0013] 所述礦粉為 S95 級(jí)，390~480m2/kg。
[0014] 所述減水劑為醚類(lèi)聚羧酸減水劑，減水率20%~25%。
[0015] 所述膨脹劑主要成分為硫鋁酸鈣。
[0016] 所述河砂為中砂，細(xì)度模數(shù)2. 6~2. 8。
[0017] 所述碎石為5~31. 5mm連續(xù)級(jí)配。
[0018] 所述凝膠為淀粉接枝丙烯酰胺類(lèi)共聚物，吸去離子水能力180~280倍，保水率 80%~95%，負(fù)壓釋水率 75%~82%。
[0019] 表1為加入和不加入凝膠液混凝土從成型到第七天內(nèi)部相對(duì)濕度變化情況，試件 尺寸為 100 X 100 X 515mm。
[0020] 表1:加入和不加入凝膠液混凝土內(nèi)部相對(duì)濕度對(duì)比
[0021] 可見(jiàn)，相比于一般混凝土，早齡期高保濕混凝土中心位置內(nèi)部相對(duì)濕度開(kāi)始下降 時(shí)間延遲了 2~3天，且7天時(shí)仍能維持90%以上，從而確保混凝土度過(guò)開(kāi)裂危險(xiǎn)期。充分證 明，使用少量高吸水凝膠就可顯著增加混凝土內(nèi)部相對(duì)濕度。另外，因用量少、顆粒小，殘留 亦少，釋水后對(duì)硬化混凝土孔結(jié)構(gòu)影響很小。雖然混凝土孔隙率增加了 2°/p4%，但平均孔徑 卻下降了 5~6nm。使混凝土不僅具有較高早齡期相對(duì)濕度，還具有大量封閉微孔，所加吸水 凝膠的微孔化作用改善了混凝土的抗凍性。
[0022] 吸水凝膠維持較高內(nèi)部濕度的機(jī)理在于，凝膠本身為淀粉接枝共聚