專利名稱：嚴(yán)寒地區(qū)鐵路施工用超低溫高性能混凝土及其制備工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于高性能混凝土制備技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種嚴(yán)寒地區(qū)鐵路施工用超低溫高性能混凝土及其制備工藝。
背景技術(shù)：
新建鐵路哈爾濱至齊齊哈爾客運專線站前土建工程位于黑龍江省西南部，沿線地區(qū)的主要氣候特征為極端最高氣溫39. 8°C，極端最低氣溫-42. 6°C，最冷月平均氣溫均低于_15°C，線路全長280. 893km,冬季嚴(yán)寒干燥漫長，冬休期長達六個月，沿線土壤最大凍結(jié)深度為I. 89m 2. 14m。根據(jù)目前客專施工工期安排及鐵道部的要求，冬季施工必不可少，而冬季高性能混凝土的施工質(zhì)量控制與普通混凝土的施工質(zhì)量控制是不一樣的，普通混凝土只需要考慮早期強度及大體積混凝土的水化熱問題，高性能混凝土不但要考慮前兩條， 還要考慮后期強度及耐久性能，高性能混凝土(High performance concrete,簡稱HPC)是一種新型高技術(shù)混凝土，是在大幅度提高普通混凝土性能的基礎(chǔ)上采用現(xiàn)代混凝土技術(shù)制作的混凝土。它以耐久性作為設(shè)計的主要指標(biāo)，針對不同用途要求，對下列性能重點予以保證耐久性、工作性、適用性、強度、體積穩(wěn)定性和經(jīng)濟性。為此，高性能混凝土在配置上的特點是采用低水膠比，選用優(yōu)質(zhì)原材料，且必須摻加足夠數(shù)量的礦物細(xì)摻料和高效外加劑。目前，國內(nèi)在嚴(yán)寒地區(qū)混凝土冬季施工經(jīng)驗等方面無文獻資料可借鑒。對于高性能混凝土早期強度是否影響后期強度及耐久性能，初、終凝時間如何控制，臨界強度達到多少不至于受到凍害等都是需要解決的問題。因此，研究嚴(yán)寒地區(qū)高性能混凝土施工對指導(dǎo)今后鐵路工程施工具有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種制備過程簡便、適用于超低溫環(huán)境施工且性能優(yōu)良的嚴(yán)寒地區(qū)鐵路施工用超低溫高性能混凝土。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種嚴(yán)寒地區(qū)鐵路施工用超低溫高性能混凝土，其特征在于由膠凝材料、砂、碎石、高效減水劑、復(fù)合防凍劑和水進行均勻拌合而成，該超低溫高性能混凝土的容重為2350kg/m3 2450kg/m3,且所述超低溫高性能混凝土的最大水膠比和砂率，均依據(jù)需施工混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計圖紙要求，且按照鐵路施工用混凝土的配合比設(shè)計方法進行設(shè)計；所述超低溫高性能混凝土是指適用于環(huán)境溫度為(TC _40°C條件下進行施工的高性能混凝土 ；所述膠凝材料由水泥和礦物摻合料按照重量比為15 20 85 80的比例均勻混合而成；所述高效減水劑的減水率不小于25%，且所述高效減水劑與所述膠凝材料的重量比為 O. 5 : 100 I : 100 ；所述復(fù)合防凍劑與所述膠凝材料的重量比為3 : 100 6 : 100;所述復(fù)合防凍劑的組成按重量計為硝酸鹽30% 35%，有機化合物30% 33%，甲酸鈣O. 5% 1%，余量為水；所述硝酸鹽為硝酸鈣或亞硝酸鈣，所述有機化合物為甲醇或乙醇。上述嚴(yán)寒地區(qū)鐵路施工用超低溫高性能混凝土，其特征是所述超低溫高性能混凝土的最小膠凝材料用量和最大單位用水量，均依據(jù)需施工混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計圖紙要求，且按照鐵路施工用混凝土的配合比設(shè)計方法進行設(shè)計。上述嚴(yán)寒地區(qū)鐵路施工用超低溫高性能混凝土，其特征是所述超低溫高性能混凝土的最大水膠比為O. 4且其砂率為32% 44%。上述嚴(yán)寒地區(qū)鐵路施工用超低溫高性能混凝土，其特征是所述超低溫高性能混凝土的最小膠凝材料用量為360kg/m3,最大單位用水量為165kg/m3。上述嚴(yán)寒地區(qū)鐵路施工用超低溫高性能混凝土，其特征是所述超低溫高性能混凝土的水膠比為O. 26 O. 4 ;所述超低溫高性能混凝土中，砂與膠凝材料的重量比為
I.40 I. 80。同時，本發(fā)明還公開了一種工藝步驟簡單、實現(xiàn)方便且投入成本低、所制備超低溫高性能混凝土性能優(yōu)良的超低溫高性能混凝土制備工藝，其特征在于該工藝包括以下步驟步驟一、復(fù)合防凍劑制備，其制備過程如下步驟101、硝酸鹽與甲酸鈣預(yù)熱將所述硝酸鹽和甲酸鈣，分別加熱至40°C 70 0C ；步驟102、均勻混配將水與步驟101中預(yù)熱后的所述硝酸鹽和甲酸鈣，按照設(shè)計配比混合均勻后，制得所述復(fù)合防凍劑；步驟二、均勻拌合對膠凝材料、砂、碎石、高效減水劑、復(fù)合防凍劑和水按照設(shè)計配比進行均勻拌合后，獲得容重為2350kg/m3 2450kg/m3的超低溫高性能混凝土。上述工藝，其特征是步驟102中對水與步驟101中預(yù)熱后的所述硝酸鹽和甲酸鈣進行混合時，采用循環(huán)復(fù)合反應(yīng)器進行混合；所述循環(huán)復(fù)合反應(yīng)器包括常壓反應(yīng)釜和安裝在所述常壓反應(yīng)釜上的液體循環(huán)管路，所述液體循環(huán)管路上裝有循環(huán)泵，且所述循環(huán)復(fù)合反應(yīng)器以所述循環(huán)泵向所述常壓反應(yīng)釜內(nèi)泵入循環(huán)液體的方式進行均勻混合。上述工藝,其特征是步驟二中對膠凝材料、砂、碎石、高效減水劑、復(fù)合防凍劑和水進行均勻拌合之前，先采用加熱設(shè)備將拌合所述超低溫高性能混凝土用的水加熱至50°C 70°C ;之后，再將砂、碎石、水、礦物摻合料、水泥和混凝土外加劑，按照設(shè)計配比由先至后分別投放入攪拌設(shè)備內(nèi)均勻拌合，便獲得拌合而成的所述超低溫高性能混凝土；其中所述混凝土外加劑包括高效減水劑和復(fù)合防凍劑。上述工藝,其特征是步驟二中對膠凝材料、砂、碎石、高效減水劑、復(fù)合防凍劑和水進行均勻拌合時，所述攪拌設(shè)備的轉(zhuǎn)速為23. 5r/min±3r/min,且拌合時間不少于120s。上述工藝，其特征是步驟二中對砂、碎石、水、礦物摻合料、水泥和混凝土外加劑進行投放時，所述砂、碎石、礦物摻合料和水泥的溫度均不低于0°c，所述混凝土外加劑中的所述高效減水劑和復(fù)合防凍劑均為液態(tài)。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點I、制備工藝步驟簡單、操作簡易且實現(xiàn)方便，投入成本較低。2、超低溫高性能混凝土性能優(yōu)良，無論是混凝土的和易性和硬化后混凝土的力學(xué)性能與耐久性能，均能達到設(shè)計要求。同時，該超低溫高性能混凝土能有效適用至冬季混凝土施工，且實際拌合時需將超低溫高性能混凝土的含氣量控制在3. 0% 5. 0%，另外所拌合的超低溫高性能混凝土能有效適用至0°C _40°C等不同環(huán)境溫度，并能有效確保施工質(zhì)量。3、所采用超低溫高性能混凝土的配合比設(shè)計過程簡單且優(yōu)化方便，只需適當(dāng)水膠t匕、砂率、膠凝材料中水泥與礦物摻合料的配比等便可對超低溫高性能混凝土的配合比進行優(yōu)化。同時，本發(fā)明給出了超低溫高性能混凝土中各組分對混凝土含氣量、滲透性、抗壓性、抗凍性等性能的影響規(guī)律，因而通過簡便調(diào)整超低溫高性能混凝土中相應(yīng)組分的配比，便能滿足不同的設(shè)計需求。4、超低溫高性能混凝土制備工藝設(shè)計合理且可操作性強，施工完成的混凝土結(jié)構(gòu)物質(zhì)量好?；炷涟韬线^程中，根據(jù)不同氣溫條件，對原材料保溫、加熱等措施，提高混凝土的拌合溫度和入模溫度，采取覆蓋養(yǎng)護、輔助加熱等措施，提高了混凝土結(jié)構(gòu)的養(yǎng)護質(zhì)量，因而從工藝上進一步保證了所施工完成混凝土結(jié)構(gòu)的質(zhì)量。 5、所采用的復(fù)合防凍劑各組分配比設(shè)計合理、制備方便且使用效果好，所采用的硝酸鹽和亞硝酸鹽對混凝土的耐久性影響較小，且能有效改善混凝土的耐久性能。實際使用時，根據(jù)設(shè)計需求，并結(jié)合復(fù)合防凍劑中各組分的功能與效用，且通過適當(dāng)調(diào)整復(fù)合防凍劑中各組分的配比，便可制備出滿足設(shè)計要求且同時具備減水、早強、引氣和防凍等作用的復(fù)合防凍劑。該復(fù)合防凍劑本身無堿、無氯，其在有效提高混凝土早期強度的情況下，混凝土的后期強度及耐久性能不降低，能夠滿足設(shè)計要求，克服了傳統(tǒng)防凍外加劑對混凝土耐久性的不利弊病。6、具有顯著的社會、經(jīng)濟效益，為嚴(yán)寒地區(qū)今后鐵路混凝土工程的冬季施工提供了借鑒經(jīng)驗，不僅保證了施工進度，節(jié)約了能源，降低了成本，有良好的推廣應(yīng)用價值。綜上所述，本發(fā)明制備工藝步驟簡單、操作簡便且投入成本低、使用效果好，無論是混凝土的和易性和硬化后混凝土的力學(xué)性能與耐久性能，均能達到設(shè)計要求。下面通過附圖和實施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案做進一步的詳細(xì)描述。


圖I為本發(fā)明對超低溫高性能混凝土進行制備時的工藝流程框圖。
具體實施例方式實施例I本發(fā)明所制備的超低溫高性能混凝土，由膠凝材料、砂、碎石、高效減水劑、復(fù)合防凍劑和水進行均勻拌合而成，該超低溫高性能混凝土的容重為2350kg/m3 2450kg/m3,且所述超低溫高性能混凝土的最大水膠比和砂率，均依據(jù)需施工混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計圖紙要求，且按照鐵路施工用混凝土的配合比設(shè)計方法進行設(shè)計。所述膠凝材料由水泥和礦物摻合料按照重量比為15 20 85 80的比例均勻混合而成。實際使用時，所述礦物摻合料為煤粉灰或磨細(xì)礦渣粉。本實施例中，所述礦物摻合料為煤粉灰。所述高效減水劑的減水率不小于25%，且所述高效減水劑與所述膠凝材料的重量比為 O. 5 100 I : 100。
所述復(fù)合防凍劑與所述膠凝材料的重量比為3 : 100 6 : 100;所述復(fù)合防凍劑的組成按重量計為硝酸鹽30% 35%，有機化合物30% 33%，甲酸鈣O. 5% 1%，余量為水；所述硝酸鹽為硝酸鈣或亞硝酸鈣，所述有機化合物為甲醇或乙醇。本實施例中，對超低溫高性能混凝土的配合比進行設(shè)計時，超低溫高性能混凝土的最小膠凝材料用量和最大單位用水量，均依據(jù)需施工混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計圖紙要求，且按照鐵路施工用混凝土的配合比設(shè)計方法進行設(shè)計，其為本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的常規(guī)鐵路施工用混凝土的配合比設(shè)計方法。按照鐵路施工用混凝土的配合比設(shè)計方法進行設(shè)計時，根據(jù)(鐵建設(shè)〔2005〕157號)《鐵路混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計暫行規(guī)定》和《普通混凝土配合比設(shè)計規(guī)程》(JG J 55) 進行設(shè)計。其中，水膠比為水與膠凝材料的重量比。砂率SP=砂的用量S/(砂的用量S+碎石用量G) X 100%，且砂率為質(zhì)量比。最小膠凝材料用量為每方所述超低溫高性能混凝土中膠凝材料的最小用量，且其單位為kg/m3。單位用水量為每方所述超低溫高性能混凝土的用水量，且其單位為kg/m3。實際對超低溫高性能混凝土的配合比進行設(shè)計時，得知超低溫高性能混凝土的最大水膠比、砂率、最小膠凝材料用量、單位用水量和容重后，便可推算出超低溫高性能混凝土中砂和碎石的用量。實際施工時，需施工混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計圖紙要求通常均包括各種強度與耐久性要求，及各構(gòu)件的截面要求、鋼筋布置以及水泥品種、砂的粒徑、石子的粒徑等。本實施例中，需施工混凝土結(jié)構(gòu)為承臺、墩身、臺身、頂帽、托盤、基礎(chǔ)、涵身、樁帽或筏板，施工環(huán)境溫度為(TC -40°c。實際施工過程中，超低溫高性能混凝土的最大水膠比為O. 4且其砂率為32% 44%ο所述超低溫高性能混凝土的最小膠凝材料用量為360kg/m3,最大單位用水量為165kg/m3。具體對超低溫高性能混凝土的配合比進行設(shè)計時，超低溫高性能混凝土的水膠比為O. 26 O. 4。所述超低溫高性能混凝土中，砂與膠凝材料的重量比為I. 40 I. 80。本實施例中，所述超低溫高性能混凝土的水膠比為O. 35，砂率為35%，砂與膠凝材料的重量比為I. 5 I. 6。所述膠凝材料由水泥和粉煤灰按照重量比為82 18的比例均勻混合而成。所述復(fù)合防凍劑與所述膠凝材料的重量比為3 100，所述高效減水劑與所述膠凝材料的重量比為O. 5 100。實際制備時，可根據(jù)具體需要，對水膠比、砂率、所述膠凝材料中水泥和粉煤灰的重量比、砂與膠凝材料的重量比、所述復(fù)合防凍劑與所述膠凝材料的重量比以及所述高效減水劑與所述膠凝材料的重量比進行相應(yīng)調(diào)整。本實施例中，所述復(fù)合防凍劑中所用的硝酸鹽為硝酸鈣，且所述復(fù)合防凍劑的組成按重量計為硝酸鹽30%，有機化合物33%，甲酸鈣O. 75%，余量為水。所述硝酸鹽為硝酸鈣，所述有機化合物為甲醇或乙醇。實際對所述復(fù)合防凍劑進行制備時，可根據(jù)具體需要，對所述硝酸鹽、有機化合物、甲酸鈣和水的用量相應(yīng)進行調(diào)整。如圖I所示的一種嚴(yán)寒地區(qū)鐵路施工用超低溫高性能混凝土制備工藝，包括以下步驟步驟一、復(fù)合防凍劑制備，其制備過程如下步驟101、硝酸鹽與甲酸鈣預(yù)熱將所述硝酸鹽和甲酸鈣，分別加熱至40°C 70。。。本實施例中，步驟101中對硝酸鹽與甲酸鈣進行預(yù)熱時，將所述硝酸鹽和甲酸鈣分別加熱至50°C。實際制備時，可根據(jù)具體需要，對所述硝酸鹽和甲酸鈣的預(yù)熱溫度進行相
應(yīng)調(diào)整。步驟102、均勻混配將水與步驟101中預(yù)熱后的所述硝酸鹽和甲酸鈣，按照設(shè)計配比混合均勻后，制得所述復(fù)合防凍劑。
步驟二、均勻拌合對膠凝材料、砂、碎石、高效減水劑、復(fù)合防凍劑和水按照設(shè)計配比進行均勻拌合后，獲得容重為2350kg/m3 2450kg/m3的超低溫高性能混凝土。也就是說，對膠凝材料、砂、碎石、高效減水劑、復(fù)合防凍劑和水進行均勻拌合之前，需先對所述復(fù)合防凍劑進行制備，且所述復(fù)合防凍劑由硝酸鹽、有機化合物、甲酸鈣和水按照設(shè)計配比均勻混配而成。本實施例中，對水與步驟101中預(yù)熱后的所述硝酸鹽和甲酸鈣進行混合時，采用循環(huán)復(fù)合反應(yīng)器進行混合。所述循環(huán)復(fù)合反應(yīng)器包括常壓反應(yīng)釜和安裝在所述常壓反應(yīng)釜上的液體循環(huán)管路，所述液體循環(huán)管路上裝有循環(huán)泵，且所述循環(huán)復(fù)合反應(yīng)器以所述循環(huán)泵向所述常壓反應(yīng)釜內(nèi)泵入循環(huán)液體的方式進行均勻混合。實際制備時，也可以采用其它類型的物料混合設(shè)備進行混合。本實施例中，所述常壓反應(yīng)爸的內(nèi)部容量為10噸,且所述循環(huán)泵的泵送量為60噸/小時，混合時間不少于半個小時。所述循環(huán)泵的電機功率為5. 5千瓦。實際制備過程中，步驟二中對膠凝材料、砂、碎石、高效減水劑、復(fù)合防凍劑和水進行均勻拌合之前，先采用加熱設(shè)備將拌合所述超低溫高性能混凝土用的水加熱至50°C 700C ;之后，再將砂、碎石、水、粉煤灰、水泥和混凝土外加劑，按照設(shè)計配比由先至后分別投放入攪拌設(shè)備內(nèi)均勻拌合，便獲得拌合而成的所述超低溫高性能混凝土 ；其中所述混凝土外加劑包括高效減水劑和復(fù)合防凍劑。本實施例中，對膠凝材料、砂、碎石、高效減水劑、復(fù)合防凍劑和水進行均勻拌合之前，先采用加熱設(shè)備將拌合所述超低溫高性能混凝土用的水加熱至60°C。實際制備時，可根據(jù)具體需要對拌合所述超低溫高性能混凝土用水的加熱溫度進行相應(yīng)調(diào)整。另外，步驟二中對砂、碎石、水、粉煤灰、水泥和混凝土外加劑進行均勻拌合過程中，砂、碎石和水拌合后的混合液溫度不超過40°C。本實施例中，拌合時各組分的投放順序與常溫混凝土不同，需按照由先至后的順序?qū)⑸?、碎石、水、粉煤灰、水泥和混凝土外加劑依次投放，主要是因為加熱溫度較高的水會直接與水泥瞬間接觸產(chǎn)生假凝現(xiàn)象(水泥與60°C以上的熱水接觸會產(chǎn)生假凝現(xiàn)象)。因而，砂、碎石、水和粉煤灰投放后，再投放水泥，攪拌時間應(yīng)比常溫混凝土增加30s，但不應(yīng)低于120s。本實施例中，對砂、碎石、水、粉煤灰、水泥和混凝土外加劑進行投放時，所述砂、碎石、粉煤灰和水泥的溫度均不低于0°c，所述混凝土外加劑中的所述高效減水劑和復(fù)合防凍劑均為液態(tài)。也就是說，對砂、碎石、水、粉煤灰、水泥和混凝土外加劑進行投放時，應(yīng)確保所述高效減水劑和復(fù)合防凍劑內(nèi)均無固態(tài)的結(jié)塊。本實施例中，高效減水劑和復(fù)合防凍劑應(yīng)存儲在保溫材料包裹或覆蓋的存儲罐內(nèi)，保證不凍結(jié)即可，且處于液態(tài)的高效減水劑和復(fù)合防凍劑一般不宜加熱。實際制備過程中，對砂、碎石、水、粉煤灰、水泥和混凝土外加劑進行投放之前，當(dāng)所述砂、碎石、粉煤灰或水泥的溫度低于o°c時，還需采用加熱設(shè)備分別對溫度低于o°c的所述砂、碎石、粉煤灰或水泥進行加熱，且加熱后溫度不超過30°c。當(dāng)所述高效減水劑或復(fù)合防凍劑內(nèi)存在結(jié)塊時，還需采用加熱設(shè)備對存在結(jié)塊的 所述高效減水劑或復(fù)合防凍劑進行加熱，直至無結(jié)塊為止。本實施例中，由水泥和粉煤灰組成的膠凝材料存儲在外部用兩層棉褥包裹的儲存罐內(nèi)，且兩層棉褥中間夾電熱毯，將膠凝材料的溫度控制在O 10°C左右，最高不宜超過40。。。所述細(xì)砂和碎石在施工前一天必須進料棚，采用暖氣管道地?zé)崾郊訙胤椒?，且拌合前?xì)砂和碎石的溫度必須達到正溫，不得有凍結(jié)塊。另外，實際進行制備過程中，對所述高效減水劑和復(fù)合防凍劑進行投放時，一先一后進行投放或者對所述高效減水劑和復(fù)合防凍劑同時進行投放；且一先一后進行投放時，所述高效減水劑先于所述復(fù)合防凍劑進行投放或者所述復(fù)合防凍劑先于所述高效減水劑進行投放均可。實際對膠凝材料、砂、碎石、高效減水劑、復(fù)合防凍劑和水進行均勻拌合時，所述攪拌設(shè)備的轉(zhuǎn)速為23. 5r/min±3r/min,且拌合時間不少于120s。本實施例中，對膠凝材料、砂、碎石、高效減水劑、復(fù)合防凍劑和水進行均勻拌合時，采用混凝土拌合站進行拌合，且所述攪拌設(shè)備為所述混凝土拌合站的攪拌機。所述混凝土拌合站的型號為HZS 120G，生產(chǎn)廠家為三一重工，且所述攪拌設(shè)備的型號為JS2000型，電動機功率為37千瓦，攪拌速度為120立方米/小時，攪拌機轉(zhuǎn)速為23. 5r/min。實際制備時，所述高效減水劑為聚羧酸系高效減水劑。本實施例中，所述聚羧酸系高效減水劑為標(biāo)準(zhǔn)型聚羧酸系高效減水劑，具體為四川巨星外加劑有限公司生產(chǎn)的聚羧酸系聞效減水劑。實際制備過程中，在試驗室內(nèi)對制備后所獲得超低溫高性能混凝土的含氣量、抗壓強度、滲透性、抗凍性等進行測試。具體進行試驗時，在試驗室且于室溫下按照步驟一中所述的拌合方法對超低溫高性能混凝土進行拌合，此處采用HJW60單臥軸強制式混凝土攪拌機進行拌合，且拌合完成后5min內(nèi)完成坍落度、含氣量的測量以及待測超低溫高性能混凝土試件的成型。待測超低溫高性能混凝土試件成型后，先在室溫環(huán)境中靜置預(yù)養(yǎng)4h 5h后，裝入到預(yù)先冷卻到設(shè)定溫度的大型冰柜中進行養(yǎng)護，養(yǎng)護溫度維持在_14°C _16°C，降溫速率為:TC/h ;負(fù)溫養(yǎng)護7d后，從冰柜中取出在室溫下靜置4h 5h后拆模,轉(zhuǎn)入標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護室(20°C ±2°C )養(yǎng)護至28d或56d后待測。(一)超低溫高性能混凝土含氣量測試所采用的測定方法為按照GB/T 50080-2002《普通混凝土拌合物性能試驗方法標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定方法，且采用直讀式氣水混合含氣量測定儀進行測定，經(jīng)測定得出本實施例中所制備超低溫高性能混凝土的含氣量為3. 5%。另外，在試驗室內(nèi)還需將超低溫高性能混凝土所用復(fù)合防凍劑中的甲酸鈣用量在O I. 0wt%進行調(diào)整，并采用直讀式氣水混合含氣量測定儀對不同甲酸鈣用量下所制備超低溫高性能混凝土的含氣量進行測試，測試得出由于聚羧酸系高性能減水劑內(nèi)含有一定的引氣成分，使得基準(zhǔn)混凝土的含氣量很高，而甲酸鈣用量低于O. 75wt%時，所制備超低溫高性能混凝土的含氣量最小為I. 5%且最大值僅2. 4%，這說明硝酸鈣的加入降低了所制備超低溫高性能混凝土的含氣量，而甲酸鈣的加入使得超低溫高性能混凝土的含氣量有所提高；且當(dāng)復(fù)合防凍劑中的甲酸鈣用量為1 〖％時，超低溫高性能混凝土的含氣量增大到3. 8%，超過了基準(zhǔn)混凝土的含氣量3. 0%。
同時，還需將制備超低溫高性能混凝土所用膠凝材料中粉煤灰用量(即粉煤灰重量占膠凝材料總重量的百分比)進行調(diào)整，并采用直讀式氣水混合含氣量測定儀進行測定，測試得出，隨膠凝材料中粉煤灰用量的增加，所制備超低溫高性能混凝土的含氣量不斷減小，這說明，粉煤灰對所制備超低溫高性能混凝土中的氣泡有較強度的吸附作用。因而實際制備過程中，可根據(jù)需制備超低溫高性能混凝土的含氣量要求，并結(jié)合上述復(fù)合防凍劑中甲酸鈣用量對超低溫高性能混凝土(內(nèi)部含硝酸鈣)含氣量的影響結(jié)果和粉煤灰對超低溫高性能混凝土中氣泡的吸附作用，將復(fù)合防凍劑中甲酸鈣用量在O. 5% I. 0%的范圍內(nèi)進行相應(yīng)調(diào)整；同時，對膠凝材料中粉煤灰用量進行調(diào)整，具體是將膠凝材料中水泥和粉煤灰的重量比在88 78 12 22范圍內(nèi)進行相應(yīng)調(diào)整。 (二)超低溫高性能混凝土抗拉強度測試在試驗室對超低溫高性能混凝土的抗壓強度進行測試時，按照GB/T50081-2002《普通混凝土力學(xué)性能試驗方法標(biāo)準(zhǔn)》對所制作的超低溫高性能混凝土試件(IOOmmX IOOmmX 100mm)進行測試,試驗米用YES-2000型數(shù)顯液壓壓力試驗機,最大承載力為2000KN。本實施例中，測試得出“負(fù)溫養(yǎng)護7d后再正溫養(yǎng)護28d”時所制備超低溫高性能混凝土試件的抗壓強度為40MPa，標(biāo)養(yǎng)抗壓強度比為80%，基準(zhǔn)抗壓強度比為63% ;“負(fù)溫養(yǎng)護7d后再正溫養(yǎng)護56d”時所制備超低溫高性能混凝土試件的抗壓強度為50MPa，標(biāo)養(yǎng)抗壓強度比為92%，基準(zhǔn)抗壓強度比超過100%。其中，基準(zhǔn)抗壓強度比為試驗測試得出的超低溫高性能混凝土試件的抗壓強度與基準(zhǔn)混凝土的抗壓強度之比，標(biāo)養(yǎng)抗壓強度比為試驗測試得出的超低溫高性能混凝土試件的抗壓強度與標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護混凝土的抗壓強度之比，此處標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護混凝土的抗壓強度為對制備超低溫高性能混凝土試件所用的超低溫高性能混凝土進行標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護后的抗壓強度。并且，還需將制備超低溫高性能混凝土試件所用復(fù)合防凍劑中的甲酸鈣用量在O I. 0被％進行調(diào)整，并采用YES-2000型數(shù)顯液壓壓力試驗機，對所制作超低溫高性能混凝土試件在“負(fù)溫養(yǎng)護7d”、“負(fù)溫養(yǎng)護7d后再正溫養(yǎng)護28d”和“負(fù)溫養(yǎng)護7d后再正溫養(yǎng)護56d”等不同齡期的抗壓強度進行測試，經(jīng)測試得出“負(fù)溫養(yǎng)護7d”(其中，d為天)和“負(fù)溫養(yǎng)護7d后再正溫養(yǎng)護28d”時所制作超低溫高性能混凝土試件的抗壓強度，隨著所用復(fù)合防凍劑中甲酸鈣用量的增加，在上下波動中略有上升。而對于“負(fù)溫養(yǎng)護7d”和“負(fù)溫養(yǎng)護7d后再正溫養(yǎng)護28d”這兩個齡期的基準(zhǔn)抗壓強度比和標(biāo)養(yǎng)抗壓強度比來說，當(dāng)所用復(fù)合防凍劑中不摻甲酸鈣時，所制作超低溫高性能混凝土試件的基準(zhǔn)抗壓強度比和標(biāo)養(yǎng)抗壓強度比均最低，其中“負(fù)溫養(yǎng)護7d”時超低溫高性能混凝土試件的基準(zhǔn)抗壓強度比和標(biāo)養(yǎng)抗壓強度不超過8%，“負(fù)溫養(yǎng)護7d后再正溫養(yǎng)護28d”時超低溫高性能混凝土試件的基準(zhǔn)抗壓強度比和標(biāo)養(yǎng)抗壓強度不超過80% ;但“負(fù)溫養(yǎng)護7d后再正溫養(yǎng)護56d”時超低溫高性能混凝土試件的抗壓強度，隨所用復(fù)合防凍劑中甲酸鈣用量的增加，在上下波動中略有下降，且該齡期段所述超低溫高性能混凝土試件的基準(zhǔn)抗壓強度比和標(biāo)養(yǎng)抗壓強度比在所用復(fù)合防凍劑中甲酸鈣用量為I. 0wt%時最低，其標(biāo)養(yǎng)抗壓強度比只有87. 85%。縱觀整個齡期混凝土強度的發(fā)展變化，可明顯看出所用復(fù)合防凍劑中甲酸鈣用量為O. 25wt%時，所制備超低溫高性能混凝土的力學(xué)性能最好；所用復(fù)合防凍劑中甲酸鈣用量為O. 75wt%時，所制備超低溫高性能混凝土的力學(xué)性能次之；而所用復(fù)合防凍劑中不摻甲酸鈣和甲酸鈣用量為lwt%的混凝土抗壓強度均較低。由上述超低溫高性能混凝土抗壓強度的測試結(jié)果也可以看出，在混凝土中加入硝酸鈣后，能加速混凝土中膠凝材料的水化，使得所制備超低溫高性能混凝土的抗拉強度有所提高。其中，硝酸鈣不僅防凍效果好，且無毒性，能改善混凝土孔隙結(jié)構(gòu)，提高混凝土密實度。與亞硝酸鈣相比，添加硝酸鈣的超低溫高性能混凝土的和易性較優(yōu)，但在低溫下添加硝 酸鈣的超低溫高性能混凝土的坍落度損失較小，可用于泵送施工工藝。但在低溫下，添加硝酸鈣的超低溫高性能混凝土的強度增加較慢，有效降低冰點時的摻量較大，后期強度損失也較大。同時，還需將制備超低溫高性能混凝土所用膠凝材料中粉煤灰用量(即粉煤灰重量占膠凝材料總重量的百分比)進行調(diào)整，并采用YES-2000型數(shù)顯液壓壓力試驗機，且按照GB/T 50081-2002《普通混凝土力學(xué)性能試驗方法標(biāo)準(zhǔn)》對所制作超低溫高性能混凝土試件的抗拉強度進行測試，測試得出所用膠凝材料中粉煤灰用量為15%時，所制備超低溫高性能混凝土的抗壓強度最高；所用膠凝材料中粉煤灰用量為20%時，所制備超低溫高性能混凝土的抗壓強度次之；而所用膠凝材料中粉煤灰用量為26. 5wt%。因而，所用膠凝材料中粉煤灰用量應(yīng)控制在15% 20%。因而，實際制備過程中，可根據(jù)需制備超低溫高性能混凝土的抗拉強度要求，并結(jié)合上述復(fù)合防凍劑中甲酸鈣用量和所用膠凝材料中粉煤灰用量對所制備超低溫高性能混凝土(內(nèi)部含硝酸鈣)抗拉強度的影響，將所述復(fù)合防凍劑中甲酸鈣用量在O. 5% I. 0%的范圍內(nèi)進行相應(yīng)調(diào)整，并將所述膠凝材料中水泥和粉煤灰的重量比在88 78 12 22范圍內(nèi)進行相應(yīng)調(diào)整。另外，對于所用膠凝材料中的粉煤灰來說，由于其活性不及水泥熟料，特別是在養(yǎng)護初期，幾乎不發(fā)生火山灰反應(yīng)，因此所用膠凝材料中粉煤灰用量越大，無疑會降低混凝土的早期強度，這種效果對于負(fù)溫混凝土來說則是很嚴(yán)重的威脅。因而，所用膠凝材料中粉煤灰含量不宜超過20%。(三)超低溫高性能混凝土滲透性測試在試驗室隨超低溫高性能混凝土的滲透性進行測試時，采用直流電量法進行測試。采用混凝土電量法快速檢測滲透性時，將一個直徑100mm、高50mm的水飽和試樣圓柱體試件放在一個兩端裝有液體的容器中，容器一端裝滿質(zhì)量濃度為3%的NaCl溶液，另一端裝滿濃度為O. 3mol/L的NaOH溶液。同時容器中加60V直流電，負(fù)極與NaCl溶液相連，正極與NaOH溶液相連。其中，NaCl溶液中帶負(fù)電的氯離子將從試樣中向正極遷移，相應(yīng)電位就增大。被測試混凝土的滲透性越大，滲透的氯離子就越多，因此電流就越大。 實際測試時，采用NEL-PEU型混凝土電通量測定儀對超低溫高性能混凝土的滲透性進行測試，其測試過程如下首先將準(zhǔn)備好的超低溫高性能混凝土試件(IOOmmX IOOmmX 50mm)的側(cè)面采用石蠟密封后，再采用NEL-NVJ混凝土智能真空飽水設(shè)備進行飽水預(yù)處理，然后將試件安裝在專用的帶有紅色和黑色電極的夾具上，在電池夾具紅色插孔一側(cè)電池槽內(nèi)注入O. 3mol/L的NaOH溶液，黑色插孔一側(cè)電池槽內(nèi)注入質(zhì)量濃度為3. 0%的NaCl溶液，溶液注入完畢后，用導(dǎo)線正確連接在測定儀相應(yīng)的位置上，打開儀器，設(shè)定時間，開啟通道，測定儀每15min采集一次數(shù)據(jù)，測試完成共需6h。本實施例中，測試得出“負(fù)溫養(yǎng)護7d后再正溫養(yǎng)護28d”時所述超低溫高性能混凝土的電通量值為1280C，“負(fù)溫養(yǎng)護7d后再正溫養(yǎng)護56d”時所述超低溫高性能混凝土的電通量值為730C。并且，還需將制備超低溫高性能混凝土試件所用復(fù)合防凍劑中的甲酸鈣用量在O I. 0被％進行調(diào)整，并采用NEL-PEU型混凝土電通量測定儀對超低溫高性能混凝土的滲 透性進行測試，根據(jù)測試結(jié)果得出隨著所用復(fù)合防凍劑中甲酸鈣用量在O I. 0wt%范圍內(nèi)不斷增加，所制備超低溫高性能混凝土的滲透性先減小而后增大，其中當(dāng)所用復(fù)合防凍劑中甲酸鈣用量為O. 75wt%時，所制備超低溫高性能混凝土的滲透性達到最低值，尤其是在“負(fù)溫養(yǎng)護7d后再正溫養(yǎng)護56d”時，所制備超低溫高性能混凝土的電通量值為730C，且其電通量增量為負(fù)值，即此時所制備超低溫高性能混凝土的滲透性已經(jīng)低于基準(zhǔn)混凝土。另外，測試得出“負(fù)溫養(yǎng)護7d后再正溫養(yǎng)護56d”時的電通量比“負(fù)溫養(yǎng)護7d后再正溫養(yǎng)護28d”時的電通量明顯降低很多，這是后期粉煤灰的二次水化反應(yīng)產(chǎn)物填充空隙所致。同時，還需將制備超低溫高性能混凝土所用膠凝材料中粉煤灰用量(即粉煤灰重量占膠凝材料總重量的百分比)進行調(diào)整，并采用NEL-PEU型混凝土電通量測定儀對所制作超低溫高性能混凝土試件的抗拉強度進行測試，測試得出隨所用膠凝材料中粉煤灰用量的增加，所制備超低溫高性能混凝土在“負(fù)溫養(yǎng)護7d后再正溫養(yǎng)護28d”時的滲透性都逐漸增加。按照Berry Malhotra的觀點，在水化初期作為膠凝材料的粉煤灰會降低骨料與水泥漿之間的粘結(jié)，粉煤灰顆粒表面吸附的水膜將使過渡區(qū)變得更加多孔，因此在負(fù)溫養(yǎng)護條件下，所用膠凝材料中的粉煤灰對混凝土的滲透性有負(fù)面效應(yīng)，并且這種效應(yīng)隨著粉煤灰用量的增加而越發(fā)嚴(yán)重。因此，對于耐久性要求較高的負(fù)溫混凝土結(jié)構(gòu)，粉煤灰的摻入應(yīng)慎重，盡量少摻或不摻粉煤灰，以保證工程的壽命。因而，實際制備過程中，可根據(jù)需制備超低溫高性能混凝土的滲透性要求，并結(jié)合上述復(fù)合防凍劑中甲酸鈣用量和所用膠凝材料中粉煤灰用量對所制備超低溫高性能混凝土(內(nèi)部含硝酸鈣)滲透性的影響，將所述復(fù)合防凍劑中甲酸鈣用量在O. 5% I. 0%的范圍內(nèi)進行相應(yīng)調(diào)整，并將所述膠凝材料中水泥和粉煤灰的重量比在88 78 12 22范圍內(nèi)進行相應(yīng)調(diào)整。(四)超低溫高性能混凝土抗凍性測試按照GB/T 50082-2009《普通混凝土長期性能和耐久性能試驗方法標(biāo)準(zhǔn)》的快凍法，進行抗凍性試驗?？靸龇ㄒ悦绹鳤STM C666 (A)方法為基礎(chǔ)，超低溫高性能混凝土試件的凍結(jié)和融化均在水中進行。對混凝土棱柱體試件進行水凍水融，整個過程需在2h 4h內(nèi)完成。以混凝土的動彈性模量、質(zhì)量損失率和相對耐久性指數(shù)作為評價指標(biāo)，以質(zhì)量損失率達5%或相對動彈性模量下降至60%作為混凝土凍融破壞的臨界值，并規(guī)定以相對動彈性模量下降至60%或質(zhì)量損失達5%時的凍融循環(huán)次數(shù)作為混凝土的抗凍標(biāo)號，以此評價混凝土的抗凍性。采用TDR-I混凝土快速凍融試驗設(shè)備對混凝土棱柱體試件(IO Omm X IO Omm X 4O Omm )進行快速凍融試驗，從凍結(jié)至融化終了其中心溫度變化范圍為-17°C 8°C，整個循環(huán)歷經(jīng)3h 4h。每25次凍融循環(huán)作一次測量，直至混凝土動彈性模量損失降至原來的60%以下或質(zhì)量損失達到5%時，試驗終止。動彈性模量及相對動彈性模量采用NM-4B非金屬超聲波檢測分析儀進行測試后分析得出。本實施例中，225次凍融循環(huán)后，超低溫高性能混凝土試件的質(zhì)量損失率為3. 5%，相對動彈性模量下降至57%，且試件能經(jīng)受200次 225次的凍融循環(huán)破壞。并且，還需將制備超低溫高性能混凝土試件所用復(fù)合防凍劑中的甲酸鈣用量在O I. 0被％進行調(diào)整，并采用上述抗凍試驗方法對所制備超低溫高性能混凝土試件的抗凍性進行測試，測試結(jié)果如下對于內(nèi)部加有硝酸鈣的超低溫高性能混凝土而言，無論所用復(fù) 合防凍劑中甲酸鈣用量為O I. 0wt%范圍內(nèi)任一值，在試件達到破壞時，其質(zhì)量損失均未超過5%，而相對動彈性模量降到60%以下，也就是說內(nèi)部加有硝酸鈣的超低溫高性能混凝土在經(jīng)受凍融循環(huán)破壞過程中，內(nèi)部的脹裂損傷較外部的剝落損傷更為嚴(yán)重。與滲透性相似，不摻甲酸鈣和甲酸鈣用量為lwt%的內(nèi)部加有硝酸鈣的超低溫高性能混凝土，在凍融循環(huán)過程中質(zhì)量損失最大，抗凍性也最差。從表面的剝落情況來看，摻入甲酸鈣對混凝土表面的凍融損傷有一定的抑制作用，但隨著甲酸鈣用量的增加，這種抑制作用逐漸減弱；從內(nèi)部的損傷情況來看，除不摻甲酸鈣的超低溫高性能混凝土外，其他曲線較平滑，未出現(xiàn)崩裂現(xiàn)象，混凝土內(nèi)部均勻破壞。由于混凝土的凍融破壞源于內(nèi)部產(chǎn)生的膨脹壓力，應(yīng)分析導(dǎo)致超低溫高性能混凝土破壞的膨脹力是由于水的擴散導(dǎo)致了相對較小數(shù)量的冰的體積增長，水的擴散是由于滲透壓產(chǎn)生，而滲透壓則是由于未凍結(jié)水中離子濃度增加所致。另外，影響超低溫高性能混凝土抗凍性好壞的自身因素主要是混凝土的密實度和內(nèi)部孔結(jié)構(gòu)。而孔結(jié)構(gòu)是影響該混凝土抗凍性的主要原因，摻加少量甲酸鈣不足以保證超低溫高性能混凝土在負(fù)溫下硬化時的孔結(jié)構(gòu)遭受冰凍而破壞，而摻加過量的甲酸鈣又使其硬化后混凝土內(nèi)連通孔增多，兩種作用的相互交錯，使得混凝土的孔結(jié)構(gòu)復(fù)雜多變。因而，應(yīng)對甲酸鈣用量進行準(zhǔn)確限定。同時，還需將制備超低溫高性能混凝土所用膠凝材料中粉煤灰用量(即粉煤灰重量占膠凝材料總重量的百分比)進行調(diào)整，并相應(yīng)對所制備超低溫高性能混凝土的抗凍性進行測試，測試得出粉煤灰對負(fù)溫混凝土的抗凍性有很大的影響，隨膠凝材料中粉煤灰用量的增加，所制備超低溫高性能混凝土的抗凍性明顯降低。其中，膠凝材料中粉煤灰用量為10%,內(nèi)部加有硝酸鈣的超低溫高性能混凝土的抗凍性最好，經(jīng)300次凍融循環(huán)后其相對同彈性模量仍高于60%，但其質(zhì)量損失也最大，300次凍融循環(huán)后接近5%。粉煤灰對負(fù)溫混凝土的不利因素主要來自兩個方面首先，粉煤灰的引入會影響混凝土的氣泡結(jié)構(gòu)，在混凝土配制過程中，較細(xì)的粉煤灰顆粒常常能吸附引氣劑分子(聚羧酸減水劑中含有引氣成分)，在相同引氣成分摻量的情況下，將使超低溫高性能混凝土的氣泡含量降低；其次，粉煤灰的活性遠(yuǎn)不及水泥，在養(yǎng)護初期水化反應(yīng)極其緩慢，尤其是在負(fù)溫養(yǎng)護下，粉煤灰等量取代水泥，不僅會推遲混凝土達到抗凍臨界強度，而且使混凝土中含有更多的可凍水量，使混凝土內(nèi)部產(chǎn)生更大的冰晶應(yīng)力，破壞混凝土結(jié)構(gòu)。雖然，到養(yǎng)護后期，粉煤灰的二次水化產(chǎn)物對混凝土內(nèi)部的孔結(jié)構(gòu)有一定的改善作用，但混凝土的內(nèi)部結(jié)構(gòu)已經(jīng)成型，其改善效果不明顯。因而，實際制備過程中，可根據(jù)需制備超低溫高性能混凝土的抗凍性要求，并結(jié)合上述復(fù)合防凍劑中甲酸鈣用量和所用膠凝材料中粉煤灰用量對所制備超低溫高性能混凝土(內(nèi)部含硝酸鈣)抗凍性的影響，將所述復(fù)合防凍劑中甲酸鈣用量在O. 5% I. 0%的范圍內(nèi)進行相應(yīng)調(diào)整，并將所述膠凝材料中水泥和粉煤灰的重量比在88 78 12 22范圍內(nèi)進行相應(yīng)調(diào)整。綜上所述，對于內(nèi)部加有硝酸鈣的超低溫高性能混凝土來說，所加入的硝酸鈣能降低混凝土的含氣量，而甲酸鈣的加入在一定程度上增大了超低溫高性能混凝土的含氣量，但隨著甲酸鈣用量的增加，其含氣量略有降低，當(dāng)甲酸鈣用量為^^%時，含氣量增大到 3. 8%;隨甲酸鈣用量的增加，超低溫高性能混凝土的抗壓強度有所波動，但甲酸鈣用量為O. 75wt%時，混凝土的力學(xué)性能較為理想；隨甲酸鈣用量的增加，超低溫高性能混凝土的滲透性先降低后又升高；在經(jīng)受凍融循環(huán)破壞過程中，試件內(nèi)部的脹裂損傷較外部的剝落損傷更為嚴(yán)重，且在凍融循環(huán)過程中均為內(nèi)部均勻破壞。對于內(nèi)部加有硝酸鈣的超低溫高性能混凝土來說，隨著膠凝材料中粉煤灰用量的增大，超低溫高性能混凝土的含氣量明顯降低；膠凝材料中粉煤灰用量為20%以下時，超低溫高性能混凝土的早強作用更顯著；負(fù)溫養(yǎng)護條件下，粉煤灰對超低溫高性能混凝土的滲透性有不利影響，且影響程度隨著粉煤灰用量的增大而增大。本發(fā)明所采用復(fù)合防凍劑不僅避免了部分無機鹽對混凝土抗凍性的不利作用，且通過調(diào)整其內(nèi)部各組分用量，對超低溫高性能混凝土的抗凍性也會有所提高。實際對超低溫高性能混凝土進行制備時，所采用的水泥為42. 5級低堿普通硅酸鹽水泥，堿含量O. 59%，氯離子含量O. 003%,其它技術(shù)指標(biāo)符合鐵建設(shè)[2009] 152號文件的規(guī)定。所采用的粉煤灰的需水量比不大于95%，堿含量2. 10%,氯離子含量O. 003%,其余技術(shù)指標(biāo)符合鐵建設(shè)[2009] 152號文件的規(guī)定。所采用的河沙為五常拉林河的河砂，細(xì)度模數(shù)2. 6 2. 9，含泥量I. 0% I. 5%，氯離子含量O. 0001%,無潛在堿反應(yīng)活性，其余技術(shù)指標(biāo)符合鐵建設(shè)[2009] 152號文件規(guī)定。所米用的碎石為玉泉產(chǎn)石灰?guī)r碎石,母巖抗壓強度為96MPa，粒徑為5 31. 5mm，針、片狀顆粒含量在5% 7%，含泥量O. 5%以下，氯離子含量
O.0001%，無潛在堿活性反應(yīng)骨料，其余技術(shù)指標(biāo)均符合鐵建設(shè)[2009] 152號文件的規(guī)定要求。所采用的高效減水劑為標(biāo)準(zhǔn)型聚羧酸系高效減水劑，堿含量2. 64%，硫酸鈉I. 5%，氯離子含量O. 12%，其余技術(shù)指標(biāo)符合鐵建設(shè)[2009] 152號文件規(guī)定。所采用的水為拌合水，堿含量O. 04677%，硫酸鈉I. 5%，氯離子含量O. 00293%。實際制備過程中，也可以采用其它標(biāo)號的水泥以及其它產(chǎn)地的河沙、碎石。實際對所述超低溫高性能混凝土的配合比進行設(shè)計時，按照規(guī)范要求需提高一個強度等級，對于高性能混凝土來說，只要各項措施得到保證，不需要提高強度強級，仍然可以保證高性能混凝土結(jié)構(gòu)的硬化質(zhì)量。確定最優(yōu)配合比后，有效控制混凝土凝結(jié)時間，確?；炷聊茉?8h內(nèi)達到設(shè)計強度的40%以上(要求受凍前的臨界強度)，56d混凝土力學(xué)性能及耐久性能達到設(shè)計要求。
鐵路聞性能混凝土設(shè)計理念是聞耐久性能，聞耐久性能的實現(xiàn)需要慘聞效減水劑和粉煤灰，粉煤灰在混凝土中的主要功能是改善水泥漿體和骨料的界面結(jié)構(gòu)，取代一定量的水泥，使產(chǎn)生水化熱的速率延緩、延長混凝土的凝結(jié)時間，參與水化填充混凝土的毛細(xì)孔，提高抗?jié)B性，降低單方混凝土有害物質(zhì)含量，能有效抑制堿骨料反應(yīng)，但混凝土早期強度有所偏低。防凍混凝土一般只需要考慮早期強度達到一定值即可，但早強混凝土對后期強度影響較大，普通混凝土需要提高一個強度等級才能滿足設(shè)計要求，高性能防凍混凝土不但要求早期強度高，而且后期強度的增長不能受到大的影響，否則將無法滿足耐久性要求。粉煤灰對混凝土早期水化起到延緩作用，這對早期強度要求高的防凍混凝土來說是矛盾的，而粉煤灰是高性能混凝土質(zhì)量主要保證條件之一，為了滿足防凍高性能混凝土早期強度增長要求，使其在一定條件下不受到低溫凍害，且后期強度增長不受到大的影響，各項指標(biāo)必須達到高性能混凝土質(zhì)量要求。經(jīng)試驗發(fā)現(xiàn)，復(fù)合防凍劑的用量，不但直接影響混凝土的凝結(jié)時間，還對混凝土的力學(xué)性能及耐久性能產(chǎn)生重大影響。從試驗結(jié)果可以看出，復(fù)合防凍劑的用量應(yīng)控制在3% 4% (與膠凝材料的重量百分比)為宜，主要考慮受凍臨界溫度的影響，臨界強度的確定 要根據(jù)環(huán)境溫度確定，一般情況下，_15°C時要求臨界強度達到設(shè)計強度的40%就可滿足受凍臨界強度要求，而_20°C的臨界強度應(yīng)提高到50%以上為宜，這樣可以提高混凝土結(jié)構(gòu)的質(zhì)量保證率，降低受凍風(fēng)險。但是早期強度太高，對混凝土的后期強度影響較大，對耐久性的影響也很明顯，因此，復(fù)合防凍劑用量應(yīng)控制在一個較為合理的范圍內(nèi)。摻入粉煤灰主是為了降低水化熱、延緩混凝土的凝結(jié)時間、提高混凝土工作性、減少混凝土收縮、提高混凝土的抗?jié)B性能等。但冬季施工的混凝土需要早期強度增長較快，初凝時間必須提早較大幅度，這需要摻入復(fù)合防凍劑來實現(xiàn)，這與摻粉煤灰相矛盾。如果不摻粉煤灰，混凝土不能滿足高性能的要求，其主要原因是一是單方混凝土堿含量超過規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)，二是單純摻早強型防凍外加劑混凝土后期強度受到嚴(yán)重影響，耐久性能不能滿足要求。因此，為了達到既要早期強度高，又不能對后期強度產(chǎn)生重大影響，而且還必需滿足高性能混凝土固有的技術(shù)要求，必須用粉煤灰來進行調(diào)節(jié)超低溫高性能混凝土的各項性能指標(biāo)。所述超低溫高性能混凝土制備完成后進行運輸時，運輸所用的混凝土運輸車外部必須用保溫材料包裹保溫，并確保在運輸過程中的道路暢通，運輸及到達澆注地點后的停頓時間不宜超過60min，防止熱損失過大，環(huán)境溫度低于-30°C時，所述超低溫高性能混凝土的出罐溫度不應(yīng)低于20°C。實施例2本實施例中，所拌合的超低溫高性能混凝土與實施例I不同的是所述超低溫高性能混凝土的水膠比為O. 3，砂與膠凝材料的重量比為I. 4 I. 5，砂率為32%，膠凝材料中水泥和粉煤灰的重量比為88 12，復(fù)合防凍劑與膠凝材料的重量比為4 100，高效減水劑與膠凝材料的重量比為O. 8 100;所采用的復(fù)合防凍劑與實施例I不同的是所述復(fù)合防凍劑的組成按重量計為硝酸鹽35%，有機化合物30%，甲酸鈣O. 5%，余量為水。本實施例中，所采用超低溫高性能混凝土的其余組分配比，以及其制備工藝的工藝步驟和工藝參數(shù)均與實施例I相同。實施例3
本實施例中，所拌合的超低溫高性能混凝土與實施例I不同的是所述超低溫高性能混凝土的水膠比為O. 4，砂與膠凝材料的重量比為I. 7 I. 8，砂率為38%，膠凝材料中水泥和粉煤灰的重量比為78 22，復(fù)合防凍劑與膠凝材料的重量比為5 100，高效減水劑與膠凝材料的重量比為I : 100;所采用復(fù)合防凍劑與實施例I不同的是所述復(fù)合防凍劑的組成按重量計為硝酸鹽32%，有機化合物32%，甲酸鈣O. 8%，余量為水。本實施例中，所采用超低溫高性能混凝土的其余組分配比，以及其制備工藝的工藝步驟和工藝參數(shù)均與實施例I相同。實施例4本實施例中，所拌合的超低溫高性能混凝土與實施例I不同的是超低溫高性能混凝土的水膠比為O. 32，砂與膠凝材料的重量比為I. 5 I. 6，砂率為40%，膠凝材料中水泥和粉煤灰的重量比為85 15，復(fù)合防凍劑與膠凝材料的重量比為3. 5 100，高效減水劑與膠凝材料的重量比為O. 7 100;所采用的復(fù)合防凍劑與實施例I不同的是所述復(fù)合防 凍劑的組成按重量計為硝酸鹽34%，有機化合物32%，甲酸鈣1%，余量為水。本實施例中，所采用超低溫高性能混凝土的其余組分配比，以及其制備工藝的工藝步驟和工藝參數(shù)均與實施例I相同。實施例5本實施例中，所拌合的超低溫高性能混凝土與實施例I不同的是所述超低溫高性能混凝土的水膠比為O. 26，砂與膠凝材料的重量比為I. 5 I. 6，砂率為44%，膠凝材料中水泥和粉煤灰的重量比為84 16，復(fù)合防凍劑與膠凝材料的重量比為6 100，高效減水劑與膠凝材料的重量比為O. 75 100;所采用的復(fù)合防凍劑與實施例I不同的是所述復(fù)合防凍劑的組成按重量計為硝酸鹽34%，有機化合物32%，甲酸鈣O. 65%，余量為水。本實施例中，所采用超低溫高性能混凝土的其余組分配比，以及其制備工藝的工藝步驟和工藝參數(shù)均與實施例I相同。實施例6本實施例中，所拌合的超低溫高性能混凝土與實施例I不同的是超低溫高性能混凝土的水膠比為O. 394，砂與膠凝材料的重量比為I. 75，砂率為40%，膠凝材料中水泥和粉煤灰的重量比為331 85，復(fù)合防凍劑與膠凝材料的重量比為4 100，高效減水劑與膠凝材料的重量比為I : 100，拌合而成超低溫高性能混凝土的強度等級為C35，坍落度為160mm 180mmo本實施例中，所采用超低溫高性能混凝土的其余組分配比，以及其制備工藝的工藝步驟和工藝參數(shù)均與實施例I相同。實施例7本實施例中，所拌合的超低溫高性能混凝土與實施例I不同的是超低溫高性能混凝土的水膠比為O. 334，砂與膠凝材料的重量比為I. 637，砂率為38. 8%，膠凝材料中水泥和粉煤灰的重量比為340 90，復(fù)合防凍劑與膠凝材料的重量比為4 100，高效減水劑與膠凝材料的重量比為I : 100，拌合而成超低溫高性能混凝土的強度等級為C40，坍落度為160mm 180mmo本實施例中，所采用超低溫高性能混凝土的其余組分配比，以及其制備工藝的工藝步驟和工藝參數(shù)均與實施例I相同。
實施例8本實施例中，所拌合的超低溫高性能混凝土與實施例I不同的是超低溫高性能混凝土的水膠比為O. 324，砂與膠凝材料的重量比為I. 546，砂率為37. 9%，膠凝材料中水泥和粉煤灰的重量比為346 95，復(fù)合防凍劑與膠凝材料的重量比為4 100，高效減水劑與膠凝材料的重量比為I : 100，拌合而成超低溫高性能混凝土的強度等級為C45，坍落度為160mm 180mmo本實施例中，所采用超低溫高性能混凝土的其余組分配比，以及其制備工藝的工藝步驟和工藝參數(shù)均與實施例I相同。實施例9本實施例中，所拌合的超低溫高性能混凝土與實施例I不同的是所述膠凝材料中的礦物摻合料為磨細(xì)礦渣粉。 本實施例中，所采用超低溫高性能混凝土的其余組分配比，以及其制備工藝的工藝步驟和工藝參數(shù)均與實施例I相同。實施例10本實施例中，步驟一中所采用復(fù)合防凍劑與實施例I不同的是所述復(fù)合防凍劑的組成按重量計為硝酸鹽30%，有機化合物33%，甲酸鈣O. 85%，余量為水。所述硝酸鹽為亞硝酸鈣，有機化合物為甲醇或乙醇。本實施例中，所采用超低溫高性能混凝土的其余組分配比，以及其制備工藝的工藝步驟和工藝參數(shù)均與實施例I相同。本實施例中，在試驗室內(nèi)對所獲得超低溫高性能混凝土的含氣量、抗壓強度、滲透性、抗凍性等進行測試。實際進行試驗時，在試驗室內(nèi)拌合低溫混凝土和制作低溫混凝土試件的方法均與實施例I相同。(一)超低溫高性能混凝土含氣量測試本實施例中，所采用的含氣量測試方法與實施例I相同，且測定得出本實施例中所制備超低溫高性能混凝土的含氣量為3. 8%。同時，在試驗室內(nèi)還需將制備超低溫高性能混凝土所用復(fù)合防凍劑中的甲酸鈣用量在O I. 0wt%進行調(diào)整，并采用直讀式氣水混合含氣量測定儀對不同甲酸鈣用量下所制備超低溫高性能混凝土的含氣量進行測試，測試得出在不摻加甲酸鈣時，所制備超低溫高性能混凝土的含氣量只有2. 6%，也低于基準(zhǔn)混凝土拌合物的含氣量3%，但是隨著復(fù)合防凍劑中甲酸鈣用量的不斷增加，所制備超低溫高性能混凝土的含氣量明顯升高。且當(dāng)復(fù)合防凍劑中甲酸鈣用量為O. 25wt%時，所制備超低溫高性能混凝土的含氣量增至3. 3%，已高于基準(zhǔn)混凝土含氣量3%，并且所制備超低溫高性能混凝土的含氣量隨著復(fù)合防凍劑中甲酸鈣用量的增加而繼續(xù)升高，直到復(fù)合防凍劑中甲酸鈣用量為O. 75wt%時，所制備超低溫高性能混凝土的含氣量為3. 6%。同時，還需將制備超低溫高性能混凝土所用膠凝材料中粉煤灰用量(即粉煤灰重量占膠凝材料總重量的百分比)進行調(diào)整，并采用直讀式氣水混合含氣量測定儀進行測試，測試得出，隨所用膠凝材料中粉煤灰用量的增加，所制備超低溫高性能混凝土的含氣量不斷減小，這說明，粉煤灰對所制備超低溫高性能混凝土中的氣泡有較強度的吸附作用。因而實際制備過程中，可根據(jù)需制備超低溫高性能混凝土的含氣量要求，并結(jié)合上述復(fù)合防凍劑中甲酸鈣用量對所制備超低溫高性能混凝土(內(nèi)部含亞硝酸鈣)含氣量的影響結(jié)果和粉煤灰對超低溫高性能混凝土中的氣泡有較強度的吸附作用，將所述復(fù)合防凍劑中甲酸鈣用量在O. 5% I. 0%的范圍內(nèi)進行相應(yīng)調(diào)整；同時，對所述膠凝材料中粉煤灰用量進行調(diào)整，具體是將所述膠凝材料中水泥和粉煤灰的重量比在88 78 12 22范圍內(nèi)進行相應(yīng)調(diào)整。(二)超低溫高性能混凝土抗拉強度測試本實施例中，所采用的抗拉強度測試方法與實施例I相同，測試得出“負(fù)溫養(yǎng)護7d后再正溫養(yǎng)護28d”時所制備超低溫高性能混凝土試件的抗壓強度為48MPa，標(biāo)養(yǎng)抗壓強度比為97%，基準(zhǔn)抗壓強度比為100% ;“負(fù)溫養(yǎng)護7d后再正溫養(yǎng)護56d”時所制備超低溫高性能混凝土試件的抗壓強度為50MPa，標(biāo)養(yǎng)抗壓強度比為100%，基準(zhǔn)抗壓強度比超過102%。并且，還需將制備超低溫高性能混凝土試件所用復(fù)合防凍劑中的甲酸鈣用量在O I. 0被％進行調(diào)整，并采用YES-2000型數(shù)顯液壓壓力試驗機，對所制作超低溫高性能混凝土試件在“負(fù)溫養(yǎng)護7d”、“負(fù)溫養(yǎng)護7d后再正溫養(yǎng)護28d”和“負(fù)溫養(yǎng)護7d后再正溫養(yǎng) 護56d”等不同齡期的抗壓強度進行測試，經(jīng)測試得出“負(fù)溫養(yǎng)護7d后再正溫養(yǎng)護28d”時所制作超低溫高性能混凝土試件的抗壓強度，隨所用復(fù)合防凍劑中甲酸鈣用量的增加略有增大；而從該齡期段的標(biāo)養(yǎng)抗壓強度比和基準(zhǔn)抗壓強度比來看，該齡期內(nèi)的強度增長較快，標(biāo)養(yǎng)抗壓強度比均超過了 85%，特別是復(fù)合防凍劑中甲酸鈣用量為1被％時，其標(biāo)養(yǎng)抗壓強度比和基準(zhǔn)抗壓強度比均超過100%?！柏?fù)溫養(yǎng)護7d后再正溫養(yǎng)護56d”時所制作超低溫高性能混凝土試件的抗壓強度，除復(fù)合防凍劑中不摻加甲酸鈣的超低溫高性能混凝土之外，其余各甲酸鈣用量的超低溫高性能混凝土抗壓強度均在50MPa左右；而在標(biāo)養(yǎng)條件下，只有復(fù)合防凍劑中甲酸鈣用量為lwt%的超低溫高性能混凝土抗壓強度超過了基準(zhǔn)混凝土。因而從整體來看，在“負(fù)溫養(yǎng)護7d后再正溫養(yǎng)護28d”這一齡期前，隨復(fù)合防凍劑中甲酸鈣用量不斷降低，所制備超低溫高性能混凝土抗壓強度的增長速度越慢；而在負(fù)溫養(yǎng)護7d后再正溫養(yǎng)護28d至56d時間，隨復(fù)合防凍劑中甲酸鈣用量不斷降低，所制備超低溫高性能混凝土抗壓強度的增長速度越快。這說明甲酸鈣能提高內(nèi)部加有亞硝酸的超低溫高性能混凝土的早期強度發(fā)展，且這種提高隨著復(fù)合防凍劑中甲酸鈣用量的增加而加快。綜合比較，復(fù)合防凍劑中甲酸鈣用量為1 丨％時，所制備超低溫高性能混凝土的力學(xué)性能最為理想；復(fù)合防凍劑中甲酸鈣用量為O. 25被％時，所制備超低溫高性能混凝土的力學(xué)性能次之；復(fù)合防凍劑中不摻甲酸鈣時，所制備超低溫高性能混凝土的力學(xué)性能最差。同時，還需將制備超低溫高性能混凝土所用膠凝材料中粉煤灰用量(即粉煤灰重量占膠凝材料總重量的百分比)進行調(diào)整，并采用YES-2000型數(shù)顯液壓壓力試驗機，且按照GB/T 50081-2002《普通混凝土力學(xué)性能試驗方法標(biāo)準(zhǔn)》對所制作超低溫高性能混凝土的抗拉強度進行測試，測試得出所用膠凝材料中粉煤灰用量為15%時，所制備超低溫高性能混凝土的抗壓強度最高。因而，實際制備過程中，可根據(jù)需制備超低溫高性能混凝土的抗拉強度要求，并結(jié)合上述復(fù)合防凍劑中甲酸鈣用量和所用膠凝材料中粉煤灰用量對所制備超低溫高性能混凝土(內(nèi)部含亞硝酸鈣)抗拉強度的影響，將所述復(fù)合防凍劑中甲酸鈣用量在O. 5% I. 0%的范圍內(nèi)進行相應(yīng)調(diào)整，并將所述膠凝材料中水泥和粉煤灰的重量比在88 78 12 22范圍內(nèi)進行相應(yīng)調(diào)整。
另外，由上述抗拉測試結(jié)果可知，本實施例中采用的內(nèi)部加有亞硝酸鈣的超低溫高性能混凝土與實施例I中內(nèi)部加有硝酸鈣的超低溫高性能混凝土都有早強效果，但內(nèi)部加有亞硝酸鈣的超低溫高性能混凝土的早強作用更顯著。(三)超低溫高性能混凝土滲透性測試本實施例中，所采用的滲透性測試方法與實施例I相同。根據(jù)測試結(jié)果得出，與實施例I中內(nèi)部加硝酸鈣的超低溫高性能混凝土相比，內(nèi)部加亞硝酸鈣的超低溫高性能混凝土普遍增大。本實施例中，測試得出“負(fù)溫養(yǎng)護7d后再正溫養(yǎng)護28d”時所述超低溫高性能混凝土的電通量值為1680C，“負(fù)溫養(yǎng)護7d后再正溫養(yǎng)護56d”時所述超低溫高性能混凝土的電通量值為1230C。有上述滲透性測試結(jié)果可知，雖然內(nèi)部加亞硝酸鈣的超低溫高性能混凝土比實施例I中內(nèi)部加硝酸鈣的超低溫高性能混凝土的早強效用更好，但亞硝酸鈣對負(fù)溫混凝土孔 結(jié)構(gòu)的粗化作用也很明顯，隨甲酸鈣的加入能起到一定的改善作用，但其硬化后混凝土的滲透性仍不理想。同時，還需將制備超低溫高性能混凝土所用膠凝材料中粉煤灰用量(即粉煤灰重量占膠凝材料總重量的百分比)進行調(diào)整，并采用NEL-PEU型混凝土電通量測定儀對所制作超低溫高性能混凝土試件的抗拉強度進行測試，測試得出隨所用膠凝材料中粉煤灰用量的增加，所制備超低溫高性能混凝土在“負(fù)溫養(yǎng)護7d后再正溫養(yǎng)護28d”時的滲透性都逐漸增加。按照Berry Malhotra的觀點，在水化初期作為膠凝材料的粉煤灰會降低骨料與水泥漿之間的粘結(jié)，粉煤灰顆粒表面吸附的水膜將使過渡區(qū)變得更加多孔，因此在負(fù)溫養(yǎng)護條件下，所用膠凝材料中的粉煤灰對混凝土的滲透性有負(fù)面效應(yīng)，并且這種效應(yīng)隨著粉煤灰用量的增加而越發(fā)嚴(yán)重。因此，對于耐久性要求較高的負(fù)溫混凝土結(jié)構(gòu)，粉煤灰的摻入應(yīng)慎重，盡量少摻或不摻粉煤灰，以保證工程的壽命。另外，由于本實施例中所采用內(nèi)部加亞硝酸鈣的超低溫高性能混凝土的滲透性，要比實施例I中內(nèi)部加硝酸鈣的超低溫高性能混凝土的滲透性大得多，因而內(nèi)部加亞硝酸鈣的超低溫高性能混凝土受粉煤灰副作用的影響也更為嚴(yán)重。因而，實際制備過程中，可根據(jù)需制備超低溫高性能混凝土的滲透性要求，并結(jié)合上述復(fù)合防凍劑中甲酸鈣用量和所用膠凝材料中粉煤灰用量對所制備超低溫高性能混凝土(內(nèi)部含亞硝酸鈣)滲透性的影響，將所述復(fù)合防凍劑中甲酸鈣用量在O. 5% I. 0%的范圍內(nèi)進行相應(yīng)調(diào)整，并將所述膠凝材料中水泥和粉煤灰的重量比在88 78 12 22范圍內(nèi)進行相應(yīng)調(diào)整。(四)超低溫高性能混凝土抗凍性測試本實施例中，所采用的抗凍性測試方法與實施例I相同，經(jīng)測試得出225次凍融循環(huán)后，超低溫高性能混凝土試件的質(zhì)量損失率為2. 5%，相對動彈性模量下降至40% ;且試件能經(jīng)受175次 200次的凍融循環(huán)破壞。并且，還需將制備超低溫高性能混凝土試件所用復(fù)合防凍劑中的甲酸鈣用量在O I. 0被％進行調(diào)整，并采用上述抗凍試驗方法對所制備超低溫高性能混凝土試件的抗凍性進行測試，測試結(jié)果如下與實施例I中內(nèi)部加有硝酸鈣的超低溫高性能混凝土相比，本實施例中所采用的內(nèi)部加有亞硝酸鈣的超低溫高性能混凝土在經(jīng)受凍融循環(huán)作用時，不僅抗凍能力差，而且內(nèi)部的破壞形式也不盡相同，尤其是在混凝土動彈性模量降到80%以下，再經(jīng)受凍融破壞時，其相對動彈性模量劇烈下降，內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生崩裂。不摻加甲酸鈣時，內(nèi)部加有亞硝酸鈣的超低溫高性能混凝土的抗凍性極差，經(jīng)75次凍融循環(huán)后其相對動彈性模量就下降到56%，質(zhì)量損失達到2. 8%。摻入甲酸鈣后，對內(nèi)部加有亞硝酸鈣的超低溫高性能混凝土的抗凍性有所提高，表面的剝落量明顯減少，而甲酸鈣用量為O. 75wt%時，內(nèi)部加有亞硝酸鈣的超低溫高性能混凝土抗凍性能最好，能夠經(jīng)受175次 200次的凍融循環(huán)破壞。同時，還需將制備超低溫高性能混凝土所用膠凝材料中粉煤灰用量(即粉煤灰重量占膠凝材料總重量的百分比)進行調(diào)整，并相應(yīng)對所制備超低溫高性能混凝土的抗凍性進行測試，測試得出隨膠凝材料中粉煤灰用量的增加，所制備超低溫高性能混凝土的抗凍性明顯降低。其中，膠凝材料中粉煤灰用量為10%，內(nèi)部加有亞硝酸鈣的超低溫高性能混凝土的抗凍性最好。但是，與實施例I中內(nèi)部加有硝酸鈣的超低溫高性能混凝土相比，本實施例中所采用內(nèi)部加有亞硝酸鈣的超低溫高性能混凝土的抗凍性較差。膠凝材料中粉煤灰用量為10%時，所能經(jīng)受的凍融循環(huán)次數(shù)也只有200次 225次，其質(zhì)量損失不大；另外，粉煤灰用量為20% 25%時，其抗凍性變化不大，其凍融循環(huán)破壞次數(shù)在100 125次之間，質(zhì) 量損失最大。因而，實際制備過程中，可根據(jù)需制備超低溫高性能混凝土的抗凍性要求，并結(jié)合上述復(fù)合防凍劑中甲酸鈣用量和所用膠凝材料中粉煤灰用量對所制備超低溫高性能混凝土(內(nèi)部含亞硝酸鈣)抗凍性的影響，將所述復(fù)合防凍劑中甲酸鈣用量在O. 5% I. 0%的范圍內(nèi)進行相應(yīng)調(diào)整，并將所述膠凝材料中水泥和粉煤灰的重量比在88 78 12 22范圍內(nèi)進行相應(yīng)調(diào)整。綜上所述，對于內(nèi)部加有亞硝酸鈣的超低溫高性能混凝土來說，超低溫高性能混凝土的含氣量隨甲酸鈣用量的增加而增大，當(dāng)甲酸鈣用量為O. 75被％時，含氣量達到最高值；在“負(fù)溫養(yǎng)護7d后再正溫養(yǎng)護28d”這一齡期前，甲酸鈣用量越小，超低溫高性能混凝土的抗壓強度增長速度越慢，而負(fù)溫養(yǎng)護7d后再正溫養(yǎng)護28d至56d期間，則剛好相反；且甲酸鈣的加入提高了混凝土早期強度的發(fā)展，這種提高隨著其摻量的增加而加快；隨甲酸鈣用量的增加，超低溫高性能混凝土的滲透性先降低后又升高，且實施例I中所采用內(nèi)部加有硝酸鈣的超低溫高性能混凝土的滲透性相對較好；在經(jīng)受凍融循環(huán)破壞過程中，內(nèi)部的脹裂損傷較外部的剝落損傷更為嚴(yán)重。對于內(nèi)部加有亞硝酸鈣的超低溫高性能混凝土來說，隨著膠凝材料中粉煤灰用量的增大，超低溫高性能混凝土的含氣量明顯降低，且本實施例中所采用內(nèi)部加有亞硝酸鈣的超低溫高性能混凝土含氣量的降低幅度相對較大；膠凝材料中粉煤灰用量為20%以下時，超低溫高性能混凝土的早強作用更顯著；負(fù)溫養(yǎng)護條件下，粉煤灰對超低溫高性能混凝土的滲透性有不利影響，且影響程度隨著粉煤灰用量的增大而增大。本發(fā)明所采用的復(fù)合防凍劑不僅避免了部分無機鹽對混凝土抗凍性的不利作用，且通過調(diào)整其內(nèi)部各組分用量，對超低溫高性能混凝土的抗凍性也會有所提高。以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例，并非對本發(fā)明作任何限制，凡是根據(jù)本發(fā)明技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、變更以及等效結(jié)構(gòu)變化，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種嚴(yán)寒地區(qū)鐵路施工用超低溫高性能混凝土，其特征在于由膠凝材料、砂、碎石、高效減水劑、復(fù)合防凍劑和水進行均勻拌合而成，該超低溫高性能混凝土的容重為2350kg/m3 2450kg/m3，且所述超低溫高性能混凝土的最大水膠比和砂率，均依據(jù)需施工混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計圖紙要求，且按照鐵路施工用混凝土的配合比設(shè)計方法進行設(shè)計；所述超低溫高性能混凝土是指適用于環(huán)境溫度為0°C _40°C條件下進行施工的高性能混凝土 ; 所述膠凝材料由水泥和礦物摻合料按照重量比為15 20 85 80的比例均勻混合而成； 所述高效減水劑的減水率不小于25%，且所述高效減水劑與所述膠凝材料的重量比為O.5 100 I : 100 ； 所述復(fù)合防凍劑與所述膠凝材料的重量比為3 : 100 6 : 100;所述復(fù)合防凍劑的組成按重量計為硝酸鹽30% 35%，有機化合物30% 33%，甲酸鈣O. 5% 1%，余量為水；所述硝酸鹽為硝酸鈣或亞硝酸鈣，所述有機化合物為甲醇或乙醇。
2.按照權(quán)利要求I所述的嚴(yán)寒地區(qū)鐵路施工用超低溫高性能混凝土，其特征在于所述超低溫高性能混凝土的最小膠凝材料用量和最大單位用水量，均依據(jù)需施工混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計圖紙要求，且按照鐵路施工用混凝土的配合比設(shè)計方法進行設(shè)計。
3.按照權(quán)利要求I或2所述的嚴(yán)寒地區(qū)鐵路施工用超低溫高性能混凝土，其特征在于所述超低溫高性能混凝土的最大水膠比為O. 4且其砂率為32% 44%。
4.按照權(quán)利要求2所述的嚴(yán)寒地區(qū)鐵路施工用超低溫高性能混凝土，其特征在于所述超低溫高性能混凝土的最小膠凝材料用量為360kg/m3，最大單位用水量為165kg/m3。
5.按照權(quán)利要求3所述的嚴(yán)寒地區(qū)鐵路施工用超低溫高性能混凝土，其特征在于所述超低溫高性能混凝土的水膠比為O. 26 O. 4 ;所述超低溫高性能混凝土中，砂與膠凝材料的重量比為1.40- 1.80。
6.一種制備如權(quán)利要求I所述超低溫高性能混凝土的工藝，其特征在于該工藝包括以下步驟 步驟一、復(fù)合防凍劑制備，其制備過程如下 步驟101、硝酸鹽與甲酸鈣預(yù)熱將所述硝酸鹽和甲酸鈣，分別加熱至40°C 70°C ； 步驟102、均勻混配將水與步驟101中預(yù)熱后的所述硝酸鹽和甲酸鈣，按照設(shè)計配比混合均勻后，制得所述復(fù)合防凍劑； 步驟二、均勻拌合對膠凝材料、砂、碎石、高效減水劑、復(fù)合防凍劑和水按照設(shè)計配比進行均勻拌合后，獲得容重為2350kg/m3 2450kg/m3的超低溫高性能混凝土。
7.按照權(quán)利要求6所述的工藝，其特征在于步驟102中對水與步驟101中預(yù)熱后的所述硝酸鹽和甲酸鈣進行混合時，采用循環(huán)復(fù)合反應(yīng)器進行混合；所述循環(huán)復(fù)合反應(yīng)器包括常壓反應(yīng)釜和安裝在所述常壓反應(yīng)釜上的液體循環(huán)管路，所述液體循環(huán)管路上裝有循環(huán)泵，且所述循環(huán)復(fù)合反應(yīng)器以所述循環(huán)泵向所述常壓反應(yīng)釜內(nèi)泵入循環(huán)液體的方式進行均勻混合。
8.按照權(quán)利要求6或7所述的工藝，其特征在于步驟二中對膠凝材料、砂、碎石、高效減水劑、復(fù)合防凍劑和水進行均勻拌合之前，先采用加熱設(shè)備將拌合所述超低溫高性能混凝土用的水加熱至50°C 70°C;之后,再將砂、碎石、水、礦物摻合料、水泥和混凝土外加劑，按照設(shè)計配比由先至后分別投放入攪拌設(shè)備內(nèi)均勻拌合，便獲得拌合而成的所述超低溫高性能混凝土； 其中所述混凝土外加劑包括高效減水劑和復(fù)合防凍劑。
9.按照權(quán)利要求6或7所述的工藝，其特征在于步驟二中對膠凝材料、砂、碎石、高效減水劑、復(fù)合防凍劑和水進行均勻拌合時，所述攪拌設(shè)備的轉(zhuǎn)速為23. 5r/min±3r/min,且拌合時間不少于120s。
10.按照權(quán)利要求8所述的工藝，其特征在于步驟二中對砂、碎石、水、礦物摻合料、水泥和混凝土外加劑進行投放時，所述砂、碎石、礦物摻合料和水泥的溫度均不低于o°c，所述混凝土外加劑中的所述高效減水劑和復(fù)合防凍劑均為液態(tài)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種嚴(yán)寒地區(qū)鐵路施工用超低溫高性能混凝土及其制備工藝，該混凝土由膠凝材料、砂、碎石、高效減水劑、復(fù)合防凍劑和水均勻拌合而成，膠凝材料由水泥和礦物摻合料按重量比15～20︰85～80均勻混合而成；高效減水劑的減水率不小于25%；復(fù)合防凍劑組成按重量計為硝酸鹽30%～35%，有機化合物30%～33%，甲酸鈣0.5%～1%，余量為水；硝酸鹽為硝酸鈣或亞硝酸鈣，有機化合物為甲醇或乙醇；其制備工藝如下一、復(fù)合防凍劑制備；二、均勻拌合獲得超低溫高性能混凝土。本發(fā)明制備工藝步驟簡單、操作簡便且投入成本低、使用效果好，無論是混凝土的和易性和硬化后混凝土的力學(xué)性能與耐久性能，均能達到設(shè)計要求。
文檔編號C04B24/04GK102815901SQ20121031981
公開日2012年12月12日 申請日期2012年8月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月31日
發(fā)明者廖太昌, 帖鋒斌, 劉百成, 魏杏色, 谷煉平, 張永鴻, 薛琪, 仲維玲, 趙朝陽, 馬穎仙, 曹萬玲, 張利民, 馮艷娜, 沈亞妮, 馮英瑞, 李坦 申請人:中鐵二十局集團有限公司