一种利用偏高岭土制备的高性能抗冻混凝土的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属建筑材料技术领域，具体涉及一种利用偏高岭土制备高性能抗冻混凝土 的方法。
【背景技术】
[0002] 一、提高混凝土抗冻能力的重要性
[0003] 混凝土的耐久性是混凝土抵抗气候变化、化学侵蚀、磨损或任何其他破坏过程从 而维持混凝土结构的安全、正常使用的能力。其中，混凝土在饱水状态下因冻融循环产生的 破坏作用称为冻融破坏，混凝土的抗冻耐久性（简称抗冻性）即是指饱水混凝土抵抗冻融 循环作用的性能。混凝土处于饱水状态和冻融循环交替作用是发生混凝土冻融破坏的必要 条件，因此，混凝土的冻融破坏一般发生于寒冷地区经常与水接触的混凝土结构物，如水位 变化区的海工、水工混凝土结构物以及与水接触部位的道路、建筑物勒脚、阳台等。在我国 东北、华北和西北地区的水利大坝，尤其是东北严寒地区的混凝土结构物，几乎100%的工 程局部或大面积地遭受不同程度的冻融破坏。混凝土冻融循环产生的破坏作用主要有冻 胀开裂和表面剥蚀两个方面，水在混凝土毛细孔中结冰造成的冻胀开裂使混凝土的弹性模 量、抗压强度、抗拉强度等力学性能严重下降，危害结构物的耐用性，因此为了提高混凝土 结构的耐久性能，保证人民群众财产及人身的安全，提高能源环境资源利用效率，研宄提高 混凝土的抗冻性有着极其重要意义。
[0004] 二、混凝土冻融破坏机理及提高抗冻性的传统技术方法
[0005] 通常情况下，混凝土的冻融破坏是一个极其复杂的物理变化过程，而且受许多因 素的影响。（诸如：混凝土中孔隙的充水程度、水灰比、水泥品种及集料质量、含气量、环境 温度以及反复冻融的次数等。）因此，对于混凝土冻融破坏的机理难以得出一致性的定论， 主要有以下一些具有代表性的理论：冰的分离层理论、充水系数理论、渗透压理论、水压力 理论、孔结构理论。上述几种理论从不同角度阐述了混凝土冻融破坏的机理，尽管这些理 论相互之间还有分歧，但是一般可以认为混凝土的冻融破坏是一个由表及里，先大孔后小 孔的物理变化过程。由于水结成冰产生体积膨胀，在混凝土中形成内压力，当这种内压力 超过混凝土所能承受的极限时，引起混凝土内部孔隙和裂隙不断地发育，由小变大，由短 变长，相互贯通，最终导致混凝土破坏。
[0006] 传统的提高混凝土抗冻性的方法主要有：严格控制水灰比、添加引气剂、掺入适量 的优质矿物掺合料以及采用树脂浸渍混凝土四种。然而，这些方法都不可避免地有其各自 的局限性，例如硅灰的价格太高，且不同产地的硅灰其品质差别较大；粉煤灰的早期活性较 低，单掺时会对混凝土的早期强度有不利的影响；矿渣的来源紧张，高品质的矿粉稀缺。
[0007] 三、利用偏高岭土提高混凝土抗冻性的机理及其局限性
[0008] 偏高岭土主要化学组成是SiOjP Al 203，与目前正在大量应用的高炉矿渣、粉煤 灰、硅灰等掺合料非常接近，且具有很高的活性，因而水化后期偏高岭土的二次水化反应产 物填充了水泥的较大孔隙优化了混凝土的孔结构；另一方面，偏高岭土颗粒粒径较细，使其 在混凝土中能够起到一定的填充微细孔的作用。因而混凝土中掺入偏高岭土能使混凝土内 部的孔径细化，降低冰点，从而有效地改善混凝土的抗冻性能。然而利用偏高岭土提高混 凝土抗冻性存在一些局限性例如，偏高岭土价格偏高会在一定程度上加大混凝土的制造成 本；偏高岭土的活性较高，能够极大的提高混凝土的各项力学性能，然而偏高岭土的需水量 极大，在掺入混凝土中后不易分散，单掺偏高岭土时会显著降低混凝土的工作性能，甚至影 响正常施工。
【发明内容】
[0009] 技术问题：本发明的目的在于提出一种合理利用偏高岭土制备的高性能抗冻混凝 土。利用偏高岭土代替部分水泥，并配以粉煤灰以及外加剂等材料进行复合改性，显著提高 了混凝土的各项力学性能，并有效改善了混凝土的抗冻融能力，同时降低了混凝土的制备 成本。
[0010] 技术方案：本发明利用偏高岭土制备的高性能抗冻混凝土中每方混凝土其各组分 质量配比如下：
[0011] 该抗冻混凝土是将水泥、偏高岭土、粉煤灰以及减水剂按一定的配合比混合后配 制混凝土，其中每立方混凝土各组分质量配比如下：
[0012]
【主权项】
1. 一种利用偏高岭土制备的高性能抗冻混凝土，其特征在于该抗冻混凝土是将水泥、 偏高岭土、粉煤灰以及减水剂按一定的配合比混合后配制混凝土，其中每立方混凝土各组 分质量配比如下： 胶凝材料 350-370Kg 水 140-150Kg 砂 800-900I(g niMi 1100-1200Kg 其中胶凝材料的质量配比如下： 水泥 75-85% 偏高岭土 5-15% 粉煤灰 10-15% 减水剂掺量为胶凝材料总质量的〇. 8-1. 7%。
2. 如权利1所述的利用偏高岭土制备的高性能抗冻混凝土，其特征在于所述的偏高岭 土按如下方法制得： 将高岭土粉末在700°C~900°C的温度下煅烧2~3小时，平均粒径在3 μ m以下；所述 的偏高岭土其SiOjP Al 203的含量在80% wt以上。
3. 如权利1所述的利用偏高岭土制备的高性能抗冻混凝土，其特征在于所述的粉煤灰 是热电厂煤燃烧后的烟气中收集下来的细灰，其外形为珠状颗粒，粒径在在1~150 μπι，平 均粒径为10-15 μ m，所述粉煤灰的Sit)# Al 203的含量在60% wt以上。
4. 如权利1所述的利用偏高岭土制备的高性能抗冻混凝土，其特征在于所用的水泥为 P · 1142. 5的水泥，减水剂为聚羧酸系高效减水剂，其减水率大于20%。
【专利摘要】本发明涉及了一种利用偏高岭土制备的高性能抗冻混凝土，该抗冻混凝土是将水泥、偏高岭土、粉煤灰以及减水剂按一定的配合比混合后配制混凝土，所述的偏高岭土由高岭土在700℃～900℃下煅烧2～3小时后制得，其主要成分为SiO2和Al2O3。偏高岭土由于其细度低、活性高能够显著增强混凝土的力学性能并有效改善混凝土的微观孔结构从而提高混凝土的抗冻融能力。与粉煤灰复掺进一步减少了由于掺入偏高岭土从而导致混凝土工作性能的降低，同时一定程度上增加了偏高岭土的改性效果。
【IPC分类】C04B28-04, C04B28-00
【公开号】CN104743984
【申请号】CN201510138360
【发明人】高建明, 庄筱
【申请人】东南大学
【公开日】2015年7月1日
【申请日】2015年3月26日