本发明属于建筑材料技术领域，涉及一种深水水下混凝土结构水泥基灌浆材料用低温养护剂，用于提高低温(0℃～5℃)环境下水泥基灌浆材料的强度发展速率，体积微膨胀，提高水泥基灌浆材料对裂缝的封堵效率。
背景技术：
一些深水水下混凝土结构出现裂缝时，会大量渗漏水，导致严重危害。水深大于100m时，水温只有0℃～5℃，在这种低温环境下，水泥基灌浆材料的强度发展缓慢，通常1d强度仅能达到20℃标养条件下的20％～30％，3d达到40％左右。而水深100m以下时温度为4℃，且存在1MPa的水压力，难以采取其他养护措施。深水水下灌浆浆液如果强度发展缓慢，也容易在较高的水压力作用下失效。
如果在常温下，为了加快水泥基灌浆材料强度发展速度，一般会加入早强剂。水泥基灌浆材料早强剂是一种可提高水泥基灌浆材料早期强度的外加剂，掺早强剂的水泥基灌浆材料收缩大，灌浆后很容易由于体积收缩导致固化浆液出现裂隙或者与基底脱粘，且早强剂多在常温下使用，5℃及以下的低温下早强效果有限。
灌浆材料中还常使用水玻璃等作为调凝材料，水玻璃掺量越大，灌浆材料凝结越快，强度发展也越快。但是对于深水水下灌浆，灌浆材料需要经过漫长的输送管线，水玻璃掺量大，则难以保证输送过程中的流动性，水玻璃掺量小又不能有效起到加速灌浆材料强度发展的作用。
水泥基灌浆材料中掺入树脂基高分子材料，也可以加快强度速率，但成本较高。
水泥基灌浆材料的沉降收缩很大，多数情况下需要通过反复灌浆才能使浆液灌注饱满。
因此，很有必要开发出一种新型的水泥基灌浆材料低温养护剂，用于低温(0℃～5℃)环境下水泥基灌浆材料自养护，避免沉降收缩，有利于提高灌浆效率，提高水泥基灌浆材料质量、降低工程成本。
技术实现要素：
为了解决上述技术难题，本发明研制出一种粉体的、无氯、无碱的新型水泥基灌浆材料低温养护剂，该低温养护剂可大幅度提高低温(0℃～5℃)条件下水泥基灌浆材料强度，使其与20℃标准养护条件下水泥基灌浆材料的强度相当，后期强度不降低，且该低温养护剂还有一定的微膨胀作用，有效预防低温环境下水泥基灌浆材料的收缩问题。
为达到上述目的，本发明提供了一种深水水下混凝土结构水泥基灌浆材料用低温养护剂，以质量百分比计，包括如下组分：水泥水化催化组分15％～50％，膨胀组分45％～80％，增塑组分1％～5％。
水泥水化催化组分由晶核、催化剂组成，以质量百分比计，晶核50％～85％，催化剂15％～50％。
所述晶核为纳米二氧化硅、纳米碳酸钙、纳米三氧化二铝的一种或多种复合组成，催化剂由硝酸锂、硫酸铁以及碱土金属卤化物中的两种或多种组成。
所述膨胀组分由塑性膨胀剂与氧化钙类膨胀剂复合而成，以质量百分比计，塑性膨胀剂占0.5％～2％，氧化钙类膨胀剂占98％～99.5％。
增塑组分由聚羧酸系减水剂、三聚氰胺系减水剂及萘系减水剂中的一种与纤维素混合而成，混合比例为100:1～100:5。
所述的碱土金属卤化物包括但不限于氟化钙、氟化镁、溴化钙、溴化镁。
本发明所述低温养护剂，其制备方法为按照质量比例称取各组成成分，采用机械搅拌混合均匀即可，无需特殊制备工艺。所述低温养护剂的掺量为浆液中固体的5％～10％，使用时将低温养护剂与配制浆液的粉体材料一起通过机械搅拌均匀，然后加水搅拌，制成均匀的浆液即可使用。
本发明所述低温养护剂在低温环境下水泥基灌浆材料自养护中的应用，采用外掺法，先将低温养护剂掺入水泥中干拌均匀后，再加入水搅拌，低温养护剂掺量为粉体材料的5％～10％。
本发明水泥基灌浆材料低温养护剂，无氯、无碱，各组分之间协调加速水泥在低温条件下的水化进程，在灌浆材料中的掺量为粉体材料的5％～10％，能使水泥基灌浆材料在(0℃～5℃)低温环境下的强度不低于同配合比水泥基灌浆材料在20℃标准养护条件下的强度，提高水泥基灌浆材料的可灌性，且无收缩、微膨胀，能够与灌浆基面紧密粘结。本发明中各组分协同作用，较单独使用效果明显提高。
有益效果：掺入本发明养护剂以后，水泥基灌浆材料即使在0℃～5℃的环境下，不需要额外的养护方式(如加热、覆盖等)，其强度都能像在标准温度(20℃)下一样正常发展。本发明提供的灌浆材料低温养护剂，通过晶核诱导晶体相的快速生成、通过催化剂促使水泥与水反应后形成溶解度高的产物，加速水泥水化反应向右进行，抵消了低温对水泥水化反应速率的降低作用，从而提高0℃～5℃的低温环境下混凝土强度发展速率，同时，掺入本发明的混凝土在水化硬化的不同阶段发生产物体积大于反应物体积的物理化学反应，抵消混凝土的收缩，提高裂缝封堵效率，本发明还可以提高灌浆材料的保水性和粘聚性，使之保持良好的可灌性。
具体实施方式
下面结合实例对本发明作进一步说明。有必要在此指出的是，以下实施例只用于对本发明作进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的专业技术人员根据上述本发明的内容做出的一些非本质的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。
实施例1
本实施例采用市场上常用的早强剂，分别为硫酸铝、北京德昌伟业建筑工程技术有限公DC早强剂、苏州龙龙化工科技有限公司甲酸钙，均采用外掺法掺入。先将早强剂掺入胶凝材料中干拌均匀，再加入水、砂搅拌成型。所配浆液的水灰比为0.45，成型后立即带模分别放入5±1℃低温养护箱和20±1℃标准养护箱中养护至指定龄期后取出测试抗压强度。此实例下，强度试验结果见下表1。分别掺入几种早强剂，与5℃低温条件下与不掺外加剂的浆体相比，早期强度有明显增长，但是与20℃标准养护的强度差距还较大；掺入几种早强剂均会增加体积收缩。
表1实施例1效果
实施例2
本实施例单独采用晶核类材料，包括硅粉、纳米SiO2、纳米CaCO3等，采用外掺法掺入，先将晶核类材料掺入胶凝材料中干拌均匀，再加入水搅拌成型。所配浆液的水灰比为0.45，成型后立即带模分别放入5±1℃低温养护箱和20±1℃标准养护箱中养护至指定龄期后取出测试抗压强度。此实例下，强度试验结果见下表2。掺入晶核类材料后，对1～3d的强度也有明显改善，改善幅度比一般早强剂略低，也无法与20℃标准养护条件下的相比；晶核类材料也会增加体积收缩。
表2实施例2效果
实施例3
本实施例中膨胀剂选择石膏类、氧化钙类膨胀剂，掺量均为胶凝材料总量的10％，均内掺，先将膨胀剂掺入胶凝材料中干拌均匀后，再加入水搅拌成型。所配浆液的水灰比为0.45，成型后立即带模分别放入5±1℃低温养护箱和20±1℃标准养护箱中养护至指定龄期后取出测试抗压强度。此实例下，强度试验结果见下表3。膨胀剂类材料对于早期强度无明显影响，膨胀剂类材料可以减少部分体积收缩，但是总体仍然表现为收缩变形，因膨胀剂发挥效用的时间无法与浆液收缩相匹配。
表3实施例3效果
实施例4
一种水泥基灌浆材料低温养护剂，其组分及质量百分比为：水泥水化催化组分38％，膨胀组分60％，增塑组分2％。
所述水泥水化催化组分中晶核为纳米碳酸钙和纳米二氧化硅1；1混合，占70％；催化剂为4份硝酸锂和6份氟化钙混合，占30％。
膨胀组分由创研建材公司的I型塑性膨胀剂和重庆三圣特种建材有限公司生产的氧化钙类膨胀剂复合而成，以质量百分比计，塑性膨胀剂占2％，氧化钙类膨胀剂占98％。
增塑组分由苏州弗克新型建材有限公司生产的Fox-8H型聚羧酸减水剂与化学纯羟丙基甲基纤维素混合而成，混合比例为100:1。
本实施例中低温养护剂掺量为粉体材料的10％，使用时采用外掺法，先将低温养护剂掺入水泥中干拌均匀后，再加入水搅拌。所配浆液砂的水灰比为0.45，成型后立即带模分别放入5±1℃低温养护箱和20±1℃标准养护箱中养护至指定龄期后取出测试抗压强度。此实例下，强度试验结果见下表4，掺低温养护剂的试件在5℃低温下，强度与20℃标准养护下试件强度相当。本发明通过复合使用上述材料，实现了强度与体积变形的同步优化，且优化幅度非常显著。
表4实施例4的养护效果
注：表中体积变形负值，表示灌浆材料体积变形为收缩；正值表示灌浆材料体积变形为膨胀。
实施例5
一种水泥基灌浆材料低温养护剂，其组分及质量百分比为：水泥水化催化组分15％，膨胀组分75％，增塑组分10％。
其中，水泥水化催化组分中晶核为纳米二氧化硅，占60％；催化剂为1份硝酸锂和3份溴化钙，占40％。
膨胀组分由1％的创研建材公司的I型塑性膨胀剂和99％重庆三圣特种建材有限公司生产的的氧化钙类膨胀剂复合而成。
增塑组分由苏州弗克新型建材有限公司生产的Fox-8H型聚羧酸系减水剂与化学纯羟丙基甲基纤维素混合而成，混合比例为100:5。
本实施例中低温养护剂掺量为粉体材料的10％，使用时采用外掺法，先将低温养护剂掺入水泥中干拌均匀后，再加入水搅拌。所配浆液砂的水灰比为0.34，成型后立即带模分别放入5±1℃低温养护箱和20±1℃标准养护箱中养护至指定龄期后取出测试抗压强度。此实例下，强度试验结果见下表5，掺低温养护剂的试件在5℃低温下，强度与20℃标准养护下试件强度相当。本实施例通过复合使用上述材料，实现了强度与体积变形的同步优化，且优化幅度非常显著。
表5实施例5效果