输电工程低温早强混凝土及制备方法

技术领域

本发明涉及混凝土及制备，具体涉及一种输电工程低温早强混凝土及制备方法。

背景技术

近几年随着经济的快速发展，对各地的输电量要求越来越高，因此各个地区的输电线路都在快速的增加，高压架空线路实施的基础是建设铁塔，铁塔是高压架空输电线路、保障电力运行的主要承载措施，所以铁塔基础工程即输电工程基础混凝土的建设实施是在整个电力线路工程的重要工程。输电工程基础的施工质量的对电力线路的安全运行起到着重要影响作用，如果输电工程中地基的基础出现问题或被破坏则会导致铁塔造成严重的事故。由于输电杆塔基础点多、面广、跨度大，一般延绵上千公里，需要跨越各种气候、地质等复杂的自然条件，这些复杂的外部条件决定了其与其它民建工程有着较为明显的差异。在很多偏僻且施工环境恶劣的地方，在混凝土成型完成后，不能够提供完善的混凝土养护条件，尤其是在冬季施工的情况下，不能给刚成型的混凝土提供合适的温湿度养护，在温度较低甚至负温条件下的强度发展很慢甚至停止，无法在赶工的情况下达到预期的强度值，大大延误施工工期，同时对于输电工程的质量有着不可忽视的影响。

现有的低温早强剂多是研究用于0℃以上环境下的工民建混凝土，其一般都是引入了较多的硫酸盐类或者氯盐类，具有的特点是快早强但后期基本不会增长甚至出现一定的倒缩，且对于钢筋混凝土中的钢筋具有较大的腐蚀作用，而应用在输电工程混凝土，其要求是14d强度达到70％，而不仅仅要求前期混凝土的早强效果，同时还需要保证混凝土后期强度的增长趋势以及对于钢筋的保护能力能够使工程混凝土的耐久性能得到提升，现有的混凝土体系无法满足输电工程混凝土的要求。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供一种输电工程低温早强混凝土及制备方法，解决现有加入早强剂的混凝土对混凝土本身有损伤，后期性能不能持续增长容易造成倒缩，不能满足输电工程寒冷季节尤其是零下温度施工需求的问题。

技术方案：本发明所述的输电工程低温早强混凝土，其原料以质量份计包括：

硅酸盐水泥305～315份，粉煤灰40～45份，矿粉40～45份，水160～170份，细骨料760～770份，粗骨料1050～1060份，减水剂4.0～4.5份，亚硝酸钠7.5～13.5份，三乙醇胺0.10～0.20份。

其中，所述硅酸盐水泥为42.5级普通硅酸盐水泥、52.5级普通硅酸盐水泥中的任一种。

所述粉煤灰为二级及以上粉煤灰。

所述的矿粉为S95级及以上矿粉。

所述细骨料为河砂和机制砂中的任一种。

所述粗骨料粒径范围为5mm～25mm。

所述减水剂为聚羧酸型高效减水剂，减水率为20％。

本发明所述的输电工程低温早强混凝土的制备方法，包括以下步骤：

(1)将硅酸盐水泥、粉煤灰、矿粉、亚硝酸钠、三乙醇胺按比例称取加入强制搅拌机中，在30～35r/min的条件下搅拌30s～40s；

(2)加入按比例称取的粗骨料和细骨料继续搅拌60s～90s，将水、减水剂同时加入搅拌机中搅拌150s～180s后即可得到输电工程低温早强混凝土。

技术机理：本申请中合适配比的亚硝酸钠和三乙醇胺形成低温早强剂，这种低温早强剂只在低温情况下表现较好的早强作用，不会令混凝土的后期强度产生倒缩，是利用三乙醇胺的有机小分子的团絮作用和亚硝酸钠无机盐的降低冰点以及离子效应，加快水泥水化反应进行，放出较多的热量促进强度的快速增长，加入合适比例的聚羧酸减水剂与亚硝酸钠、三乙醇胺，使得减水剂与早强剂的作用不冲突，能发挥协同作用。

有益效果：本发明能够满足输电工程基础混凝土结构在-5℃～5℃且龄期14d时能达到混凝土设计强度的70％，组分中压硝酸根在低温下能够更好的发挥早强作用，在常温下效果就不明显了；而三乙醇胺是加速水和水泥的接触反应，二者之间的促进效果不冲，随着龄期的延长，输电工程低温早强混凝土的强度能保持持续性增长而不产生倒缩，具有良好的耐久性能，不仅在一定程度上解决了输电工程工期短而紧的问题，还降低了为混凝土提供升温养护的费用，延长了输电工程混凝土寿命，减少了资源浪费。

附图说明

具体实施方式

为了更好的理解本发明，下面结合实施例对本发明作进一步说明。

实施例1

一种输电工程低温早强混凝土，其原料以质量份计包括：普通硅酸盐425水泥315份、二级粉煤灰40份、S95级矿粉40份、水165份、中砂765份、5mm～25mm碎石1050份、聚羧酸高性能减水剂4.0份、亚硝酸钠7.5份、三乙醇胺0.10份。

实施例2

一种输电工程低温早强混凝土，其原料以质量份计包括：普通硅酸盐425水泥315份、二级粉煤灰40份、S95级矿粉40份、水165份、中砂765份、5mm～25mm碎石1050份、聚羧酸高性能减水剂4.0份、亚硝酸钠9.5份、三乙醇胺0.13份。

实施例3

一种输电工程低温早强混凝土，其原料以质量份计包括：普通硅酸盐425水泥315份、二级粉煤灰40份、S95级矿粉40份、水165份、中砂765份、5mm～25mm碎石1050份、聚羧酸高性能减水剂4.0份、亚硝酸钠11.5份、三乙醇胺0.16份。

实施例4

一种输电工程低温早强混凝土，其原料以质量份计包括：普通硅酸盐425水泥315份、二级粉煤灰40份、S95级矿粉40份、水165份、中砂765份、5mm～25mm碎石1050份、聚羧酸高性能减水剂4.0份、亚硝酸钠13.5份、三乙醇胺0.20份。

实施例1-4的输电工程低温早强混凝土的制备过程如下：

将普通硅酸盐水泥、粉煤灰、矿粉、亚硝酸钠、三乙醇胺按比例称取加入强制搅拌机中，在速率为30～35r/min的条件下搅拌30～40s，然后加入按比例称取的普通粗骨料、普通细骨料继续搅拌60s～90s，将水、聚羧酸高性能减水剂同时加入搅拌机中搅拌150s～180s后即可得到输电工程低温早强混凝土。

本发明中的亚硝酸盐不仅在低温环境下起到防冻的作用，同时会与钢筋氧化还原反应生成一层钝化膜减少钢筋腐蚀，而三乙醇胺的掺入能够快速提高混凝土的水化反应加快水化速率。

对照组1是未掺加减水剂、亚硝酸钠以及三乙醇胺，而对照组2则是未掺加亚硝酸钠与三乙醇胺，对照组试验的其它原料组分相同，之后对实施例1-4制备的电工程低温早强混凝土大小为100*100*100mm立方体块按照GB/T 50081-2019《混凝土物理力学性能试验方法标准》在室外温度为-5℃、5℃和20℃的条件下分别进行抗压强度测试，具体测试结果如表1、表2和表3所示。

表1输电工程低温(-5℃)早强混凝土抗压强度

表2输电工程低温(5℃)早强混凝土抗压强度

表3输电工程低温(20℃)早强混凝土抗压强度

由表1和表2的试验结果可知加入合适配比的减水剂、亚硝酸钠和三乙醇胺对低温环境下输电工程混凝土的强度发展起到了重要作用，在-5℃和5℃的外部条件下都能满足输电工程基础混凝土结构龄期14d时能达到混凝土设计强度的70％要求，而5℃的外部且不需额外养护措施条件下发展14d时都能达到设计强度的90％以上；同时随着龄期的延长混凝土的强度保持持续性增长而不产生倒缩，具有良好的耐久性能。

在-5℃的外部条件下，相较于对照组1，引入合适掺量的亚硝酸钠和三乙醇胺在14d龄期时抗压强度提升了340％以上；在5℃的外部条件下，相较于对照组1，引入合适掺量的亚硝酸钠和三乙醇胺在14d龄期时抗压强度提升了80％以上；而在20℃的外部条件下，相较于对照组1，引入合适掺量的亚硝酸钠和三乙醇胺在14d龄期时仅抗压强度提升了约5％。随着温度的提高，一方面是亚硝酸钠的作用被削弱，另一方面是由于亚硝酸钠和三乙醇胺的掺入会导致混凝土的水分蒸发速率加快，致使工作性能变差，进而其抗压强度的提升受到了影响。

本发明的输电工程低温早强混凝土在-5℃和5℃的效果优异且成本较低，加入的聚羧酸减水剂和亚硝酸钠、三乙醇胺的比例控制在合适范围内，不会发生作用效果冲突。混凝土前期早强且后期不倒缩，亚硝酸钠不仅能够在低温下发挥防冻早强作用(离子消耗促进水化反应)，还能与钢筋反应在表面生成一层保护膜，而三乙醇胺也能加速水和水泥的接触反应，二者之间选择合适的配比复掺协同促进，可以满足低温环境下混凝土14d强度达到70％且能保持持续增长。