(6813)--极端环境下长寿命混凝土用化学外加剂的研究.pdf

科技导航 Science & Technology 极端环境下长寿命混凝土用化学外加剂的 研究 摘　要：极端环境给混凝土生产制备和结构安全运行带来严峻挑战，一方面影响混凝土的含气量、凝结时间和保 坍性能，造成无法正常施工；另一方面在混凝土内部产生原始缺陷，引发微裂缝，严重影响结构混凝土的耐久性和 服役寿命。本文介绍了严寒、中子辐照和高原低气压三类极端环境下混凝土制备技术难点，以及针对性研发的调 粘稳泡功能材料、调凝材料和新型引气剂等3种化学外加剂的性能和示范应用实例。 关键词：极端环境；耐辐照；高性能混凝土；外加剂 0℃～-20℃负温环境下混凝土的制备与施工，更低温度 引言 的严寒环境下混凝土施工技术规范尚为空白；高原高海 混凝土材料的发展趋势是长寿命、高性能化。国内外 拔低气压条件下引气和稳泡困难，混凝土泵送施工困难 在混凝土耐久性设计理论和高性能混凝土制备技术方面 且抗冻耐久性差；海洋核电站乏燃料处置容器要求耐高 已取得突破，积累了在常规环境条件下设计、制备和建设 温、耐辐照。现有经验和技术不足以支撑未来极端环境 长寿命混凝土结构的经验。如：世界最长悬索桥—日本 下混凝土工程的施工建设。 明石大桥（建设期1988年～1998年，设计寿命100年）、世 中国建筑材料科学研究总院有限公司牵头组织23个 界最长跨海大桥—港珠澳大桥（建设期2009年～2016 国内混凝土耐久性研发与应用优势单位共同完成了国家 年，设计寿命120年）、速度最快高铁线路—京沪高速 重点研发计划项目“极端环境下长寿命混凝土制备及应 铁路（建设期2008年～2011年，设计寿命100年）、最长冰 用技术”（编号2017YFB0309900），项目执行期是2017 覆水域大桥—加拿大联邦大桥（建设期1993年～1997 年7月至2021年6月。项目针对不同极端环境，开展了系统 年，设计寿命120年）等举世瞩目的重大工程。 研究工作，包括：（1）混凝土水化产物、微结构形成与稳 中国工程建设现状是数量多、体量大，而且对质量 定机制；（2）混凝土微结构损伤、劣化机理与修复机制； 和安全性要求高，是长寿命混凝土研究和工程应用的 （3）混凝土微结构优化与调控技术；（4）混凝土性能表 焦点地区。工程建设趋势是不断向严寒、海洋离岸、高 征与评价技术；（5）钢筋混凝土多重防护技术；（6）混凝 辐射、高原等极端环境和地域拓展。现有规范只能指导 土损伤修复技术。在对极端环境混凝土耐久性理论和共 性关键技术进行研究后，相关成果在20多个国家重点工 收稿日期：2021-8-3 程中进行了示范应用。 CHINA CONCRETE 2021.09 NO.147 34 Science & Technology 科技导航 本文介绍该项目研发的部分新型功能材料及混凝土 组分（如椰子油和脂肪酸）的主要作用是定向附着在液 关键技术。包括严寒、中子辐射和高原低气压三类极端 膜表面，增加气泡液膜的强度和柔韧性，提高气泡抵抗 环境条件下混凝土制备技术难点，配套研发的调粘稳泡 外力破坏的能力；浆体增强组分（如磨细石灰石粉）的主 功能材料、调凝材料和新型引气剂等3种化学外加剂的性 要作用是填充水泥颗粒间，提高浆体均匀稳定性和气泡 能和示范应用实例。 包裹能力，促进水化和浆体屈服应力快速增长，阻止气 泡上浮破灭。 1 严寒环境高耐久混凝土用调粘稳泡功能材料 调粘稳泡功能材料的技术效果显著，混凝土抗离析 负温下混凝土强度发展慢，易出现早期缺陷，寒区 性能提高