【混凝土科技獎(jiǎng)】水化熱抑制劑的研發(fā)與應(yīng)用研究

2021年度中國混凝土與水泥制品協(xié)會(huì)混凝土科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)已經(jīng)啟動(dòng)，歡迎業(yè)內(nèi)企事業(yè)單位及從業(yè)人員，持續(xù)關(guān)注協(xié)會(huì)官方公眾號(hào)【混凝土科技獎(jiǎng)】的相關(guān)信息。

2020年度中國混凝土與水泥制品協(xié)會(huì)

混凝土科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)?科技進(jìn)步類

獲獎(jiǎng)項(xiàng)目展示

2020年度中國混凝土與水泥制品協(xié)會(huì)混凝土科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)工作于2020年6月啟動(dòng)，至12月圓滿完成。報(bào)名期間共收到有效申報(bào)項(xiàng)目61項(xiàng)。經(jīng)過專家評(píng)審委員會(huì)的初評(píng)及終評(píng)，共計(jì)39個(gè)項(xiàng)目獲獎(jiǎng)，包括一等獎(jiǎng)2項(xiàng)、二等獎(jiǎng)15項(xiàng)、三等獎(jiǎng)22項(xiàng)，其中“科技進(jìn)步類”13項(xiàng)、“基礎(chǔ)理論類”2項(xiàng)、“技術(shù)革新類”24項(xiàng)。

三等獎(jiǎng)項(xiàng)目：水化熱抑制劑的研發(fā)與應(yīng)用研究

主要完成單位：武漢三源特種建材有限責(zé)任公司

主要完成人：劉虎、張盛林、陳作獾

項(xiàng)目概況

國內(nèi)外學(xué)者對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)裂縫進(jìn)行調(diào)查分析發(fā)現(xiàn)，混凝土結(jié)構(gòu)中由非荷載引起的“非荷載裂縫”約占裂縫總數(shù)的80%，其中混凝土的收縮裂縫又在“非荷載裂縫”中占大部分。收縮裂縫主要是由于混凝土收縮變形受到約束引起的，溫度變化是導(dǎo)致混凝土收縮變形是其主要因素之一。

水泥水化熱是混凝土早期溫度變化的主要原因。混凝土的導(dǎo)熱能力很低，混凝土早期水化放出的熱量聚集在混凝土內(nèi)部不易散失。在升溫階段，1～2d內(nèi)部溫度急劇升高，有時(shí)溫升高達(dá)50℃以上；在降溫階段，混凝土內(nèi)部溫度降到環(huán)境溫度，產(chǎn)生較大的收縮應(yīng)力。當(dāng)收縮應(yīng)力大于混凝土的抗拉強(qiáng)度時(shí)，混凝土表面會(huì)產(chǎn)生裂縫。為了保證混凝土工程的質(zhì)量，除在施工時(shí)采取適當(dāng)?shù)慕禑岽胧┩?，還須對(duì)所用水泥的水化熱進(jìn)行調(diào)控。

針對(duì)混凝土溫度裂縫問題以及降低水化溫升的工程需求，項(xiàng)目完成單位進(jìn)行了水化熱抑制劑及相關(guān)產(chǎn)品技術(shù)的研發(fā)。本項(xiàng)目研發(fā)的水化熱抑制劑廣泛應(yīng)用于混凝土結(jié)構(gòu)，其抑制初始溫升的性能良好，在建筑行業(yè)領(lǐng)域有著良好的應(yīng)用前景。該材料在水泥堿性溶液中不斷溶解-吸附于水泥顆粒表面，待水泥中C3A反應(yīng)完成后，明顯抑制水泥顆粒中C3S的1～2d的水化速率，有效調(diào)控水泥加速期的水化歷程，避免了集中放熱，并降低早期放熱速率，從而降低混凝土內(nèi)部溫升、內(nèi)外溫差，防控混凝土早期溫度裂縫的產(chǎn)生，進(jìn)而降低混凝土開裂風(fēng)險(xiǎn)。

水泥7d水化熱曲線

水化熱抑制劑對(duì)混凝土絕熱溫升的影響

主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)

1.開發(fā)了一種新型混凝土外加劑——水化熱抑制劑

可有效降低混凝土內(nèi)部溫升，減少混凝土早期溫度裂縫數(shù)量，提高混凝土中后期強(qiáng)度，起到良好的溫控抗裂效果。

2.形成了水化熱抑制劑試配指南

對(duì)工程應(yīng)用數(shù)據(jù)進(jìn)行總結(jié)，規(guī)范水化熱抑制劑的應(yīng)用方式。

3.發(fā)明了一種水泥砂漿水化熱溫升測(cè)量裝置

該裝置包括溫度采集儀、保溫盒和測(cè)溫線，可以避免因小體積水泥砂漿熱量散失比較多溫升曲線不明顯，使得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)差異性大的問題，利于試驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析。使用該裝置直接對(duì)水泥砂漿水化熱溫度進(jìn)行測(cè)量，測(cè)試時(shí)間短，數(shù)據(jù)結(jié)論對(duì)混凝土試驗(yàn)具有指導(dǎo)意義。裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，對(duì)人力、原材料需求少，很適合試驗(yàn)室試驗(yàn)配方多、結(jié)果快速出具的需求。

應(yīng)用效果

水化熱抑制劑應(yīng)用于水泥混凝土中，可在不改變混凝土原材料及施工工藝的情況下，減小開裂幾率，延長(zhǎng)工程服役壽命，是水泥混凝土行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要技術(shù)路線，該產(chǎn)品的穩(wěn)步發(fā)展有助于帶動(dòng)工程科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域、建筑材料行業(yè)、環(huán)境保護(hù)等的發(fā)展和進(jìn)步。

與傳統(tǒng)的有機(jī)類型外加劑相比，水化熱抑制劑是綠色環(huán)保型無機(jī)類產(chǎn)品，提升混凝土安全性能且無任何負(fù)面效應(yīng)，可減低或消除建筑工程對(duì)周圍環(huán)境及生態(tài)系統(tǒng)的負(fù)面影響，適用于各類易出現(xiàn)溫度裂縫的結(jié)構(gòu)，尤其適用于所處環(huán)境溫差大、腐蝕環(huán)境復(fù)雜，對(duì)混凝土抗裂要求嚴(yán)格的工程，應(yīng)用前景廣闊。該產(chǎn)品已在我國電建、水利、交通、工民建、核電軍工等領(lǐng)域的多個(gè)工程進(jìn)行應(yīng)用，諸多工程應(yīng)用表明，水化熱抑制劑能夠有效降低混凝土內(nèi)部溫升，減少混凝土早期裂縫數(shù)量。