【混凝土科技獎】水化熱抑制劑的研發與應用研究

2021年度中國混凝土與水泥制品協會混凝土科學技術獎已經啟動，歡迎業內企事業單位及從業人員，持續關注協會官方公眾號【混凝土科技獎】的相關信息。

2020年度中國混凝土與水泥制品協會

混凝土科學技術獎?科技進步類

獲獎項目展示

2020年度中國混凝土與水泥制品協會混凝土科學技術獎工作于2020年6月啟動，至12月圓滿完成。報名期間共收到有效申報項目61項。經過專家評審委員會的初評及終評，共計39個項目獲獎，包括一等獎2項、二等獎15項、三等獎22項，其中“科技進步類”13項、“基礎理論類”2項、“技術革新類”24項。

三等獎項目：水化熱抑制劑的研發與應用研究

主要完成單位：武漢三源特種建材有限責任公司

主要完成人：劉虎、張盛林、陳作獾

項目概況

國內外學者對混凝土結構裂縫進行調查分析發現，混凝土結構中由非荷載引起的“非荷載裂縫”約占裂縫總數的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?；炷恋膶崮芰艿?，混凝土早期水化放出的熱量聚集在混凝土內部不易散失。在升溫階段，1～2d內部溫度急劇升高，有時溫升高達50℃以上；在降溫階段，混凝土內部溫度降到環境溫度，產生較大的收縮應力。當收縮應力大于混凝土的抗拉強度時，混凝土表面會產生裂縫。為了保證混凝土工程的質量，除在施工時采取適當的降熱措施外，還須對所用水泥的水化熱進行調控。

針對混凝土溫度裂縫問題以及降低水化溫升的工程需求，項目完成單位進行了水化熱抑制劑及相關產品技術的研發。本項目研發的水化熱抑制劑廣泛應用于混凝土結構，其抑制初始溫升的性能良好，在建筑行業領域有著良好的應用前景。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反應完成后，明顯抑制水泥顆粒中C3S的1～2d的水化速率，有效調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，從而降低混凝土內部溫升、內外溫差，防控混凝土早期溫度裂縫的產生，進而降低混凝土開裂風險。

水泥7d水化熱曲線

水化熱抑制劑對混凝土絕熱溫升的影響

主要創新點

1.開發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部溫升，減少混凝土早期溫度裂縫數量，提高混凝土中后期強度，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

對工程應用數據進行總結，規范水化熱抑制劑的應用方式。

3.發明了一種水泥砂漿水化熱溫升測量裝置

該裝置包括溫度采集儀、保溫盒和測溫線，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，使得實驗數據差異性大的問題，利于試驗數據的分析。使用該裝置直接對水泥砂漿水化熱溫度進行測量，測試時間短，數據結論對混凝土試驗具有指導意義。裝置結構簡單，操作方便，對人力、原材料需求少，很適合試驗室試驗配方多、結果快速出具的需求。

應用效果

水化熱抑制劑應用于水泥混凝土中，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，延長工程服役壽命，是水泥混凝土行業可持續發展的重要技術路線，該產品的穩步發展有助于帶動工程科學技術領域、建筑材料行業、環境保護等的發展和進步。

與傳統的有機類型外加劑相比，水化熱抑制劑是綠色環保型無機類產品，提升混凝土安全性能且無任何負面效應，可減低或消除建筑工程對周圍環境及生態系統的負面影響，適用于各類易出現溫度裂縫的結構，尤其適用于所處環境溫差大、腐蝕環境復雜，對混凝土抗裂要求嚴格的工程，應用前景廣闊。該產品已在我國電建、水利、交通、工民建、核電軍工等領域的多個工程進行應用，諸多工程應用表明，水化熱抑制劑能夠有效降低混凝土內部溫升，減少混凝土早期裂縫數量。