[发明专利]一种用于热害隧道的自修复水泥

说明书

本发明涉及建筑材料技术领域，特别是涉及一种用于热害隧道的自修复水泥，包括以下按质量百分比计的原料：67~89.5%的组分A、10~20%的组分B、0~10%的黏土砖粉、0.5~2%的CaCO₃晶须和0~1%的保水剂；所述组分A和组分B均包括90~95%自修复水泥熟料和5~10%二水石膏；所述自修复水泥熟料包括20~30% C₃S、35~55% C₂S、1~3% C₃A、17~26% C₄AF和4~8% MgO；所述组分A的自修复水泥熟料中的方镁石的尺寸小于1μm；所述组分B的自修复水泥熟料中的方镁石的尺寸为3~5μm，47~69%的组分B的颗粒尺寸大于65μm。通过本自修复水泥，能有效防止衬砌混凝土早期结构损伤，后期裂缝宽和混凝土耐久性差问题。

技术领域

本发明涉及建筑材料技术领域，特别是涉及一种用于热害隧道的自修复水泥。

背景技术

我国新世纪四大工程之一——青藏铁路，是世界上海拔最高、线路最长的高原铁路，沿线高地温隧道初步统计有10座，地温范围在30～89℃范围内。受地质构造作用、施工等因素综合影响，隧道显示出明显的高地温特征，正洞及横洞均处在大范围的高温、超高温段，隧道初期支护和二次衬砌热害严重。热害引起隧道衬砌结构内外侧温差过大而出现混凝土开裂现象，从而影响结构耐久性，降低结构承载能力，甚至还可能引起隧道运营环境温度过高，恶化隧道运营环境

目前，高地温(超过50℃)隧道施工采用隔热衬砌，即在二次衬砌之前加隔热层和防水层，控制衬砌结构内外温差不大于15℃，解决内外温差问题。但隧道内温度仍有可能超过50℃。由于环境温度高，新浇筑混凝土会出现热膨胀、化学减缩、微管压力热质传输等不良现象，导致结构损伤，混凝土后期强度偏低；另外，在隧道高温度、低湿度条件下，硬化混凝土会出现干缩，导致微裂纹，影响结构耐久性；此外，隧道内空气中CO₂浓度比隧道外空气大一个数量级，混凝土碳化速度大大加快，引起的碳化收缩大。

为解决隧道热害造成衬砌混凝土不同龄期结构损伤问题，国内外已有大量研究成果出现。有工程参建单位将P.O42.5R水泥、粉煤灰、抗裂剂混合，利用水化速率与膨胀历程协同调控技术制备低收缩抗裂混凝土并应用于实体结构，但这项技术只是抑制了早期收缩开裂风险。国内利用石蜡、水玻璃、树脂等材料作为养护剂喷洒或涂刷于混凝土表面，可以有效防止混凝土内自由水的蒸发。据一些工程使用证明，石蜡不耐磨；树脂类养护剂易被水冲刷掉；水玻璃养护剂抗碳化能力较差；另外养护剂的喷洒时间必须在混凝土表面刚停止泌水时开始喷洒，过早或过迟喷洒，有可能造成混凝土表面结构疏松或龟裂。

基于青藏铁路隧道热害、CO₂浓度高、湿度变化大的特点，结合国内隧道热害混凝土研究现状，现有的热害隧道使用的水泥存在：衬砌混凝土早期结构损伤，后期裂缝宽和混凝土耐久性差的问题。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提出了一种用于热害隧道的自修复水泥，能有效解决衬砌混凝土早期结构损伤、后期裂缝宽和混凝土耐久性差问题，能减少混凝土早期开裂的风险，出现裂缝后能够缩小裂缝宽度，以保证隧道混凝土早期和长期功能的正常发挥。

本发明是通过采用下述技术方案实现的：

一种用于热害隧道的自修复水泥，其特征在于：包括以下按质量百分比计的原料：67～89.5％的组分A、10～20％的组分B、0～10％的黏土砖粉、0.5～2％的CaCO₃晶须和0～1％的保水剂；所述组分A和组分B均包括90～95％自修复水泥熟料和5～10％二水石膏；所述自修复水泥熟料包括20～30％C₃S、35～55％C₂S、1～3％C₃A、17～26％C₄AF和4～8％MgO；所述组分A的自修复水泥熟料中的方镁石的尺寸小于1μm；所述组分B的自修复水泥熟料中的方镁石的尺寸为3～5μm，47～69％的组分B的颗粒尺寸大于65μm。