[发明专利]一种低碳混凝土管片

说明书

本发明提供了一种包括管片本体和设置在所述管片本体内的钢筋笼，所述管片本体的材料为低碳混凝土，所述低碳混凝土包括以下原料：胶凝材料、骨料、减水剂和水，所述胶凝材料包括γ‑C₂S和水泥。本发明低碳混凝土管片在中添加了碳化活性胶凝材料γ‑C₂S，在低碳混凝土管片服役的过程中，γ‑C₂S能够长期吸收CO₂，水泥中的Ca(OH)₂和γ‑C₂S与CO₂生成了CaCO₃类的矿物，这些矿物逐渐填充到混凝土结构的孔隙中去，减少混凝土材料的比表面积，因此碳化过程能够增强混凝土结构的力学性能的同时，还能通过致密的结构阻碍有害离子的进入，增加了低碳混凝土管片的耐久性。

技术领域

本发明涉及隧道施工材料技术领域，具体而言，涉及一种低碳混凝土管片。

背景技术

管片广泛应用于隧道施工，作为最内层的支撑结构，承担着隧道中的土压力和地下水压力。现有的管片多为钢筋混凝土结构，每制备一片管片需要消耗大量的水泥、钢材等原材料，意味着排放大量的CO₂，为社会和自然带来极大的负面影响。

另外混凝土制品在服役的过程中其内部的水泥石会与环境中的CO₂发生反应而生成碳酸盐类的产物，这些产物填充到水泥中的孔隙中，使得混凝土的结构越发致密，提高混凝土制品的力学性能和耐久性，这便是一种碳化反应。碳化反应进行的过程中也会造成混凝土的中性化，对钢筋的钝化膜造成破坏，由于空气中CO₂含量很低，导致碳化反应极其缓慢，目前碳化反应对混凝土材料造成的破坏常常被人们忽视。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是如何减少管片的 CO₂排放以及提高管片的力学性能和耐久性。

本发明提供一种低碳混凝土管片包括管片本体和设置在所述管片本体内的钢筋笼，所述管片本体的材料为低碳混凝土，所述低碳混凝土包括以下原料：胶凝材料、骨料、减水剂和水，所述胶凝材料包括γ-C₂S和水泥。

本发明低碳混凝土管片在中添加了碳化活性胶凝材料γ-C₂S，在低碳混凝土管片服役的过程中，γ-C₂S能够长期吸收CO₂，水泥中的Ca(OH)₂和γ- C₂S与CO₂生成了文石、球霰石和方解石等CaCO₃类的矿物，这些矿物逐渐填充到混凝土结构的孔隙中去，减少混凝土材料的比表面积，因此碳化过程能够增强混凝土结构的力学性能的同时，还能通过致密的结构阻碍有害离子的进入，增加了低碳混凝土管片的耐久性。另外由于碳化作用可以对混凝土进行强化，管片在设计时可以减少混凝土用量，降低成本的同时，进一步减少了CO₂的排放。

进一步地，所述低碳混凝土净吸收CO₂量为20～90kg/m³。低碳混凝土在搅拌过程中或是养护过程中吸收环境中的CO₂，完成混凝土的初步碳化，并在服役的过程中持续吸收空气中的CO₂，初步碳化增强了混凝土结构的力学性能和耐久性，在设计时可以适当减少原材料的使用量，节约成本的同时减少了CO₂的排放。