CN111978057A - 一种早强高强复合型胶凝材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种早强高强复合型胶凝材料及其制备方法，属于胶凝材料技术领域。本发明包括复合水泥组分80‑100份，改性材料20.6‑26.5，改性材料包括如下组分：早强组分1.6‑2份，增强、抑收缩组分18‑23份，减水组分1‑1.5份。本发明制备的一种早强高强复合型胶凝材料具有早强，高强的优秀力学性能，制备工艺简单，具有广阔的市场前景，后期强度较高且混凝土自收缩较小，并且可以显著提高水泥混凝土的早期强度，进一步扩大水泥型胶结料的使用范围，制备工艺简单，成本低且对环境友好，在实际加工利用中适应性很强。

Description

一种早强高强复合型胶凝材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及胶凝材料技术领域，更具体地说，涉及一种早强高强复合型胶凝材料及其制备方法。

背景技术

水泥是目前世界上应用范围最广的胶凝材料。然而，随着社会的进步、经济的发展，传统的一般性水泥等胶凝材料越来越无法满足社会的需求。比如在抗险救灾，军事领域，快速修复及重大基础建设等工程领域需要在极短时间内完工并达到预期性能强度要求，故而传统单一的一般性水泥胶凝材料不可能适用于此类工程中。

近年来，随着此类问题的日益凸显，国内外学者在克服传统单一性水泥胶凝材料凝结时间长等技术瓶颈上做了大量的研究。虽然有些专家学者已经研制出了一些相对早强型水泥胶凝材料，但是在其性能方面大多都存在着两个主要问题：一方面早期强度形成较快，但是后期强度会收缩，且其耐久性能较差；另一方面，由于水泥水化速度较快，自收缩大，易出现裂缝。例如，专利CN105330180A涉及了一种早强型低热硅酸盐水泥及其制备方法，该专利提供的早强型水泥由水泥熟料与石膏组成，水泥胶砂试验3d抗压强度为17MPa～21MPa，7d抗压强度为28MPa～31MPa，28天抗压强度为51MPa～59MPa。但是，由于此类方法制备的硅酸型水泥胶结料早期强度相较于常规硅酸盐水泥并不具备明显优势，而且其28d强度也与常规硅酸盐水泥相差无几；此外，专利CN102115320A涉及一种超早强砂浆，其原料由水泥、骨料、缓凝剂、减水剂、缓凝剂组成，制备的水泥胶砂2h抗压强度为20MPa，28天抗压强度为60MPa。由于此类方法制备的早强型水泥胶结料凝结速度过快，并不利于现场施工，且后期易产生收缩裂缝。而专利CN107721214A公开了一种高铁铝酸盐-贝利特-硫铝酸盐水泥熟料及其制备方法，水泥熟料的制备需要经过烘干、破碎、粉磨、压制试块、高温煅烧等一系列程序才可达到预期效果。

综上所述，当下方法制备的早强、高强型胶凝材料仍存在收缩大、后期强度不足、生产工艺繁琐等问题，极大地降低了此类新型胶凝材料的服务质量及其推广应用范围。为此，我们提出一种制备工艺简单的早强高强复合型胶凝材料及其制备方法。

发明内容

1.发明要解决的技术问题

针对现有技术存在的缺陷与不足，本发明提供了一种早强高强复合型胶凝材料及其制备方法，本发明制备的一种早强高强复合型胶凝材料具有早强，高强的优秀力学性能，制备工艺简单，具有广阔的市场前景，制备工艺简单，成本低且对环境友好，在实际加工利用中适应性很强。

2.技术方案

为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：

本发明的一种早强高强复合型胶凝材料，其特征在于：包括复合水泥组分80-100份，改性材料20.6-26.5，改性材料包括如下组分：早强组分1.6-2份，增强、抑收缩组分18-23份，减水组分1-1.5份。

进一步地，所述的复合水泥组分为普通硅酸盐水泥60-65份、硫铝酸盐水泥20-35份，复合水泥组分为早强高强复合型胶凝材料的主要成分，强度由复合水泥组分经水化反应所形成。

进一步地，所述的早强组分为碳酸锂、六方氮化硼、甲酸钙中的任意一种或几种，早强组分是提高早强高强复合型胶凝材料水化反应速率的主要成分，大幅降低混合料强度的形成时间。

进一步地，所述的增强、抑收缩组分为粉煤灰、硅灰、纳米碳酸钙中的任意一种或几种，增强、抑收缩组分是提高早强高强复合型胶凝材料后期强度及降低混合料收缩的主要成分，增强、抑收缩组分可均匀的分散至混合料内部空隙中，提高混合料的密实性，并在后期提供辅助性强度，防止混合料出现后期强度收缩的问题。

进一步地，所述的减水组分为聚羧酸型减水剂、密胺型减水剂中的任意一种或两种，减水组分是提高早强高强型复合型胶凝材料的施工和易性，降低水灰比，进而提高混合料的强度。

一种早强高强复合型胶凝材料的制备方法，其步骤为：

步骤一：称取低碱度硫铝酸盐水泥、普通硅酸盐水泥，混合、搅拌均匀；

步骤二：称取早强组分，混合、搅拌均匀；

步骤三：称取增强、抑收缩组分，混合、搅拌均匀；

步骤四：称取减水组分，混合、搅拌均匀；

步骤五：将上述各组分混合、搅拌均匀，即可制备出早强高强复合型胶凝材料。

3.有益效果

采用本发明提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：

本发明制备的一种早强高强复合型胶凝材料具有早强，高强的优秀力学性能，制备工艺简单，具有广阔的市场前景，后期强度较高且混凝土自收缩较小，并且可以显著提高水泥混凝土的早期强度，进一步扩大水泥型胶结料的使用范围，制备工艺简单，成本低且对环境友好，在实际加工利用中适应性很强。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的描述：

实施例1

本实施例的一种早强高强复合型胶凝材料，包括复合水泥组分80-100份，改性材料20.6-26.5，改性材料包括如下组分：早强组分1.6-2份，增强、抑收缩组分18-23份，减水组分1-1.5份。

复合水泥组分为普通硅酸盐水泥60-65份、硫铝酸盐水泥20-35份，复合水泥组分为早强高强复合型胶凝材料的主要成分，强度由复合水泥组分经水化反应所形成。

早强组分为碳酸锂、六方氮化硼、甲酸钙中的任意一种或几种，早强组分是提高早强高强复合型胶凝材料水化反应速率的主要成分，大幅降低混合料强度的形成时间。

增强、抑收缩组分为粉煤灰、硅灰、纳米碳酸钙中的任意一种或几种，增强、抑收缩组分是提高早强高强复合型胶凝材料后期强度及降低混合料收缩的主要成分，增强、抑收缩组分可均匀的分散至混合料内部空隙中，提高混合料的密实性，并在后期提供辅助性强度，防止混合料出现后期强度收缩的问题。

减水组分为聚羧酸型减水剂、密胺型减水剂中的任意一种或两种，减水组分是提高早强高强型复合型胶凝材料的施工和易性，降低水灰比，进而提高混合料的强度。

一种早强高强复合型胶凝材料的制备方法，其步骤为：

步骤一：称取低碱度硫铝酸盐水泥35质量份、普通硅酸盐水泥65质量份，混合、搅拌均匀；

步骤二：称取早强组分，分别称取碳酸钾1质量份，六方氮化硼1质量份，混合、搅拌均匀；

步骤三：称取增强、抑收缩组分，分别称取一级粉煤灰(1250目)15质量份，硅灰(1250目)8质量份，混合、搅拌均匀；

步骤四：称取减水组分，称取聚羧酸高效减水剂1.5质量份，混合、搅拌均匀；

步骤五：将上述各组分混合、搅拌均匀，即可制备出早强高强复合型胶凝材料。

参照国家规范JTGE30-2005《公路工程水泥及水泥混凝土试验规程》T0506-2005水泥胶砂强度检验方法(ISO法)测试由早强高强复合型胶凝材料制备的水泥胶砂强度，并设置由普通硅酸盐水泥制备的水泥胶砂对照组，试验结果如下表所示。

表1实施案例1水泥胶砂抗压强度对比表

实施例2

按照实施案例一的试验方式，按照下述配合比进行试验：一种早强高强复合型胶凝材料及其制备方法，其步骤为：

步骤一：称取低碱度硫铝酸盐水泥20质量份、普通硅酸盐水泥60质量份，混合、搅拌均匀；

步骤二：称取早强组分，称取碳酸钾1.6质量份，混合、搅拌均匀；

步骤三：称取增强、抑收缩组分，分别称取一级粉煤灰(1250目)10质量份，纳米碳酸钙8质量份，混合、搅拌均匀；

步骤四：称取减水组分，称取聚羧酸高效减水剂1质量份，混合、搅拌均匀；

步骤五：将上述各组分混合、搅拌均匀，即可制备出早强高强复合型胶凝材料。

试验结果如下表所示：

表2实施案例2水泥胶砂抗压强度对比表

实施例3

按照实施案例一的试验方式，按照下述配合比进行试验：一种早强高强复合型胶凝材料及其制备方法，其步骤为：

步骤一：称取低碱度硫铝酸盐水泥22质量份、普通硅酸盐水泥62质量份，混合、搅拌均匀；

步骤二：称取早强组分，称取六方氮化硼0.5质量份，甲酸钙1.5质量份，混合、搅拌均匀；

步骤三：称取增强、抑收缩组分，分别称取硅灰(1250目)10质量份，纳米碳酸钙10质量份，混合、搅拌均匀；

步骤四：称取减水组分，称取密胺型高效减水剂1.3质量份，混合、搅拌均匀；

步骤五：将上述各组分混合、搅拌均匀，即可制备出早强高强复合型胶凝材料。

试验结果如下表所示：

表3实施案例3水泥胶砂抗压强度对比表

由上述试验结果可知，标准养护12h时，由复合型胶凝材料制备的水泥胶砂强度相较于由普通硅酸盐水泥制备的水泥胶砂抗压强度平均增长了459.9％；当标准养护28d后，由复合型胶凝材料制备的水泥胶砂强度，相较于由普通硅酸盐水泥制备的水泥胶砂抗压强度平均增长了56.2％。

综上所述，本发明制备的一种早强高强复合型胶凝材料具有早强，高强的优秀力学性能，制备工艺简单，具有广阔的市场前景。

本发明制备得出的早强高强型复合型胶凝材料后期强度较高且混凝土自收缩较小，可以显著提高水泥混凝土的早期强度，进一步扩大水泥型胶结料的使用范围，制备工艺简单，成本低且对环境友好，在实际加工利用中适应性很强。

以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，实际的方法并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种早强高强复合型胶凝材料，其特征在于：包括复合水泥组分80-100份，改性材料20.6-26.5，改性材料包括如下组分：早强组分1.6-2份，增强、抑收缩组分18-23份，减水组分1-1.5份。

2.根据权利要求1所述的一种早强高强复合型胶凝材料，其特征在于：所述的复合水泥组分为普通硅酸盐水泥60-65份、硫铝酸盐水泥20-35份，复合水泥组分为早强高强复合型胶凝材料的主要成分，强度由复合水泥组分经水化反应所形成。

3.根据权利要求1所述的一种早强高强复合型胶凝材料，其特征在于：所述的早强组分为碳酸锂、六方氮化硼、甲酸钙中的任意一种或几种，早强组分是提高早强高强复合型胶凝材料水化反应速率的主要成分，大幅降低混合料强度的形成时间。

4.根据权利要求1所述的一种早强高强复合型胶凝材料，其特征在于：所述的增强、抑收缩组分为粉煤灰、硅灰、纳米碳酸钙中的任意一种或几种，增强、抑收缩组分是提高早强高强复合型胶凝材料后期强度及降低混合料收缩的主要成分，增强、抑收缩组分可均匀的分散至混合料内部空隙中，提高混合料的密实性，并在后期提供辅助性强度，防止混合料出现后期强度收缩的问题。

5.根据权利要求1所述的一种早强高强复合型胶凝材料，其特征在于：所述的减水组分为聚羧酸型减水剂、密胺型减水剂中的任意一种或两种，减水组分是提高早强高强型复合型胶凝材料的施工和易性，降低水灰比，进而提高混合料的强度。

6.一种早强高强复合型胶凝材料的制备方法，其特征在于：其步骤为：

步骤一：称取低碱度硫铝酸盐水泥、普通硅酸盐水泥，混合、搅拌均匀；

步骤二：称取早强组分，混合、搅拌均匀；

步骤三：称取增强、抑收缩组分，混合、搅拌均匀；

步骤四：称取减水组分，混合、搅拌均匀；

步骤五：将上述各组分混合、搅拌均匀，即可制备出早强高强复合型胶凝材料。