CN1128244A - 硫铝酸盐水泥专用缓凝剂 - Google Patents

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Abstract

本发明是在泵送快硬早强水泥混凝土使用的缓凝剂。其成分是对原有缓凝剂进行调整，增加了减水剂、抗冻剂，采用钢渣粉作为载体。本发明的缓凝剂除满足快硬早强硫铝酸盐水泥混凝土泵送法施工要求外，具有减水和低温的技术特性。能改善混凝土和易性，适用于快硬早强硫铝酸盐水泥混凝土冬季泵送法施工。

Description

硫铝酸盐水泥专用缓凝剂
本发明涉及使用酸和盐等材料作为混凝土的有效成分的外加剂。
硫铝酸盐水泥是中国建筑材料科学院水泥研究所在70年代研究出的新品种水泥。迄今尚未大面积推广应用，几个生产厂家规模都不大。
硫铝酸盐水泥具有凝结时间快(初凝25—30分钟，终凝约1小时)，早强高强等技术特性，特别适合于工期短、抢修、抢建工程中的混凝土施工。随着人们对硫铝酸盐水泥性能的认识不断深入，随着混凝土施工技术不断提高，硫铝酸盐水泥的应用范围日益广泛，据报导已用于桥梁检修、矿井坑道支护、预制构件生产和工业民用建筑中。但由于该水泥凝结时间快，配制的混凝土坍落度损失快，无法在大型混凝土工程中采用混凝土集中搅拌，罐车运输、输送泵浇注的方法施工。为此，我们发明了“泵送快硬早强水泥混凝土用的缓凝剂”(代号BS—3型)，专利申请号为93107532.7，使混凝土可控时间保持在2—3小时，满足了大型机械化泵送法混凝土施工的需要。
BS—3型缓凝剂虽然延长了混凝土凝结时间，保证了混凝土的可泵时间，但由于该缓凝剂只有缓凝作用，影响了混凝土早期强度，对于因缓凝引起的早期强度的损失不能给予有效的补偿。另外，该缓凝剂没有考虑到在混凝土在冬期施工中混凝土处于低负温情况下强度发展问题，从而限制了该缓凝剂在混凝土冬季施工中的应用。
本发明的目的就是为了克服上述的不足，发明一种硫铝酸盐水泥专用的抗冻缓凝剂。
本发明技术方案已经过试验而确定，其化学成分为(重量百分比)：
硼    酸：6—8％，
亚硝酸钠：40％—60％，
    木钙：5—8％，UNF2或UNF5：6—10％，
    钢渣粉：39—43％。
其中：硼酸主要起缓凝作用；
    木钙起减水、缓凝双重作用；
    亚硝酸钠起抗冻作用；
    UNF2或UNF5起减水作用，并增加混凝土
    和易性；
    钢渣粉起载体作用。
本发明的缓凝剂是粉状，在泵送硫铝酸盐水泥混凝土中的适宜惨量为水泥重量的2—5％。其具体惨量要根据不同标号、不同生产厂家的硫铝酸盐水泥，通过试验确定，可在混凝土搅拌过程中加入，或直接掺入水泥中使用。掺入量计量必须准确。用量稍小混凝土就可能在短时间内凝结，用量稍大又可能造成混凝土长时间不凝。在冬期施工中，混凝土搅拌用水温度不得超过60℃投料顺序是先加砂子、石子和水，然后再加水泥和缓凝剂，并适当延长混凝土搅拌时间1—2分钟。
本发明的缓凝剂对硫铝酸盐水泥混凝土既有缓凝作用，又有减水、抗冻和增加混凝土和易性的作用，可谓多效缓凝剂。既可在常温下硫铝酸盐水泥混凝土施工中应用，也可在冬期施工中应用。不受气温季节的限制，一年四季均可使用。
本发明的缓凝剂对硫铝酸盐水泥混凝土的缓凝作用见表一。由表一，本发明的缓凝剂用于天津苏县水泥厂生产的硫铝酸盐水泥配制的混凝土中，掺量为水泥重量的3—4％时，混凝土可泵时间为2.5—3小时；用于山西阳泉水泥厂生产的硫铝酸盐水泥配制的混凝土中掺量为水泥重量的2.5—3％时，混凝土可泵时间为3—4小时，可见本发明的缓凝剂对不同厂家生产的硫铝酸盐水泥配制的混凝土均能有效地起缓凝作用，使混凝土的可泵时间保持在2—3小时，满足了硫铝酸盐水泥混凝土泵送法施工的要求。
硫铝酸盐水泥几个生产厂家用的原料产地不同，成分各异，加之生产工艺条件控制的差别，致使不同生产厂家生产的硫铝酸盐水泥其凝结时间差异很大。根据我们的检验数据，天津蓟县水泥厂生产的硫铝酸盐水泥初凝时间大部分在20—30分钟，最短只有18分钟，终凝时间大部分在50—60分钟，而唐山特种水泥厂生产的硫铝酸盐水泥，初凝时间大部分在30—60分钟。由于不同厂家生产的硫铝盐水泥凝结时间的不同，使用本发明的缓凝剂时掺量不同。另外，根据我们的检验数据，即使是同一生产厂家，不同批号，不同标号的硫铝酸盐水泥其凝结时间差别也很大。因此，在使用本发明的缓凝剂时，应首先检验硫铝酸盐水泥的凝结时间，并通过试配硫铝酸盐水泥混凝土来确定本发明的缓凝剂的适宜掺量。
本发明的缓凝剂对硫铝酸盐水泥混凝土抗压强度的影响见表2。由表2本发明的缓凝剂在掺量范围内使用时，对硫铝酸盐水泥混凝土的抗压强度无显著影响。
使用本发明的缓凝剂配制的梳铝酸盐水泥泵送混凝土的力学性能见表3，由表3，使用本发明的缓凝剂配制的硫铝酸盐水泥混凝土的各项力学性能指标符合《混凝土结构设计规范》BGJ10— 89的要求。
使用本发明的缓凝剂配制的硫铝酸盐水泥混凝土在低温下养护，其抗压强度发展情况见表4，由表4。掺加本发明的缓凝剂的硫铝酸盐水泥混凝土在低温下(-10℃和-15℃)养护3天和7天，然后标准养护3天，其抗压强度与标准条件下养护3天和7天的的该混凝土的抗压强度无明显的差异。说明本发明的缓凝剂具有优良的抗冻性能。
综上所述，本发明的缓凝剂除具有93107532.7专利申请的缓凝剂的功能外，增加了减水抗冻性能。适用于不同厂家生产的不同标号的硫铝酸盐水泥。解决了在冬季低温下快硬早强硫铝酸盐水泥混凝土泵送法施工的技术难点。使快硬早强硫铝酸混凝土泵送法施工在低负温条件下也可进行。
实施例1、本发明的缓凝剂用于蓟县水泥厂生产的硫酸盐水泥配制的混凝土，当掺量为水泥重量的4—5％时，混凝土可泵时间要2—3.6小时。混凝土各项力学性能指标达到《混凝土结构设计规范》GBJ10—89的要求。在首钢冷轧工程施工中，采用本发明的缓凝剂配制蓟县水泥厂生产的硫铝酸盐水泥混凝土，约4000m3，使用效果良好。混凝土抗压强度经养护3天均达到设计标号，比普通水泥混凝土施工工期提前75天，节约费用7.2万元。
实施例2：本发明的缓凝剂用唐山特种水泥厂生产的硫铝酸盐水泥配制的混凝土。当掺量为水泥重量的3—4％量，混凝土可泵时间在2.5—3小时。混凝土各项力学性能指标达到《混凝土结构设计规范》GBJ10—89的要求。在首钢矿山自备电站结构工程中，采用本发明的缓凝剂，配制唐山特种水泥厂生产的硫铝酸盐水泥混凝土约1000m3，使用效果良好。混凝土经3天养护其抗压强度均达到设计标号，节约费用1.8万元。
               BS-IV型复合外加剂对混凝土的缓凝作用
                                                                   表1
水泥批号(蓟县)   外加剂掺量(％)  可泵时间(小时)   水泥批号(厂家)   外加剂掺量(％) 可泵时间(小时)
C274     4     2.5     C002     5  3.5
 ″     4.5     2.5     C014     4  2.5
 ″     5     3.6     ″     5  2.8
C281     5     3.6     C012     4  2.25
C287     4     2.5     ″     5  2.5
 ″     5     3.5     C013     4  1.9
C291     5     2     ″     5  2.25
C001     3     2     雷庄01     3  2.5
 ″     4     3     ″  02     4  3
 ″     5     3.5     山西01     2.5  3
C002     3     1.5     ″  02     3  4
 ″     4     3
注：外加剂掺量以水泥用量的百分数计。
                           BS-IV型复合外加剂对硫铝砼抗压强度的影响
                                                                                                 表2
 水泥批号     外加剂掺量   水泥用量(KG/M)          标养强度  水泥批号  外加剂掺量    水泥用量(KG/M)       标养强度
    1天     3天     1天   3天
 C274     4.5％     380     22.9     29.3  C001  4％     380     29.0  46.7
  ″     4％     380     25.1     38.0  C002  4％      ″     25.0  31.8
  ″     5％     300     13.4     35.0  C287   ″     300     21.3  30.4
  ″     ″     360     19.7     30.7   ″   ″     360     21.9  32.4
  ″     ″     430     18.1     34.3   ″   ″     390     20.8  28.7
 C281     5％     300     18.1     26.6   ″   ″     430     21.6  30.2
  ″     ″     360     25.6     33.4   ″   ″     460     20.1  34.4
″ ″ 390 24.9 31.7 C014 4％ 380 24.8 36.7
  ″     ″     430     24.9     30.5  C012  4％     ″     24.4  36.3
 C287     ″     380     29.6   ″  5％     ″     27.1  36.3
 C291     ″     380     26.3  C013  4％     ″     25.0  42.6
 C287     4％     380     20.0     3  7   ″  5％     ″     25.6  31.1
                                 硫铝酸盐水泥泵送砼力学性能试验结果
                                                                                                         表3
试验编号 强度等级 砼材料组成(KG/M) 外加剂掺量 水灰比 砂率％ 力学指标(N/MM)
  立方体强度   轴压抗压     抗拉  抗折
 水泥  水  砂子  石子
9-37  C25  320  170  847  1072  3％ 0.53  44  36.7  29.1     2.1  4.3
9-17 C35 380 175 779 1072 3％ 0.46 42 43.2 35.4 2.9 5.7
    注：1.抗拉强度采用劈裂法测定；2.普通砼抗折强度为抗压强度的10-20％，这里与普通砼规律相符。
                             硫铝酸盐水泥砼在低温下强度发展情况表
                                                                                            表4
 试验编号            配合比(KG/M)    龄期(天) 养护 抗压强度
 水泥  水  砂子  石子  BS-4
 10-9  350  180  813  1072  3％     3 标准养护     32.3
 10-10  ″  ″  ″   ″  ″     7 ″  ″     39.1
 10-11  ″  ″  ″   ″  ″     3 -10℃养护3天     5.4
 10-12  ″  ″  ″   ″  ″     3＋3 ″   ″    再标养3天     33.5
 10-*13  ″  ″  ″   ″  ″     7 -10℃养护7天     13.3
 10-14  ″  ″  ″   ″  ″     7＋3 ″   ″    再标养3天     40.8
 10-15  ″  ″  ″   ″  ″     3 -15℃养护3天     0.7
 10-16  ″  ″  ″   ″  ″     3＋3 ″   ″    再标养3天     30.3
 10-17  ″  ″  ″   ″  ″     7 -15℃养护7天     0.76
 10-18  ″  ″  ″   ″  ″     7＋3 ″   ″    再标养3天     30.2

Claims (2)

1、一种混凝土有效成分的外加剂，特别适用于快硬早强硫铝盐水泥用的缓凝剂，其化学成分按重量百分比为：
    硼酸：6-8％，
亚硝酸钠：40％—60％，
   木钙：5—8％，UNF2或UNF5：6—10％，
 钢渣粉：39—43％。
2、按照权利要求1所述的混凝土有敏感成分的外加剂，特征在于快硬早强硫铝酸盐水泥混凝土中缓凝剂的用量为水泥重量的2—5％。
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