CN112830697A - 一种激发c3s水化的复合胶凝材料 - Google Patents

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兰明章
裴天蕊
陈智丰
杨寒冰
任伟峰
王剑锋
崔素萍
王亚丽
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Abstract

一种激发C3S水化的复合胶凝材料涉及建筑材料领域，提供水化硬化快，早期强度优异的水泥基复合胶凝材料。该复合胶凝材料包括以下质量分数配制的原料：C3S单矿90％，高温石膏3％～8％，无水硫铝酸钙2％～7％。本发明通过无水硫铝酸钙、高温石膏、C3S的协同水化反应，加快C3S的水化，快速形成钙矾石和凝胶相并使得结构致密，从而在水泥的早期水化中达到较高的强度。

Description

一种激发C3S水化的复合胶凝材料
技术领域
本发明涉及建筑材料领域，尤其是涉及一种激发硅酸三钙(C3S)早强型复合胶凝材料。
背景技术
装配式建筑的推广应用对预制构件的快速生产提出了更高的要求，使得为了加快模具周转速率，提高企业生产效率，自然需要预制构件的早期强度尽快达标。目前预制构件养护最常用的办法是蒸汽养护，但是该方法能耗较大不环保，且易对构件造成热损伤，导致构件存在服役安全和服役寿命问题。
硅酸三钙是硅酸盐水泥中含量最多的矿物，是其强度的主要来源。无水硫铝酸钙矿物具有快硬、早强和膨胀的性能，是硫铝酸盐水泥的主要熟料矿物。石膏是一种重要的工业副产品，在高温加热后其晶体有超高活性，无水硫铝酸钙和高温石膏二者作为调控胶凝材料加入硅酸盐水泥中，会打破水泥化学反应平衡，促进并提高C3S的水化程度，实现C3S自身的早期快速水化，大大提高了硅酸盐水泥的早期强度，在一定程度上提高水泥的性能品质。
发明内容
本发明的目的在于发明一种用于激发C3S水化的复合胶凝材料，该复合胶凝材料具有超高的早期强度，可以使预制构件尽早脱模，减少预制构件模具周转周期。
本发明所制复合胶凝材料配料如下：
本发明的一种用于预制构件的早强型复合胶凝材料，其特征在于，包括以下质量分数配制的原料：：C3S单矿90％，高温石膏3％～8％，无水硫铝酸钙2％～7％。其中无水硫铝酸钙为实验室纯试剂烧制单矿，其纯度大于97.5％；高温石膏为硬石膏在450℃下经过高温炉煅烧2h所得。
所述用于预制构件的早强型复合胶凝材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、烧制无水硫铝酸钙单矿：将碳酸钙、三氧化二铝、硫酸钙粉末按照CaCO3：Al2O3：
Figure BDA0002906655640000021
的摩尔比比例混合，压片成型，在1350℃的高温下煅烧4h，在高温下迅速取出，鼓风急冷，于1min内冷却到室温，研磨至全部过200目筛；
步骤二、煅烧石膏：将硬石膏在450℃的温度下加热2h。
步骤三、按照预定的配比称量各组分，按照预定配比混合均匀。其中实验组A组是由高温石膏/无水硫铝酸钙＝2确定，由化学式
Figure BDA0002906655640000022
可知，当石膏与无水硫铝酸钙摩尔比为2时，可以完全生成钙矾石，熟料水化提供的碱性环境也会促进其水化。
本发明的具体效果：
本发明的用于激发C3S水化的复合胶凝材料，由无水硫铝酸钙和高温石膏两种组分混合配置而成，配料简单但是性能优异。无水硫铝酸钙与高温石膏自身水化的同时促进C3S的早期水化，其早期水化放热速率大大增加，水化加快，使其具有较高的早期强度。
附图说明
图1是摩尔比对C3S抗压强度的影响
图2是摩尔比对C3S水化放热速率的影响
图3是摩尔比对C3S水化放热量的影响
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细描述，但本发明的实施方式不限于此。
各实施例胶凝材料用量如下所示：
实施例1
高温石膏/无水硫铝酸钙摩尔比M＝2，其质量百分比为C3S90％，无水硫铝酸钙6.92％，高温石膏3.08％。
实施例2
高温石膏/无水硫铝酸钙摩尔比M＝5，其质量百分比为C3S90％，无水硫铝酸钙4.73％，高温石膏5.27％。
实施例3
高温石膏/无水硫铝酸钙摩尔比M＝8，其质量百分比为C3S90％，无水硫铝酸钙3.59％，高温石膏6.41％。
实施例4
高温石膏/无水硫铝酸钙摩尔比M＝11，其质量百分比为C3S90％，无水硫铝酸钙2.90％，高温石膏7.10％。
实施例中按照预定配比将C3S、高温石膏和无水硫铝酸钙搅拌均匀，置于净浆搅拌锅中，确定水灰比为0.35，先用慢搅拌(转速为140r/min)搅拌2min，停15s，再快搅拌(转速为280r/min)2min，在六联模中成型为20mm×20mm×20mm的净浆块，于3.5h后脱膜，置于水中在20℃下养护至规定龄期，在万能试验机上进行强度测试。
下述实施例中，水泥水化放热过程监测采用八通道等温量热仪，测试温度为30℃，实验试件为净浆，采用普通自来水，水胶比为0.5。
表1复合胶凝材料净浆强度
表1复合胶凝材料净浆强度
序号 4h 8h 12h 1d 3d 7d
对照组 0.035 0.42 1.6475 6.86 17.511 27.494
实施组M＝2 0.245 1.1894 5.4151 13.0566 20.027 49.903
实施组M＝5 0.215 0.953 5.3314 12.481 176.884 54.181
实施组M＝8 0.1625 0.9005 4.3474 9.4544 186.273 453.741
实施组 0.2625 1.6028 7.6605 19.7331 22.121 634.816

Claims (1)

1.一种用于C3S水化的早强型复合胶凝材料，其特征在于，包括以下质量分数配制的原料：C3S单矿90％，高温石膏3％～8％，无水硫铝酸钙2％～7％。
其中无水硫铝酸钙烧制方法为：将碳酸钙、三氧化二铝、硫酸钙粉末按照CaCO3：Al2O3：
Figure FDA0002906655630000011
的摩尔比比例混合，压片成型，在1350℃下煅烧4h，鼓风急冷，于1min内冷却到室温，研磨至全部过200目筛，
高温石膏为硬石膏在450℃下经过高温炉煅烧2h所得。
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