CN113213862B - 自流平超早强快硬材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了YeaN自流平超早强快硬材料及其制备方法，选取硅酸盐水泥(P.I或P.II)、快硬硫铝酸盐水泥(R·SAC)或快硬铁铝酸盐水泥(R·FAC)作为母材，复配超细硅灰、矿粉、粉煤灰，配置相适应的速凝剂和高分子聚合物提高流动性能，加快凝结硬化，满足15min自流平状态下抗压强度达到30MPa以上。
Description
技术领域
本发明涉及自流平超早强快硬材料及其制备方法，属于无机胶凝材料和混凝土外加剂领域。
背景技术
混凝土是当代建筑材料中最重要的土木工程材料之一，具有许多优点：原料丰富，价格低廉，生产工艺简单以及抗压强度高，耐久性好等，成为了当前机场跑道、高速公路、高架桥梁等许多重要的基础设施的主要建筑材料，这些基础设施一旦遭受毁伤破坏，将造成巨大直接或间接的经济损失，采用传统混凝土材料和工艺进行修复，不仅资金花费巨大，且长时间中断基础设施使用。在普通混凝土中，界面区的孔隙率高于水泥石的孔隙率，由于振动影响产生的微泌水形成的孔隙结构，气泡聚集以及界面区局部水灰比较大的情况比较严重；此外，常规混凝土当塌落度超过12cm时，容易造成混凝土离析。
自流平混凝土在浇注时仅靠自身重力无需经任何振捣二达到自动流平、密实成型，具有高流动性、高抗离析性、高填充性和良好的钢筋间隙通过性能以及良好的力学性能和耐久性能，减少施工噪音，防止因振捣不善出现的结构离析与质量事故，故其可以制造可易于泵送的新拌混凝土，不需要用于平整的振动操作并且不导致离析，且可以制造适于制造高质量玻璃的固化的和烧结的混凝土。但是现有技术中的自流平混凝土的自流平与材料凝结时间长之间存在很大矛盾：如大流动度与凝结时间长，抗压早期强度低的矛盾；大流动度、自流平自密实与短时间内粘结强度低的矛盾；早期水化热高易产生裂缝的技术难题；土壤固化剂耐水性技术难题。
发明内容
本发明克服了上述现有技术的不足，提供自流平超早强快硬材料及其制备方法，选取硅酸盐水泥(P.I或P.II)、快硬硫铝酸盐水泥(R·SAC)或快硬铁铝酸盐水泥(R·FAC)作为母材，复配超细硅灰、矿粉、粉煤灰，配置相适应的速凝剂和高分子聚合物提高流动性能，加快凝结硬化，满足15min自流平状态下抗压强度达到30MPa以上。
自流平超早强快硬材料，包括如下组分，按重量份计：
水泥56-75重量份、超细粉煤灰5-10重量份、硅灰5-15重量份、超细矿粉10-20重量份、速凝剂4-6重量份、高分子聚合物1-3重量份。
进一步的，上述水泥为硅酸盐水泥(P.I或P.II)、快硬硫铝酸盐水泥(R·SAC)、快硬铁铝酸盐水泥中的一种。
进一步的，上述速凝剂包括如下组分，按重量份计：
20-25份Na2CO3、8-10份CaN2O6、20-24份助剂、0.1-0.2份聚乙二醇、15-20份苯丙改性FX7000可分散乳胶粉、20-22份早强型8020D羧酸高性能减水剂、3-5份羟丙基甲基纤维素醚HPMC。
进一步的，上述助剂为KH2PO4、FeSO4、MgO按照质量比为(1-2):(0.5-1):(7-10)的比例混合。
进一步的，上述苯丙改性FX7000可分散乳胶粉购于济南天赋化工有限公司。
进一步的，上述早强型8020D羧酸高性能减水剂购于江苏兆佳建材有限公司。
进一步，上述高分子聚合物为羟丙基甲基纤维素醚HPMC，购于泰安瑞泰纤维素有限公司。
进一步的，上述自流平超早强快硬材料在制备早强快硬砂浆和早强快硬混凝土中的应用。
速凝剂中Na2CO3和CaN2O6可以加速熟料的水化硬化，强度快速增长；KH2PO4、FeSO4、MgO加速熟料的水化硬化，强度快速增长，增加其粘结抗折强度，微膨胀，低温适应性；CaN2O6后期强度不倒缩，苯丙改性FX7000可分散乳胶粉增加粘结强度和柔韧性、抗裂性，早强型8020D羧酸高性能减水剂提高流动性和强度，羟丙基甲基纤维素醚HPMC防止裂缝产生。速凝剂利用胶凝材料的水化硬化机理，改善粒子结构、形状、粒径，Na2CO3消耗水泥中的调凝组分二水硫酸钙，达到速凝的效果，CaN2O6与水泥中的硫酸盐反应，生成硫酸钙，与氧化硅合同快速生成致密的结晶体，提高早期强度，KH2PO4与MgO，FeSO4快速反应，放热，大量热量又加速水化，达到速凝，早强效果。另外FeSO4能提高混凝土的抗折性能，提高混凝土的粘结抗折强度。
自流平超早强快硬材料中，一般的水泥水化硬化原理，水化速度：C3A＞C3S＞C4AF＞C2S，水化热：C3A＞C3S＞C4AF＞C2S，增加超细粉煤灰、超细矿粉、超细硅灰及C2S减少C3A、C3S，降低水化热；速凝剂利用多种物相，相互融合，相互联结，相互激化，相互促进，相互反应，通过协同叠加效应，酸碱中和放热，物理化学反应形成稳定的多元致密网络结构体；高分子聚合物羟丙基甲基纤维素醚HPMC防止水分蒸化过快，防止裂缝产生。
有益效果：
(1)强度提高快，在15分钟内迅速水化硬化达到30MPa；低温也可实现快速凝结，即使在零下25度，抗压强度15分钟达到30MPa。
(2)材料可以实现自流平，无需人工和设备振实，节省人工和时间。
(3)砂石混合料可就地取材，使用成本低廉，可满足不同的地域和环境使用。
(4)与旧混凝土的粘接强度高，不需要再使用界面粘结剂。
(5)耐磨性及抗冻性好，干缩小。
实施方式
为了使本技术领域人员更好地理解本申请中的技术方案，下面结合实施例对本发明作进一步说明，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部，本发明不受下述实施例的限制。
实施例1快硬硫铝酸盐水泥砂浆和自流平超早强快硬材料砂对比。
一、制备自流平超早强快硬材料砂浆
取水泥56-75重量份、超细粉煤灰5-10重量份、硅灰5-15重量份、超细矿粉10-20重量份、速凝剂4-6重量份、高分子聚合物1-3重量份充分混合，投入空气碰撞粉碎机中进行粉磨，比表面积达到1200m2/kg获得自流平超早强快硬材料。
将上述获得的自流平超早强快硬材料和与1350克砂与洁净水按表1中比例分别充分搅拌，控制稠度180±10mm，获得自流平超早强快硬材料砂浆。
二、制备快硬硫铝酸盐水泥砂浆
按照表1中的比例将快硬硫铝酸盐水泥和1350克砂与洁净水充分混合，控制稠度180±10mm，获得快硬硫铝酸盐水泥砂浆。
三、检测快硬硫铝酸盐水泥砂浆和自流平超早强快硬材料砂浆在胶砂流动度，抗折强度、抗压强度方面的数据，如表1所示。
表1快硬硫铝酸盐水泥砂浆和自流平超早强快硬材料砂浆对比表
胶砂流动度、抗折强度、抗压强度按照《建筑砂浆基本性能试验方法》JG/T70-2009的检测方法检测。
实施例2快硬硫铝酸盐混凝土和自流平超早强快硬材料混凝土对比。
一、制备自流平超早强快硬材料混凝土
取实施1中获得自流平超早强快硬材料560kg/m3，去碎石1025kg/m3砂685kg/m3洁净水150kg/m3按上述比例用强制式搅拌机充分搅拌，测试混凝土的和易性和力学性能、耐久性。
二、制备快硬硫铝酸盐混凝土
硫铝酸盐水泥560kg/m3，1025碎石kg/m3，砂685kg/m3，洁净水150kg/m3，按上述比例用强制式搅拌机充分搅拌，测试混凝土的和易性和力学性能、耐久性。
三、检测快硬硫铝酸盐水泥和自流平超早强快硬材料混凝土在坍落度、扩展度、初凝时间和终凝时间方面的数据，如表2所示。
表2快硬硫铝酸盐水泥和自流平超早强快硬材料混凝土对比表
说明配制混凝土自流平超早强快硬材料比快硬硫铝酸盐水泥凝结时间短，流动性好。
四、检测快硬硫铝酸盐水泥和自流平超早强快硬材料混凝土在抗折强度、抗压强度、收缩率、磨耗量、抗渗性能、200次抗冻融质量损失率、新旧混凝土抗折方面的数据比较。
表3快硬硫铝酸盐水泥和YN自流平超早强快硬材料混凝土对比
抗折强度、抗压强度、收缩率、抗渗性能、200次抗冻融质量损失率分别按照《普通混凝土力学性能试验方法标准》GB/T50081-2002《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》GB/T 50080-2016《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》进行检测；新旧混凝土粘结抗折强度及磨耗量按照GB/T 50082-2009《公路工程水泥及水泥混凝土试验规程》测试。
配制混凝土，在抗折强度、抗压强度、收缩率、磨耗量、抗渗性能、200次抗冻融质量损失率、新旧混凝土抗折方面，自流平超早强快硬材料比快硬硫铝酸盐水泥优越得多。
实施例3
自流平超早强快硬材料的凝结时间、抗压强度、粘结抗折强度进行检测试验(检测方法同上)，做水灰比0.20试验试验结果如下：
流动度：350mm
初凝结时间：7min
终凝时间：10min
抗压强度：15分钟31.6MPa 30分钟38.7MPa 60分钟45.6MPa
粘结抗折强度：120分钟3.2MPa。
Claims (2)
1.自流平超早强快硬材料，其特征在于，按重量份计：水泥56-75重量份、超细粉煤灰5-10重量份、硅灰5-15重量份、超细矿粉10-20重量份、速凝剂4-6重量份、羟丙基甲基纤维素醚HPMC 1-3重量份；
所述速凝剂包括如下组分，按重量份计：20-25份Na2CO3、8-10份CaN2O6、20-24份助剂、0.1-0.2份聚乙二醇、15-20份苯丙改性FX7000可分散乳胶粉、20-22份早强型8020D羧酸高性能减水剂、3-5份羟丙基甲基纤维素醚HPMC；
所述的助剂为KH2PO4、FeSO4、MgO按照质量比为(1-2):(0.5-1):(7-10)的比例混合；
所述水泥为硅酸盐水泥、快硬硫铝酸盐水泥、快硬铁铝酸盐水泥中的一种；
所述自流平超早强快硬材料的抗压强度15分钟内达到30Mpa。
2.权利要求1所述的自流平超早强快硬材料在制备早强快硬砂浆和早强快硬混凝土中的应用。
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