CN114276094A - 一种适用于负温环境下的工程用快速修复材料及其制备方法 - Google Patents

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罗鑫
张恒博
白二雷
尹彦淇
许金余
王瀚
王海服
王志航
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Abstract

本发明属于道路材料领域，具体涉及一种适用于负温环境下的工程用快速修复材料及其制备方法。其原料按重量份计，由以下组分组成:快硬硫铝酸盐水泥100份，砂80‑150份，水18‑26份，碳酸锂0.3份，聚羧酸减水剂0.5‑1.5份，纳米二氧化硅0.5份，三乙醇胺0.2份，或硝酸钙1.5份。本发明利用快硬硫铝酸盐水泥早期反应放热量大的特点，以其为基体材料，使整个胶凝体系在负温环境中内部仍保持较高温度，保证早期水化反应顺利进行；以纳米二氧化硅为纳米成核剂，为早期水化产物提供“成核点位”，促进早期防冻结构的形成与发展。从而实现了一种在负温环境下能够正常水化硬化，且早期强度高的工程用快速修复材料的配制。

Description

一种适用于负温环境下的工程用快速修复材料及其制备方法
技术领域
本发明属于道路材料领域，具体涉及一种适用于负温环境下的工程用快速修复材料及其制备方法。
背景技术
近年来，高海拔、高纬度地区军事斗争准备日趋严峻，高效的抢修抢建保障需求迫切。然而此类地区面临着严酷的负温环境，现有传统水泥基胶凝材料在此环境中液相水结冰，水泥不能发生水化反应，难以在抢修抢建工程中应用。目前，负温环境下的工程施工主要采取原材料预热、辅助保温加热等物理方法来提高物料温度以保证水泥的正常水化。而在寒区军事设施抢修抢建中，此类方法繁琐、耗时，采用冷物料现场直接拌合、成型、养护的工艺更为省时、高效。因此，开发一种在负温环境下能够正常水化硬化的水泥基胶凝材料就势在必行。快硬硫铝酸盐水泥不仅具有凝结硬化快、水化放热集中、早期强度高等优点外，而且还具有良好的低温水化与硬化性能，显示出用作低温或负温环境胶凝组分的潜力。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足而提出的一种适用于负温环境下的工程用快速修复材料及其制备方法。
具体技术方案如下：
一种适用于负温环境下的工程用快速修复材料，其原料按重量份计,由以下组分组成:
快硬硫铝酸盐水泥 100份，
砂 80-150份，
水 18-26份，
碳酸锂 0.3份，
聚羧酸减水剂 0.5-1.5份，
纳米二氧化硅 0.5份，
三乙醇胺 0.2份，或硝酸钙 1.5份。
本发明的有益效果
本发明利用快硬硫铝酸盐水泥早期反应放热量大的特点，以其为基体材料，使整个胶凝体系在负温环境中内部仍保持较高温度，保证早期水化反应顺利进行；以纳米二氧化硅为纳米成核剂，为早期水化产物提供“成核点位”，促进早期防冻结构的形成与发展；以聚羧酸减水剂、碳酸锂、三乙醇胺为功能性外加剂，减少用水量，促进早期水化，使水化放热集中，防止初期水化后的剩余自由水结冰，为负温环境下后续水化的持续进行提供液态水；从而实现了一种在负温环境下能够正常水化硬化，且早期强度高的工程用快速修复材料的配制。
具体实施方式
下面结合具体实施例对发明做进一步说明。
原材料：
(1)“云鹤牌”快硬硫铝酸盐水泥(R·SAC)，强度等级为42.5级；
(2)砂。堆积密度为1460kg/m3、容重为2635kg/m3、含泥量为1.0％的灞河砂。(3)减水剂。湖南中岩建材科技有限公司生产的ZY-700聚羧酸高性能减水剂，淡黄色透明液体。
(4)早强剂：碳酸锂。分析纯，白色粉末。
(5)纳米成核剂：纳米二氧化硅。杭州万景有限公司生产的纳米二氧化硅，白色絮状粉末。
(6)防冻剂：三乙醇胺。国药集团化学试剂有限公司生产的三乙醇胺，无色吸湿性粘稠状液体，微有氨的气味，分析纯。
硝酸钙。天津市博迪化工有限公司生产的硝酸钙，无色结晶，分析纯。制备流程：
主要分为备料、搅拌、成型、养护四个步骤。
(a)备料。称取适量的水泥、砂、纳米二氧化硅、碳酸锂分别用塑料袋密封，而后将其共同放置于负温试验系统中，预冷24h，使其温度降至-10℃。试验前，将聚羧酸减水剂、三乙醇胺与水混合搅拌均匀后置于负温试验系统中降温，使其温度控制在1℃。
(b)搅拌。在负温负温试验系统按照《水泥胶砂强度检验方法(ISO法)》实施。
(c)成型。将脱模剂均匀涂抹在清理干净的试模内表面，在试模内部的圆孔上放置小纸片防止漏浆，而后将砂浆拌合物分层装入试模，插倒、振动。成型后置于负温试验系统养护。
(d)养护。将成型后的砂浆用保鲜膜覆盖后置于负温试验系统中养护，负温环境为-10℃。1h后脱模，脱模后的砂浆试件用保鲜膜包裹，防止水分散失，而后养护至相应龄期(3h、1d、3d、7d、28d)测试其力学性能。
实施例1：
快硬硫铝酸盐水泥100份，砂110份，水22份，碳酸锂0.3份，聚羧酸减水剂1.0份，纳米二氧化硅0.5份，三乙醇胺0.2份。
负温性能：
-10℃条件下
Figure BDA0003410994870000041
实施例2：
快硬硫铝酸盐水泥100份，砂100份，水20份，碳酸锂掺量0.3份，聚羧酸减水剂掺量0.8份，纳米二氧化硅0.5份，三乙醇胺0.2份。
负温性能：
-10℃条件下
Figure BDA0003410994870000042
实施例3
快硬硫铝酸盐水泥100份，砂120份，水24份，碳酸锂掺量0.3份，聚羧酸减水剂掺量1.2份，纳米二氧化硅掺量0.5份，硝酸钙1.5份。
负温性能：
-10℃条件下
Figure BDA0003410994870000051
实施例1、2、3中得到的快硬硫铝酸盐水泥砂浆施工后3h抗压强度在温度为-10℃条件下可以达到20MPa以上，满足负温环境下抢修抢建工程对胶凝材料早期强度发展的要求。

Claims (2)

1.一种适用于负温环境下的工程用快速修复材料，其特征在于，各原料按重量份计，由以下组分组成：
快硬硫铝酸盐水泥100份，
砂80-150份，
水18-26份，
碳酸锂0.3份，
聚羧酸减水剂0.5-1.5份，
纳米二氧化硅0.5份，
三乙醇胺0.2份，或硝酸钙1.5份。
2.根据权利要求1所述的适用于负温环境下的工程用快速修复材料的制备方法，其特征在于，分为备料、搅拌、成型、养护四个步骤：
(a)备料
称取适量的快硬硫铝酸盐水泥、砂、纳米二氧化硅、碳酸锂分别用塑料袋密封，而后将其共同放置于负温试验系统中，预冷24h，使其温度降至-10℃；试验前，将聚羧酸减水剂、三乙醇胺与水混合搅拌均匀后置于负温试验系统中降温，使其温度控制在1℃；
(b)搅拌；在负温负温试验系统按照《水泥胶砂强度检验方法(ISO法)》实施；
(c)成型；将脱模剂均匀涂抹在清理干净的试模内表面，在试模内部的圆孔上放置小纸片防止漏浆，而后将砂浆拌合物分层装入试模，插倒、振动，成型后置于负温试验系统养护；
(d)养护；将成型后的砂浆用保鲜膜覆盖后置于负温试验系统中养护，负温环境为-10℃；1h后脱模，脱模后的砂浆试件用保鲜膜包裹，防止水分散失，而后养护至相应龄期测试其力学性能。
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