CN115010398A - 一种应用于硅酸盐水泥的水化活化材料及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种应用于硅酸盐水泥的水化活化材料及其制备方法和应用，属于水泥添加剂技术领域，包括包括成核激活材料、非晶态硫酸钙、有机缓凝剂、促凝剂、早强剂和聚羧酸减水剂，其中成核激活材料包括氧化钙、活性氧化铝和轻烧氧化镁，由于成核激活材料和非晶态硫酸钙水化反应生成钙矾石，填充空隙，得到早期强度。

Description

一种应用于硅酸盐水泥的水化活化材料及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及水泥添加剂技术领域，尤其涉及一种应用于硅酸盐水泥的水化活化材料及其制备方法和应用。
背景技术
新建川藏铁路位于四川省甘孜藏族自治州雅江县、理塘县、巴塘县境内，全线在海拔3000m-4500m之间，冬季温度在-15℃～7℃之间(昼夜温差大)。冬期施工时，项目面临水泥稳定碎石层施工后表层冰冻成霜(夜晚)，正午冰融化，如此反复冻融，水稳层表面颗粒脱落严重，强度增长缓慢，影响工程质量和进度如图1所示。
添加防冻剂一般需要综合储热法配合(加热骨料、毛毯保温等)，即便如此，混凝土也需转入正温环境才能恢复正常水化如图2所示，难以满足水稳工程施工需求。
目前，国内外有关高寒地区水泥混凝土的研究多集中于水泥的促凝、早强、防冻等方面，而这方面的研究集中于高水泥剂量的混凝土，然而，有关高寒地区低水泥剂量的水泥稳定碎石水化与防冻的研究却鲜有报道。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种应用于硅酸盐水泥的水化活化材料及其制备方法和应用，以提高我国严寒地区路基工程的建设，本发明的内容如下：
本发明的第一个目的在于提供一种应用于硅酸盐水泥的水化活化材料，其技术点在于，按照重量份数计，包括150-250重量份的成核激活材料、50-150重量份的非晶态硫酸钙、2-3重量份的有机缓凝剂、1-3重量份的促凝剂、4-6重量份的早强剂和1-3重量份的聚羧酸减水剂；
按照重量份数计，所述成核激活材料包括39-40重量份的氧化钙、33-35重量份的氧化硅、5-6重量份的三氧化硫、12-13重量份的活性氧化铝和9-10重量份的轻烧氧化镁。
在本发明的有的实施例中，本发明的应用于硅酸盐水泥的水化活化材料中有机缓凝剂为葡萄糖酸钠、酒石酸和聚丙烯酸钠中的至少一种。
在本发明的有的实施例中，本发明的应用于硅酸盐水泥的水化活化材料中促凝剂为硫酸锂、碳酸锂和氯化锂中的至少一种。
在本发明的有的实施例中，本发明的应用于硅酸盐水泥的水化活化材料中早强剂为甲酸钙。
在本发明的有的实施例中，本发明的应用于硅酸盐水泥的水化活化材料中聚羧酸减水剂的固含量为10-30％。
本发明的第二个目的在于提供一种应用于硅酸盐水泥的水化活化材料的制备方法，其技术点在于，包括以下步骤：
步骤1，将成核激活材料和非晶态硫酸钙投入反应釜中混合均匀得到混合物A；
步骤2，然后将有机缓凝剂、促凝剂、早强剂和聚羧酸减水剂分批加入所述反应釜中搅拌均匀即得所述水化活化材料。
本发明的第三个目的在于提供一种应用于硅酸盐水泥的水化活化材料的应用，其技术点在于，所述水化活化材料在所述硅酸盐水泥中的添加量为5-10％。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明的应用于硅酸盐水泥的水化活化材料包括成核激活材料、非晶态硫酸钙、有机缓凝剂、促凝剂、早强剂和聚羧酸减水剂，其中成核激活材料包括氧化钙、活性氧化铝和轻烧氧化镁，由于成核激活材料和非晶态硫酸钙水化反应生成钙矾石，填充空隙，得到早期强度。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为未活化处理水泥稳定碎石表层冻霜；
图2为添加一般防冻剂-5℃时候混凝土的硬化情况；
图3实施例5进行水花激活效果实验的SEM图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
以下结合附图，详细说明本发明各实施例提供的技术方案。
实施例1
本实施例中的一种应用于硅酸盐水泥的水化活化材料包括200kg的成核激活材料、100kg的非晶态硫酸钙、2.5kg的有机缓凝剂、2kg的促凝剂、5kg的早强剂和2kg的聚羧酸减水剂；
本实施例中成核激活材料包括39.6kg的氧化钙、34.1kg的氧化硅、5.4kg的三氧化硫、12.5kg的活性氧化铝和9.48kg的轻烧氧化镁。
为优选的，本实施例的应用于硅酸盐水泥的水化活化材料中有机缓凝剂为葡萄糖酸钠和酒石酸的混合物，其中为葡萄糖酸钠和酒石酸的质量比为1.5:1。
作为优选的，本实施例的应用于硅酸盐水泥的水化活化材料中促凝剂为碳酸锂。
作为优选的，本实施例的应用于硅酸盐水泥的水化活化材料中早强剂为甲酸钙。
作为优选的，本实施例的应用于硅酸盐水泥的水化活化材料中聚羧酸减水剂的固含量为20％。
实施例2
本实施例中的一种应用于硅酸盐水泥的水化活化材料包括250kg的成核激活材料、150kg的非晶态硫酸钙、3kg的有机缓凝剂、3kg的促凝剂、6kg的早强剂和3kg的聚羧酸减水剂；
本实施例中成核激活材料包括40kg的氧化钙、35kg的氧化硅、6kg的三氧化硫、13kg的活性氧化铝和10kg的轻烧氧化镁。
作为优选的，本实施例的应用于硅酸盐水泥的水化活化材料中有机缓凝剂为葡萄糖酸钠、酒石酸和水杨酸的混合物，其中葡萄糖酸钠、酒石酸和聚丙烯酸钠的重量比为1:1:0.5。
作为优选的，本实施例的应用于硅酸盐水泥的水化活化材料中促凝剂为硫酸锂。
作为优选的，本实施例的应用于硅酸盐水泥的水化活化材料中早强剂为甲酸钙。
作为优选的，本实施例的应用于硅酸盐水泥的水化活化材料中聚羧酸减水剂的固含量为30％。
实施例3
本实施例中的一种应用于硅酸盐水泥的水化活化材料包括150kg的成核激活材料、50kg的非晶态硫酸钙、2kg的有机缓凝剂、1kg的促凝剂、4kg的早强剂和1kg的聚羧酸减水剂；
本实施例中成核激活材料包括39kg的氧化钙、33kg的氧化硅、5kg的三氧化硫、12kg的活性氧化铝和9kg的轻烧氧化镁。
作为优选的，本实施例的应用于硅酸盐水泥的水化活化材料中有机缓凝剂为葡萄糖酸钠和聚丙烯酸钠的混合物，其中葡萄糖酸钠、酒石酸和甲基纤维素的重量比为1:1。
作为优选的，本实施例的应用于硅酸盐水泥的水化活化材料中促凝剂为氯化锂。
作为优选的，本实施例的应用于硅酸盐水泥的水化活化材料中早强剂为甲酸钙。
作为优选的，本实施例的应用于硅酸盐水泥的水化活化材料中聚羧酸减水剂的固含量为30％。
实施例4
按照实施例1-3的配方，本实施例的一种应用于硅酸盐水泥的水化活化材料的制备方法包括以下步骤：
步骤1，将成核激活材料和非晶态硫酸钙投入反应釜中混合均匀得到混合物A；
步骤2，然后将有机缓凝剂、促凝剂、早强剂和聚羧酸减水剂分批加入所述反应釜中搅拌均匀即得所述水化活化材料。
实施例5
将实施例1配方制备得到水化活化材料添加于硅酸盐水泥中，添加量为5％，进行水花3h、6h和1天实验，结果见图3。
水化3小时，试块表面可以观察到细长针状晶体，晶体间的间隙较大，这是由于成核激活材料和非晶态硫酸钙水化反应生成钙矾石，填充空隙，得到早期强度；水化6小时晶体变粗且更加密集，颗粒之间相互交错；水化1天时晶体继续快速生长，形成棒、片状，彼此交错，密实度提高。
以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明。对于本领域技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。

Claims (7)

1.一种应用于硅酸盐水泥的水化活化材料，其特征在于，按照重量份数计，包括150-250重量份的成核激活材料、50-150重量份的非晶态硫酸钙、2-3重量份的有机缓凝剂、1-3重量份的促凝剂、4-6重量份的早强剂和1-3重量份的聚羧酸减水剂；
按照重量份数计，所述成核激活材料包括39-40重量份的氧化钙、33-35重量份的氧化硅、5-6重量份的三氧化硫、12-13重量份的活性氧化铝和9-10重量份的轻烧氧化镁。
2.根据权利要求1所述的一种应用于硅酸盐水泥的水化活化材料，其特征在于，所述有机缓凝剂为葡萄糖酸钠、酒石酸和聚丙烯酸钠中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的一种应用于硅酸盐水泥的水化活化材料，其特征在于，所述促凝剂为硫酸锂、碳酸锂和氯化锂中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的一种应用于硅酸盐水泥的水化活化材料，其特征在于，所述早强剂为甲酸钙。
5.根据权利要求1所述的一种应用于硅酸盐水泥的水化活化材料，其特征在于，所述聚羧酸减水剂的固含量为10-30％。
6.一种应用于硅酸盐水泥的水化活化材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，将成核激活材料和非晶态硫酸钙投入反应釜中混合均匀得到混合物A；
步骤2，然后将有机缓凝剂、促凝剂、早强剂和聚羧酸减水剂分批加入所述反应釜中搅拌均匀即得所述水化活化材料。
7.一种应用于硅酸盐水泥的水化活化材料的应用，其特征在于，所述水化活化材料在所述硅酸盐水泥中的添加量为5-10％。
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