CN116119960A - 一种用于超高早强喷射混凝土的外加剂、应用及方法 - Google Patents

一种用于超高早强喷射混凝土的外加剂、应用及方法 Download PDF

Info

Publication number
CN116119960A
CN116119960A CN202310191911.6A CN202310191911A CN116119960A CN 116119960 A CN116119960 A CN 116119960A CN 202310191911 A CN202310191911 A CN 202310191911A CN 116119960 A CN116119960 A CN 116119960A
Authority
CN
China
Prior art keywords
ultra
early strength
component
high early
concrete
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202310191911.6A
Other languages
English (en)
Inventor
吴伟
高峰
解悦
雷英强
丁建彤
周继中
闫涛
龚英
杨森
师毓强
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sinohydro Bureau 7 Co Ltd
Original Assignee
Sinohydro Bureau 7 Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sinohydro Bureau 7 Co Ltd filed Critical Sinohydro Bureau 7 Co Ltd
Priority to CN202310191911.6A priority Critical patent/CN116119960A/zh
Publication of CN116119960A publication Critical patent/CN116119960A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B40/00—Processes, in general, for influencing or modifying the properties of mortars, concrete or artificial stone compositions, e.g. their setting or hardening ability
    • C04B40/0028—Aspects relating to the mixing step of the mortar preparation
    • C04B40/0039—Premixtures of ingredients
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B28/00—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2111/00—Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
    • C04B2111/00034—Physico-chemical characteristics of the mixtures
    • C04B2111/00146—Sprayable or pumpable mixtures
    • C04B2111/00155—Sprayable, i.e. concrete-like, materials able to be shaped by spraying instead of by casting, e.g. gunite
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2201/00—Mortars, concrete or artificial stone characterised by specific physical values
    • C04B2201/50—Mortars, concrete or artificial stone characterised by specific physical values for the mechanical strength
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W30/00—Technologies for solid waste management
    • Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
    • Y02W30/91—Use of waste materials as fillers for mortars or concrete

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)

Abstract

本发明公开了一种用于超高早强喷射混凝土的外加剂、应用及方法，属于建筑材料的技术领域。其包括第一组分和第二组分，所述第一组分为含硫的碱性过氧化物，所述第二组分为还原剂，按质量份数计，所述含硫的碱性过氧化物为8～15份，所述还原剂为0.5～4份。本发明的外加剂具有材料简单易得、无需煅烧、粉末等处理，应用于喷射混凝土时，对其凝结时间和初期强度均有明显的改善。

Description

一种用于超高早强喷射混凝土的外加剂、应用及方法
技术领域
本发明涉及一种用于超高早强喷射混凝土的外加剂、应用及方法，属于建筑材料的技术领域。
背景技术
喷射混凝土是用压力枪喷涂灌筑细石混凝土的施工方式所采用的混凝土，常用于灌筑隧道内衬、墙壁、天棚等薄壁结构或气体结构的衬里以及钢结构的保护层。随着我国经济高速发展，交通网络也蓬勃发展，隧道施工在交通网络的建设中占据重要地位，隧道工程中的支护安全、施工进度是最为重要的因素。
在隧道工程中，由于喷射混凝土的早期强度发展低(8h强度1～5Mpa)，为保证支护安全，往往要控制施工速度以及加大支护层厚度。针对此现象，现有技术中，有采用煅烧铝酸钙、硫铝酸钙和硅铝酸钙等作为添加剂搭配硫酸铝速凝剂来获得高早期强度的喷射混凝土；也有采用铝酸三钙复配作为早强高性能喷射混凝土专用掺合料的。这些技术在一定程度上解决了喷射混凝土的高早强问题，使喷射混凝土的8h强度达到8Mpa，但这些技术方案采用的原材料均需要对含铝矿物煅烧，增大了能源消化，不利于节能减排。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种用于超高早强喷射混凝土的外加剂、应用及方法。
本发明的第一方面提供一种用于超高早强喷射混凝土的外加剂，包括第一组分和第二组分，所述第一组分为含硫的碱性过氧化物，所述第二组分包括还原剂，按质量份数计，所述含硫的碱性过氧化物为8～15份，所述还原剂为0.5～4份。
这里第一组分中含硫的碱性过氧化物作为增强剂，其硫酸根离子能够调节混凝土中水泥体系的硫铝比，加快钙矾石生成速率，抑制其向单硫型结晶物转变，以增加强度。本发明选择含有碱性离子的硫酸盐，碱性离子可以加速水泥中矿物的溶解速率，特别是能破坏初期水化产生的水化硅酸钙凝胶对矿物溶解的抑制作用，大幅度提升其在3～12h的反应产物总量。
同时，通过在第二组分中采用还原剂，第一组分中的过氧化物参与还原剂的反应，既能通过氧化还原反应生成大量的热，对加速水化起到明显的促进作用；又能引入带有高价电荷的物质，如硫酸亚铁，高价离子进入水泥体系后能够大幅压缩双电层结构，使颗粒趋于团聚，从而大幅缩短水泥凝结所需时间。
进一步地，所述含硫的过氧化物为过硫酸钠、过硫酸铵、过硫酸钾和过硫酸氢钾中的一种或多种。优选地，所述含硫的过氧化物由过硫酸钠和过硫酸钾按1：1的质量比组成。
进一步地，所述还原剂为抗坏血酸、亚硫酸铁、亚硫酸钠和亚硫酸氢钠中的一种或多种。优选地，所述还原剂由抗坏血酸和亚硫酸铁按1：3的质量比组成。
进一步地，所述第二组分还包括速凝剂。优选地，速凝剂的质量份数为25～45份。
进一步地，所述速凝剂为无碱速凝剂，所述速凝剂的Al2O3/SO3摩尔比为0.55～0.75，所述速凝剂中有机或无机酸含量＜3％。采用该摩尔比范围内的速凝剂，能够调控喷射混凝土体系中加入含硫的碱性过氧化物后硫铝比达到最佳范围。同时，限制速凝剂中用于稳定铝离子的有机或无机酸含量，以避免因过量的酸性稳定剂导致过硫体系中的水化受到较大抑制。
本发明的第二方面提供一种用于超高早强喷射混凝土的外加剂在制备超高早强喷射混凝土的应用。
本发明的第三方面提供一种超高早强喷射混凝土的制备方法，包括以下步骤：
向水泥中加入第一组分，将水泥与第一组分的混合物和混凝土中其他原料混合，得到混凝土A；将含有速凝剂的第二组分加入混凝土A中得到超高早强喷射混凝土。优选的，所述第一组分的添加量为水泥质量的1.4～3.75％。
本发明的第四方面提供一种超高早强喷射混凝土，由根据权利要求9所述的制备方法制得。
本发明的有益效果是：
1)通过采用含硫的碱性过氧化物作为作为水化促进剂，原材料简单易得，不需要如七铝酸十二钙、铝酸钙或硫铝酸钙等传统水化促进剂要进行煅烧、粉磨等消耗能源的处理工艺。
2)通过采用含硫的过氧化物和还原剂形成的体系，在制备超高早强喷射混凝土时，整个反应的加速期由氧化还原反应控制，先后将外加剂的第一组分和第二组分加入混凝土的拌合物中，使其在喷射阶段混合，即仅在喷射时，体系中的氧化物和还原物相遇才会进行剧烈反应，避免了喷射混凝土在运输过程中会出现的工作性能损失。
具体实施方式
下面将结合实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅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，本领域技术人员在没有付出创造性劳动的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。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
本发明提供一种用于超高早强喷射混凝土的外加剂，包括第一组分和第二组分，其中，第一组分为含硫的碱性过氧化物，具体可以采用过硫酸钠、过硫酸铵、过硫酸钾和过硫酸氢钾中的一种或多种。较优地，含硫的过氧化物由过硫酸钠和过硫酸钾按1：1的质量比组成。第二组分为还原剂，具体可以采用抗坏血酸、亚硫酸铁、亚硫酸钠和亚硫酸氢钠中的一种或多种，较优地，还原剂由抗坏血酸和亚硫酸铁按1：3的质量比组成。按质量份数计，含硫的碱性过氧化物为8～15份，还原剂为0.5～4份。
在一种具体实施方式中，第二组分还包括速凝剂。速凝剂的质量份数为25～45份，利用含硫的碱性过氧化物与还原剂、速凝剂复配，实现喷射混凝土的超高早强特性。具体地，本发明采用的速凝剂为无碱速凝剂，速凝剂的Al2O3/SO3摩尔比为0.55～0.75，速凝剂中有机或无机酸含量＜3％。
本发明还提供一种用于超高早强喷射混凝土的外加剂在制备超高早强喷射混凝土的应用，其相应超高早强喷射混凝土的制备方法，包括以下步骤：
向水泥中加入第一组分，第一组分的添加量为水泥质量的1.4～3.75％，将水泥与第一组分的混合物和混凝土中其他原料混合，得到混凝土A。这里的其他原料为除水泥外制备混凝土所必须的原料，如砂、碎石、水和减水剂等，具体配比可以为：400～550份水泥、980～1210份中砂、990～1040份碎石、180～220份水和0.5～2份减水剂。将含有速凝剂的第二组分加入混凝土A中得到超高早强喷射混凝土。
本发明下述各实施例中采用的速凝剂为石家庄市长安育才建材有限公司生成的GK无碱速凝剂，其Al2O3/SO3摩尔比为0.65，铝离子稳定剂为甲酸，含量为0.2％。采用的水泥为峨胜P.O42.5R水泥，砂和碎石为成都蜀源港泰新型建材有限公司生产，砂为2区中砂，碎石为5～16mm人工碎石。减水剂为石家庄市长安育才建材有限公司生产的GK-3000聚羧酸减水剂。
实施例一
本实施例提供一种超高早强喷射混凝土的外加剂，按质量份数计，第一组分包括4份的过硫酸钠和4份的过硫酸钾，第二组分包括0.5份的亚硫酸铁和25份的速凝剂。
实施例二
本实施例的外加剂第一组分包括15份的过硫酸铵，第二组分包括1份的抗坏血酸、3份的亚硫酸铁和45份的速凝剂。
实施例三
本实施例的外加剂第一组分包括6份的过硫酸钠和5份的过硫酸氢钾，第二组分包括1份亚硫酸钠和1份亚硫酸氢钠。
实施例四
本实施例提供一种外加剂在超高早强喷射混凝土中的应用，具体为一种超高早强喷射混凝土的制备：按质量份数计，向400份水泥中加入第一组分，再加入980份中砂、990份碎石，180份水和0.5份减水剂，并搅拌均匀得到混凝土A。将混合均匀的第二组分加入混凝土A中，制得超高早强喷射混凝土。本实施例采用的外加剂为实施例一的外加剂(实施例一中1份的量与本实施例中1份的量相当)。
实施例五
本实施例提供一种超高早强喷射混凝土的制备方法：向550份水泥中加入第一组分，再加入1210份中砂、1040份碎石，220份水和2份减水剂，并搅拌均匀得到混凝土A。将混合均匀的第二组分加入混凝土A中，制得超高早强喷射混凝土。本实施例采用的外加剂为实施例二的外加剂(实施例二中1份的量与本实施例中1份的量相当)。
实施例六
本实施例提供一种超高早强喷射混凝土的制备方法：向480份水泥中加入第一组分，再加入1100份中砂、1020份碎石，200份水和1份减水剂，并搅拌均匀得到混凝土A。将混合均匀的第二组分加入混凝土A中，制得超高早强喷射混凝土。本实施例采用的外加剂为实施例三的外加剂(实施例三中1份的量与本实施例中1份的量相当)。
对比例一
本对比例的混凝土由400份水泥、980份中砂、990份碎石、180份水和0.5份减水剂混合并搅拌均匀，然后加入25份速凝剂得到。
对比例二
本对比例的混凝土由550份水泥、1210份中砂、1040份碎石、220份水和2份减水剂混合并搅拌均匀，然后加入25份速凝剂得到。
性能测试
分别将实施例三至六及对比例一和二制备的混凝土，按国家标准GB/T35159-2017《喷射混凝土用速凝剂》的试验方法进行凝结时间和强度测试，且在强度测试时采用等待1小时模拟施工运输后再加入速凝剂成型测试。测试结果入表1所示。
表1性能测试结果
Figure BDA0004105790550000061
Figure BDA0004105790550000071
由表1可见，采用本发明的外加剂能够大幅度缩短喷射混凝土的凝结时间，同时有效提高了其初期强度，满足施工运输的要求，且本申请的原料简单易得，无需进行煅烧、粉末等处理，有利于节能降耗。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种用于超高早强喷射混凝土的外加剂，其特征在于：包括第一组分和第二组分，所述第一组分为含硫的碱性过氧化物，所述第二组分包括还原剂，按质量份数计，所述含硫的碱性过氧化物为8～15份，所述还原剂为0.5～4份。
2.根据权利要求1所述的一种用于超高早强喷射混凝土的外加剂，其特征在于：所述含硫的过氧化物为过硫酸钠、过硫酸铵、过硫酸钾和过硫酸氢钾中的一种或多种。
3.根据权利要求2所述的一种用于超高早强喷射混凝土的外加剂，其特征在于：所述含硫的过氧化物由过硫酸钠和过硫酸钾按1：1的质量比组成。
4.根据权利要求1所述的一种用于超高早强喷射混凝土的外加剂，其特征在于：所述还原剂为抗坏血酸、亚硫酸铁、亚硫酸钠和亚硫酸氢钠中的一种或多种。
5.根据权利要求4所述的一种用于超高早强喷射混凝土的外加剂，其特征在于：所述还原剂由抗坏血酸和亚硫酸铁按1：3的质量比组成。
6.根据权利要求1所述的一种用于超高早强喷射混凝土的外加剂，其特征在于：所述第二组分还包括速凝剂。
7.根据权利要求6所述的一种用于超高早强喷射混凝土的外加剂，其特征在于：所述速凝剂为无碱速凝剂，所述速凝剂的Al2O3/SO3摩尔比为0.55～0.75，所述速凝剂中有机或无机酸含量＜3%。
8.一种用于超高早强喷射混凝土的外加剂在制备超高早强喷射混凝土的应用。
9.一种超高早强喷射混凝土的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
向水泥中加入第一组分，将水泥与第一组分的混合物和混凝土中其他原料混合，得到混凝土A；将含有速凝剂的第二组分加入混凝土A中得到超高早强喷射混凝土。
10.一种超高早强喷射混凝土，其特征在于：由根据权利要求9所述的制备方法制得。
CN202310191911.6A 2023-03-02 2023-03-02 一种用于超高早强喷射混凝土的外加剂、应用及方法 Pending CN116119960A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202310191911.6A CN116119960A (zh) 2023-03-02 2023-03-02 一种用于超高早强喷射混凝土的外加剂、应用及方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202310191911.6A CN116119960A (zh) 2023-03-02 2023-03-02 一种用于超高早强喷射混凝土的外加剂、应用及方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN116119960A true CN116119960A (zh) 2023-05-16

Family

ID=86301075

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202310191911.6A Pending CN116119960A (zh) 2023-03-02 2023-03-02 一种用于超高早强喷射混凝土的外加剂、应用及方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN116119960A (zh)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111689752B (zh) 一种多源固废基注浆胶凝材料及其制备方法和应用
WO2015124044A1 (zh) 快凝快硬高贝利特硫铝酸盐水泥熟料、应用及其生产工艺
CN115093150B (zh) 一种提高磷石膏基胶凝材料凝结硬化性能及抗碳化性能的改性剂
CN110746165A (zh) 一种海洋工程修补砂浆及其制备方法
CN108191364B (zh) 一种磷石膏建筑石膏制品改性方法
CN104944824A (zh) 一种水泥混凝土早强剂和早强减水剂
WO2023001320A1 (zh) 一种超低碳无熟料水泥及其制备方法和应用
CN109790261B (zh) 一种嵌段缓释型混凝土外加剂的制备方法
CN111205002A (zh) 一种高韧性超硫酸盐水泥及其制备方法
CN110627386A (zh) 一种钛渣水泥及其制备方法和应用
CN110790553A (zh) 可调控碱激发矿渣固井水泥体系及稠化时间的调控方法
CN115353361B (zh) 一种复合胶凝材料及其制备方法和应用
CN109095802B (zh) 混凝土用膨胀剂、混凝土及其制备方法
CN115286346B (zh) 一种高强度全固废胶凝材料凝结时间的调节方法
CN1092747A (zh) 高效混凝土膨胀剂及其制造方法
CN114956642B (zh) 一种基于再生微粉的复合膨胀剂及其制备方法
CN114920475B (zh) 一种钛石膏矿粉基复合胶凝材料
CN116119960A (zh) 一种用于超高早强喷射混凝土的外加剂、应用及方法
CN114455926A (zh) 一种水泥基快速修复材料及其制备方法
CN113061008A (zh) 一种用于承重结构的磷石膏湿拌砂浆及其制备方法
CN115650666B (zh) 一种装配式pc构件混凝土及制备养护方法
CN110981257A (zh) 一种基于三水碳酸镁的无碱无氯混凝土速凝剂
CN116082018B (zh) 喷射混凝土用掺合料及其制备方法
CN115417649B (zh) 用于加固及修补的高耐久性自修复无机材料及使用方法
CN115259703B (zh) 一种固废材料基抗侵蚀速凝海工水泥及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination