CN117534427A - 一种五超无机胶凝材料及其制品的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及混凝土制备领域，尤其涉及一种五超无机胶凝材料及其制品的制备方法，包括以下质量份的原料：硫铝酸盐水泥40～55份；粉煤灰0～10份；1mm石英砂15～18份；40～70目石英砂20～25份；分散剂0.4～0.6份；早强剂0.1～0.2份；生石灰0～5份；石墨烯乳液0～0.05份；明矾0～0.5份；减水剂0.1～0.5份糯米水0～1份；添加分散剂而无需添加纤维即可获得超高强度和超强韧性，使得混凝土有超高流态，可充填到内衬管的间隙中，添加硫铝酸盐水泥和粉煤灰，混凝土的粘性强度可达到1.5MP以上，完全符合保护套的要求；通过添加早强剂，该混凝土的2h强度可达到20MPa，进而在2h即可脱模，适合流水化生产，减轻工作强度，提高工作效率，减小工作空间的占用，增加流转比数。
Description
技术领域
本申请涉及混凝土制备技术领域，尤其涉及一种五超无机胶凝材料及其制品的制备方法，特别适用于埋地电缆保护块的保护层。
背景技术
随着城市的不断发展，电力现代化成为城市建设的重要内容，电力现代化的基本特点是城市输电线路电缆化率基本要达到90％以上，因此电缆入地是电力现代化的主要建设项目。在电缆入地过程中，基本有电缆沟、电缆通道、电缆隧道这几种入地模式。而在这几种入地模式中，电缆通道是最适合城市发展，也是最经济的一种模式。作为电缆通道的电缆排管是通常的习惯模式，由于传统的电缆排管施工麻烦，周期长，混凝土浇筑、制模等给施工带来复杂因素，同时质量不好管控，为此行业内在逐步推广预制式电缆通道，但现有但预制式电缆通道仅仅是解决了从现场浇筑到工厂化预制这个过程，不少问题没有得到有效解决，譬如说节点问题，吊装问题等，造成了一系列困难，致使这种预制式混凝土排管没有得到有效的推广。为此设计了一种新型的预制式蜂窝管作为电缆排管解决了现有电缆通道制作的一系列问题。在这个蜂窝管浇筑过程中需要一种超强、超韧、超短脱模时间、超强粘性、超高流态的无机胶凝材料。
目前，行业内使用混凝土大多仅具备上述五种性能的一种或二种。申请号为2016104123442、2022115117046的中国发明专利申请公开的两种混凝土，这两种混凝土主要具有高强度和高韧性，这类混凝土均是通过添加聚乙烯纤维得到的高强度和高韧性。然而，添加纤维会降低混凝土的流动性，导致其没法顺利充填到相连两个内衬管的间隙中。申请号为2020103322924的中国发明专利申请公开了一种高粘性加气薄层砌筑砂浆，该砂浆的粘性强度可达到1.2MP，但仍未达到保护套的粘性强度要求。申请号为2015103151991的中国发明专利申请公开了一种高抗裂、高流动性的160MPa超高强度混凝土，该混凝土的3小时内流动扩展度可保持在740mm～780mm，但由于保护套内衬管间的距离极小，这种流动扩展度仍未达到制备保护套的要求。申请号为2022111718903的中国发明专利申请公开了一种用于地基加固的环保型早强混凝土，该混凝土的10H强度可达到在10.3MPa，但由于保护套的批量大，10h脱模在流水号生产时，需要的生产设备较多，生产成本较高。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种五超无机胶凝材料及其制品的制备方法，该无机胶凝材料无需添加纤维即可有超高强度和超强韧性，且粘性和流动性均符合保护套要求，脱模时间短、成本较低。
为解决上述问题，提供以下技术方案：
一种五超无机胶凝材料，包括以下质量份的原料：
硫铝酸盐水泥40～55份；
粉煤灰0～10份；
1mm石英砂15～18份；
40～70目石英砂20～25份；
分散剂0.4～0.6份；
早强剂0.1～0.2份；
生石灰0～5份；
石墨烯乳液0～0.05份；
明矾0～0.5份；
减水剂0.1～0.5份
糯米水0～1份。
通过采用上述技术方案：添加分散剂而无需添加纤维即可获得超高强度和超强韧性，从而使得混凝土有超高流态，可充填到内衬管的间隙中，添加硫铝酸盐水泥和粉煤灰，混凝土的粘性强度可达到1.5MP以上，完全符合保护套的要求；通过添加早强剂，该混凝土的2h强度可达到20MPa，进而在2h即可脱模，适合流水化生产，减轻工作强度，提高工作效率，减小工作空间的占用，增加流转比数。
其中，所述硫铝酸盐水泥采用强度等级为42.5。
所述粉煤灰细度采用二级。
所述分散剂为EP60。
所述早强剂为无水硫酸钠、氯化钙。
所述生石灰采用建筑级生石灰。
所述石墨烯乳液为5％水乳液。
所述减水剂为聚羧酸减水剂。
所述糯米水采用3％熬煮液。
还包括一种五超无机胶凝材料制品的制备方法，包括以下步骤：
第一步：按照质量份计，取40～55份的硫铝酸盐水泥，0～10份的粉煤灰，15～18份的1mm石英砂，20～25份的40～70目石英砂，0.4～0.6份的分散剂，0.1～0.2份的早强剂，0～5份的生石灰，0～0.05份的石墨烯乳液，0～0.5份的明矾，0.1～0.5份的减水剂，0～1份的糯米水进行混合；
第二步：使用强制式搅拌机将上述原料搅拌均匀，搅拌时间为2～4min；
第三步：搅拌均匀后加水，水和原料的比例为11％～13％，继续搅拌4～6min，制备得到流态混凝土；
第四步：将流态混凝土灌入模具制成混凝土制品，2小时后混凝土制品的硬度能在20MPa以上进行脱模，再经3天养护混凝土制品基本可以使用。
采取以上方案，具有以下优点：
由于本发明的五超无机胶凝材料无需添加纤维即可获得超高强度和超强韧性，从而使得混凝土有超高流态，可充填到内衬管的间隙中。而且该五超无机胶凝材料的粘性强度可达到1.5MP以上，完全符合保护套的要求。该混凝土的流动扩展度可达到120mm，完全可自然填充中内衬管的间隙中；另外，该混凝土的2h强度可达到20MPa，进而在2h即可脱模，适合流水化生产，减轻工作强度，提高工作效率，减小工作空间的占用，增加流转比数。
具体实施方式
以下结合实施例对本申请做进一步详细说明。
实施例1～3：
一种五超无机胶凝材料，包括以下质量份的原料：
硫铝酸盐水泥；粉煤灰；1mm石英砂；40～70目石英砂；分散剂；早强剂；生石灰；石墨烯乳液；明矾；减水剂；糯米水。
实施例1～3中，各组分的具体投入量(单位kg)。
实施例1
实施例2
实施例3
上述实施例1～3中，硫铝酸盐水泥采用强度等级为42.5；粉煤灰细度采用二级；分散剂为EP60；早强剂为无水硫酸钠、氯化钙；生石灰采用建筑级生石灰；石墨烯乳液为5％水乳液；明矾采用工业级明矾；减水剂采用聚羧水减水剂，糯米水采用3％的熬煮液。
在实施例1～3中，采用一种五超无机胶凝材料的制备方法，取上述质量份的粉料混合，使用强制试搅拌机搅拌均匀，搅拌时间为2～4min，搅拌均匀后加水，继续搅拌4～6min，制备得到流态混凝土，然后用模具制成混凝土制品，2小时后硬度能达到20MPa以上进行脱模。再经过3天养护制品基本可以使用。
对比例1
与实施例2相比，区别仅在于：采用525水泥等量替换硫铝酸盐水泥。且未添加早强剂和粉煤灰。
对比例2
与实施例2相比，区别仅在于：采用525水泥等量替换硫铝酸盐水泥，且未添加粉煤灰。
对比例3
与实施例2相比，区别仅在于：未添加分散剂。
对比例4
与实施例2相比，区别仅在于：未添加早强剂。
实验1
根据《普通混凝土力学性能试验方法标准GB/T50081～2016》检测实施例1～3及对比例1中制备的混凝土拌合物在龄期达到7d、28d时的抗压强度，详见下表。
实验2
检验实施例1～3及对比例2中制备的无机胶凝材料在龄期达到10h、24h、3d时，分别进行抗折强度试验，详见下表。
实验3
按照GB/T50080《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》和GB/T50010《混凝土结构设计规范》中的规范，对实施例1～3及对比例3中制备的无机胶凝材料进行流动性测试，详见下表。
实验4
采用贯入阻力仪测定实施例1～3及对比例4中制备的无机胶凝材料的初凝时间，即从注入模具开始2h、10h、24h凝结后产生的强度，详见下表。
实验5
根据GBT50080-2016《普通混凝土拌合物性能实验方法标准》，测定实施例1～3及对比例2中制备的混凝土拌合物与塑料平面的粘结强度，详见下表。
根据对比例1～3与实施例1～3的实验数据对比可得，从实验1和实验2可知实施例2的无机胶凝材料在7d、28d时的抗压强度最高，且实施例2的延展性在实施例1～3以及对比例2中保持在较高的水平，即可获得超高强度和超强韧性；并且从实验3可知，实施例2中添加分散剂可以使得混凝土有超高流态，可充分填入到内衬管的间隙中；从实验4可知实施例2通过添加早强剂，使该混凝土的2h强度可达到20MPa，进而在2h后即可快速脱模；从实验5可知通过添加硫铝酸盐水泥和粉煤灰，混凝土的粘性强度可达到1.5MP以上，完全符合保护套的要求；适合流水化生产，减轻工作强度，提高工作效率，减小工作空间的占用，增加流转比数。
本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。
Claims (10)
1.一种五超无机胶凝材料，其特征在于，包括以下质量份的原料：
硫铝酸盐水泥40～55份；
粉煤灰0～10份；
1mm石英砂15～18份；
40～70目石英砂20～25份；
分散剂0.4～0.6份；
早强剂0.1～0.2份；
生石灰0～5份；
石墨烯乳液0～0.05份；
明矾0～0.5份；
减水剂0.1～0.5份
糯米水0～1份。
2.根据权利要求1所述的一种五超无机胶凝材料，其特征在于，所述硫铝酸盐水泥采用强度等级为42.5。
3.根据权利要求1所述的一种五超无机胶凝材料，其特征在于，所述粉煤灰细度采用二级。
4.根据权利要求1所述的一种五超无机胶凝材料，其特征在于，所述分散剂为EP60。
5.根据权利要求1所述的一种五超无机胶凝材料，其特征在于，所述早强剂为无水硫酸钠、氯化钙。
6.根据权利要求1所述的一种五超无机胶凝材料，其特征在于，所述生石灰采用建筑级生石灰。
7.根据权利要求1所述的一种五超无机胶凝材料，其特征在于，所述石墨烯乳液为5％水乳液。
8.根据权利要求1所述的一种五超无机胶凝材料，其特征在于，所述减水剂为聚羧酸减水剂。
9.根据权利要求1所述的一种五超无机胶凝材料，其特征在于，所述糯米水采用3％熬煮液。
10.根据权利要求1～9任一项所述的一种五超无机胶凝材料制品的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
第一步：按照质量份计，取40～55份的硫铝酸盐水泥，0～10份的粉煤灰，15～18份的1mm石英砂，20～25份的40～70目石英砂，0.4～0.6份的分散剂，0.1～0.2份的早强剂，0～5份的生石灰，0～0.05份的石墨烯乳液，0～0.5份的明矾，0.1～0.5份的减水剂，0～1份的糯米水进行混合；
第二步：使用强制式搅拌机将上述原料搅拌均匀，搅拌时间为2～4min；
第三步：搅拌均匀后加水，水和原料的比例为11％～13％，继续搅拌4～6min，制备得到流态混凝土；
第四步：将流态混凝土灌入模具制成混凝土制品，2小时后混凝土制品的硬度能在20MPa以上进行脱模，再经3天养护混凝土制品基本可以使用。
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