CN1331802C - 水泥混凝土的早强修补剂 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种水泥混凝土的早强修补剂，按重量百分比由以下组分组成：蔗糖0.2%～1.3%，Na2SO4 6.6%～31.5%，CaSO4·2H2O 6.2%～23.4%，Na2CO3 3.2%～22.1%，硫铝酸盐水泥41.3%～79.8%。本发明的修补剂易于保存，使用方便，成本较低，后期强度能持续发展。本发明通过加快水泥的凝结硬化，使水泥中硅酸盐的水化数量增多，提高早期强度；通过生成较多的微膨胀晶体，填充骨架空隙，使混凝土结构致密；其中的一些表面活性物理学质可以降低水泥混凝土的用水量，改善水泥混凝土的孔结构。

Description

水泥混凝土的早强修补剂
技术领域
本发明属于混凝土路面修补无机复合材料，特别涉及一种水泥混凝土的早强修补剂。
背景技术
在水泥混凝土路面板块修补方面，最常用的方法是将已损坏的混凝土除掉，铺上与原路面相同强度或略高于路面混凝土原设计强度的普通混凝土。但普通混凝土需要较长的养生时间，给路面尽快恢复交通带来了困难。在混凝土早强剂方面，通过近三十年的努力，取得了较大的成果，如日本的“一日水泥”，英国的“Swift Crete”水泥，德国的“Draifach”水泥，意大利的“supercement”水泥，美国研制的III型水泥(快硬波特兰水泥，掺2％的CaCl2，拌和物6h的抗压强度可达13.78MPa)等等。而我国在开发研制出诸如“硫铝酸盐双快水泥、氟铝酸盐双快水泥”等第三系列水泥的同时，通过在普通混凝土中掺早强剂的办法，以提高混凝土早期强度的发展，如同济大学、西安公路交通大学、铁道科学研究院等都成功的进行了这方面的研究，使修补混凝土的养生时间缩短到1d甚至12h即可开放交通。获得了较大的成功，尤其是江苏省建筑科学研究院研制的JK系列混凝土快速修补剂形成了系列产品，取得了较好的修补效果。
然而，目前国内外适用效果较好的超快速硬修补混凝土，要么使用快硬类特种水泥，要么使用快速修补剂掺入在普通混凝土中。快硬类水泥易风化保管时间短，不能象普通水泥一样进入商品市场，厂家一般只凭订货进行生产，一般用户又不了解生产厂家及产品质量情况而影响其推广应用。现有的快速修补剂在普通混凝土中的掺入量过大，使得每方混凝土的成本提高较多，经济性差，难以推广使用。
发明内容
针对现有早强混凝土的不足，本发明提出一种水泥混凝土的早强修补剂，该修补剂易于保存，使用方便，成本较低，后期强度能持续发展。
本发明的技术方案是这样实现的：水泥混凝土的早强修补剂，按重量百分比由以下组分组成：
蔗糖            0.2％～1.3％
Na2SO4          6.6％～31.5％
CaSO4·2H2O     6.2％～23.4％
Na2CO3          3.2％～22.1％
硫铝酸盐水泥    41.3％～79.8％
本发明包含有三方面的机理，一是通过加快水泥的凝结硬化，使水泥中硅酸盐的水化数量增多，提高早期强度；二是通过生成较多的微膨胀晶体，填充骨架空隙，使混凝土结构致密；三是其中的一些表面活性物理学质可以降低水泥混凝土的用水量，改善水泥混凝土的孔结构。
在本修补剂制作过程中，先将上述各组分制备成比表面积≥3000cm2/g的粉体材料，再按上述质量比混合均匀而成。在工程运用中，其用量为水泥重量的10％～20％，混凝土搅拌时的投料顺序为：石子-水泥-混凝土早强修补剂-砂-水。搅拌参数为干拌30s，湿拌60s。
混凝土搅拌时的投料顺序为：石子-水泥-混凝土早强修补剂-砂-水。搅拌参数为干拌20～40s，湿拌40～120s。在生产工艺方面没有特殊要求，采用传统的混凝土拌合设备即可进行生产。
本发明的修补剂经过试验室试验，与不掺修补剂的混凝土相比较，添加修补剂的混凝土初凝的时间不受影响，4～6小时就具有强度，24h抗折强度提高的比例均超过100％，24h抗压强度提高的比例均超过200％；平均每立方米成品混凝土增加成本50～200元。在工程应用中，不会影响施工时的工作性；适用于适合于抢修工程及对进度要求高的工程需要。
部分试验结果如表-1。混凝土造价分析表，如表-2。
部分试验结果  表-1
混凝土类型           抗折强度(MPa)           抗压强度(MPa)
    6h     24h     3d     6h     24h   3d
本发明试验结果   普通混凝土     -     1.24     3.04     -     7.26   21.1
  早强剂掺量16％的混凝土 4.52 6.12 - 16.8 30.2 -
西南交通大学试验结果   普通混凝土     -     -     2.822     -     -   17.23
  Y1-5-12型早强混凝土 - - 4.131 - - 25.11
混凝土造价分析表  表-2
项目     普通混凝土       修补混凝土     西南交通大学Y1-5-12型早强混凝土
    水泥     减水剂     水泥   早强剂
重量(kg/m3)     340     2.37     475   10～90         -
单价(元/t)     320     4500     320   2000～3000         -
造价(元/m3)     109     11     152   20～180         -
合计         120         172～332         -
比普通混凝土造价增加(元/m3)         52～212         111.46
具体实施方式
实施例1
水泥混凝土的早强修补剂。按重量百分比由以下组分组成：
蔗糖            0.5％
Na2SO4          7.0％
CaSO4·2H2O     8.0％
Na2CO3          7.3％
硫铝酸盐水泥    77.2％
将上述各组分先制成比表面积大于比表面积≥3000cm2/g的粉体材料，按上述质量比混合均匀而成，其用量为水泥的重量15％，混凝土搅拌时的投料顺序为：石子-水泥-混凝土早强修补剂-砂-水。搅拌参数为干拌30s，湿拌60s。在生产工艺方面没有特殊要求，采用传统的混凝土拌合设备即可进行生产。
将拌和物装于试模中，在振动台上振动60s，表面整平。标准养护至规定龄期，脱模后测定其抗折强度及抗压强度如表-3。
早强水泥混凝土强度  表-3
龄期，h     4     6
抗折强度，MPa     4.16     4.49
抗压强度，MPa     16.1     19.8
如表-3，掺加早强修补剂4h抗折强度就达到4.16MPa，抗压强度也有16.1Mpa。该强度满足高速公路混凝土路面开放交通的所要求的最小抗折强度指标。
实施例2
水泥混凝土的早强修补剂：按重量百分比由以下组分组成：
蔗糖            0.7％
Na2SO4          18.O％
CaSO4·2H2O     15.0％
Na2CO3          12.3％
硫铝酸盐水泥    54.0％
将上述各组分先制成比表面积大于比表面积≥3000cm2/g的粉体材料，按上述质量比混合均匀而成，其用量为水泥的重量15％，混凝土搅拌时的投料顺序为：石子-水泥-混凝土早强修补剂-砂-水。搅拌参数为干拌30s，湿拌60s。在生产工艺方面没有特殊要求，采用传统的混凝土拌合设备即可进行生产。
将拌和物装于试模中，在振动台上振动60s，表面整平。标准养护至规定龄期，脱模后测定其抗折强度及抗压强度如表-4。
早强水泥混凝土强度  表-4
龄期，h     4     6
抗折强度，MPa     4.08     4.45
抗压强度，MPa     15.9     19.7
如表-4，掺加早强修补剂4h抗折强度就达到4.08MPa，抗压强度也有15.9Mpa。
实施例3
水泥混凝土的早强修补剂，按重量百分比由以下组分组成：
蔗糖      1.1％
Na2SO4    20.0％
CaSO4·2H2O     19.3％
Na2CO3          17.3％
硫铝酸盐水泥    42.3％
将上述各组分先制成比表面积大于比表面积≥3000cm2/g的粉体材料，按上述质量比混合均匀而成，其用量为水泥的重量15％，混凝土搅拌时的投料顺序为：石子-水泥-混凝土早强修补剂-砂-水。搅拌参数为干拌30s，湿拌60s。在生产工艺方面没有特殊要求，采用传统的混凝土拌合设备即可进行生产。
将拌和物装于试模中，在振动台上振动60s，表面整平。标准养护至规定龄期，脱模后测定其抗折强度及抗压强度如表-5。
早强水泥混凝土强度  表-5
龄期，h     4     6
抗折强度，MPa     4.28     4.65
抗压强度，MPa     16.4     20.4
如表-5，掺加早强修补剂4h抗折强度就达到4.28MPa，抗压强度达到16.4Mpa。
实施例4
水泥混凝土的早强修补剂，其按重量百分比由以下组分组成：
蔗糖           0.3％
Na2SO4         19.3％
CaSO4·2H2O    8.4％
Na2CO3         18.0％
硫铝酸盐水泥    54.0％
将上述各组分先制成比表面积大于比表面积≥3000cm2/g的粉体材料，按上述质量比混合均匀而成，其用量为水泥的重量10％。在搅拌锅中加入称量好的石子，水泥，砂，混凝土早强修补剂及水。投料顺序为：石子-水泥-混凝土早强修补剂-砂-水。在生产工艺方面没有特殊要求，采用传统的混凝土拌合设备即可进行生产。搅拌参数为干拌30s，湿拌60s。将拌和物装于试模中，在振动台上振动80s，表面整平。标准养护至规定龄期，脱模后测定其抗折强度及抗压强度如表-6。
早强水泥混凝土强度  表-6
龄期，h     8     10
抗折强度，MPa     4.23     4.98
抗压强度，MPa     20.9     30.6
如表-6，掺加早强修补剂8小时抗折强度就达到4.23MPa，抗压强度也有20.9MPa。该强度满足高速公路混凝土路面开放交通的所要求的最小抗折强度指标。
实施例5
水泥混凝土的早强修补剂，其按重量百分比由以下组分组成：
蔗糖            0.9％
Na2SO4          15.0％
CaSO4·2H2O     11.0％
Na2CO3          12.0％
硫铝酸盐水泥    61.1％
将上述各组分先制成比表面积大于比表面积≥3000cm2/g的粉体材料，按上述质量比混合均匀而成，其用量为水泥的重量20％。在搅拌锅中加入称量好的石子，水泥，砂，混凝土早强修补剂及水。投料顺序为：石子-水泥-混凝土早强修补剂-砂-水。在生产工艺方面没有特殊要求，采用传统的混凝土拌合设备即可进行生产。搅拌参数为干拌30s，湿拌60s。将拌和物装于试模中，在振动台上振动70s，表面整平。标准养护至规定龄期，脱模后测定其抗折强度及抗压强度如表-7。
早强水泥混凝土强度  表-7
龄期，h     4     6
抗折强度，MPa     4.18     4.79
抗压强度，MPa     21.6     31.4
如表-7，掺加早强修补剂4h抗折强度就达到4.18MPa，抗压强度也有21.6MPa。该强度满足高速公路混凝土路面开放交通的所要求的最小抗折强度指标。

Claims (6)

1.一种水泥混凝土的早强修补剂，其特征在于，按重量百分比由以下组分组成：
蔗糖            0.2％～1.3％
Na2SO4          6.6％～31.5％
CaSO4·2H2O     6.2％～23.4％
Na2CO3          3.2％～22.1％
硫铝酸盐水泥    41.3％～79.8％。
2.根据权利要求1所述的水泥混凝土的早强修补剂，其特征在于，按重量百分比由以下组分组成：
蔗糖            0.5％
Na2SO4          7.0％
CaSO4·2H2O     8.0％
Na2CO3          7.3％
硫铝酸盐水泥    77.2％。
3.根据权利要求1所述的水泥混凝土的早强修补剂，其特征在于，按重量百分比由以下组分组成：
蔗糖           0.7％
Na2SO4         18.0％
CaSO4·2H2O    15.0％
Na2CO3         12.3％
硫铝酸盐水泥   54.0％。
4.根据权利要求1所述的水泥混凝土的早强修补剂，其特征在于，按重量百分比由以下组分组成：
蔗糖            1.1％
Na2SO4          20.0％
CaSO4·2H2O     19.3％
Na2CO3          17.3％
硫铝酸盐水泥    42.3％。
5.根据权利要求1所述的水泥混凝土的早强修补剂，其特征在于，按重量百分比由以下组分组成：
蔗糖            0.3％
Na2SO4          19.3％
CaSO4·2H2O     8.4％
Na2CO3          18.0％
硫铝酸盐水泥    54.0％。
6.根据权利要求1所述的水泥混凝土的早强修补剂，其特征在于，按重量百分比由以下组分组成：
蔗糖           0.9％
Na2SO4         15.0％
CaSO4·2H2O    11.0％
Na2CO3         12.0％
硫铝酸盐水泥   61.1％。
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