[發明專利]一種硫鋁酸鹽?硅酸鹽水泥復合體系外加劑、快硬早強混凝土及其制備方法

有效

• 申請號: 201610221606.7
• 申請日: 2016-04-11
• 公開（公告）號: CN105884239B
• 公開（公告）日: 2018-03-20
• 發明（設計）人: 黃紹龍;卞周宏;黃修林;黃小霞;苗強;徐波
• 申請（專利權）人: 湖北大學;武漢市市政建設科研有限公司
• 主分類號: C04B24/22
• 分類號: C04B24/22;C04B28/06;C08F222/20;C08F220/28;C08F212/14;C07C69/732
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司42102
• 代理人: 唐萬榮

技術領域

本發明屬于建筑材料領域，具體涉及一種硫鋁酸鹽-硅酸鹽水泥復合體系外加劑、快硬早強混凝土及其制備方法。

背景技術

普通硫鋁酸鹽水泥(SAC)的熟料是以適當成分的石灰石、礬土和石膏為原料，于1300-1400℃鍛燒而成，熟料主要礦物是C₄A₃S和C₂S，還有少量游離石膏和鐵相。C₄A₃S礦物使硫鋁酸鹽水泥具有早強、高強、抗滲、抗凍、耐蝕和低堿度等優良特性，同時C₄A₃S水化活性很高，早期能形成大量的鈣礬石(AFt)、C-S-H和氫氧化鋁(AH₃)凝膠，使水泥獲得較高的早期強度，1d和3d強度能達到28d強度的60-70％。其低滲透性及抗硫酸鹽侵蝕、抗凍融、抗碳化的高耐久性能，廣泛應用于搶修搶建工程、預制構件、GRC制品、低溫施工工程、抗海水腐蝕工程和道路快速修補工程應用中。

但是快硬硫鋁酸鹽水泥的凝結時間很短，初凝僅為30分鐘左右，極大地限制了施工的便利性。在一般道路快速修補工程應用中，尤其對混凝土的初始工作性能、坍落度經時損失及超早期強度提出了較高要求。普通硅酸鹽水泥凝結時間長，早期強度低于硫鋁酸鹽水泥混凝土，可采用硫鋁酸鹽水泥與普通硅酸水泥復合的方式來增加混凝土初始流動性，減少坍落度經時損失，但是隨著普通硅酸鹽水泥摻量的增加，其水泥混凝土快凝早強特性逐漸消失，早期強度迅速下降。所以針對實際工程中存在的二元復合水泥混凝土工作性能與早期力學性能的矛盾，需要研發一種硫鋁酸鹽-硅酸鹽水泥復合體系專用外加劑來改善快硬早強混凝土的工作性能、早期力學及耐久性能。但是，傳統外加劑僅僅適用于硫鋁酸鹽水體系或者硅酸鹽水泥體系，而很難表現出對二元復合體系的良好適應性。

發明內容

本發明的目的是提供一種硫鋁酸鹽-硅酸鹽水泥復合體系外加劑及制備的硫鋁酸鹽-硅酸鹽水泥基快硬早強混凝土，所述硫鋁酸鹽-硅酸鹽水泥復合體系外加劑可以顯著改善硫鋁酸鹽-硅酸鹽水泥混凝土的初始流動性能，延緩水泥復合體系的凝結時間，減少坍落度損失，有效解決流動性與早期強度的矛盾，具有減水、緩凝、早強等復合效果，且涉及的制備方法簡單、適合推廣應用。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案為：

一種硫鋁酸鹽-硅酸鹽水泥復合體系外加劑，它由減水劑、緩凝劑、早強劑和防凍劑復合而成，各組分所占質量百分比為：減水劑70-78％、早強劑1.2-2.5％、緩凝劑18-25％、防凍劑2-4％。

上述方案中，所述減水劑的結構通式為：

其中，m＝45-52；n＝38-48；p＝20-33；減水劑分子量控制在35000-50000。

上述方案中，所述減水劑的制備方法包括如下步驟：

1)將巴豆酸、聚乙二醇丁醚按摩爾比1:(0.8-1.5)加入到反應釜A中，加入占反應釜A中溶液總質量1-3％的鏈轉移劑(4-二甲氨基吡啶)和占反應釜A中溶液總質量0.2-0.5％阻聚劑(對苯二酚)攪拌加熱至80-100℃，保溫反應4-8h得產物A；將亞甲基丁二酸和聚乙烯醇按摩爾比1:(0.8-1.5)加入反應釜B中，加入占反應釜B中溶液總質量0.5-2.0％的濃硫酸和加入占反應釜B中溶液總質量0.2-0.5％的對苯二酚，攪拌加熱至75-85℃，保溫反應4-8h得產物B；2)將所得反應產物A、B和對苯乙烯磺酸鈉按摩爾比1:(0.8-1.2):(0.4-0.7)加入到反應釜C中，加入占反應釜C中溶液總質量10-30％的巰基乙酸和巰基丙酸混合物，其中巰基乙酸和巰基丙酸摩爾比為1:1，然后攪拌加熱至100-120℃，保溫反應6-10h，緩慢降溫至40℃，加入NaOH溶液調節PH至中性得所述減水劑。

上述方案中，所述早強劑由無機早強劑和有機早強劑按7:3-8:2的質量比復合而成。

上述方案中，所述無機早強劑為碳酸鋰、硫酸鈉、硫酸鋁、氯化鈣中的一種或幾種；所述有機早強劑為三乙醇胺、三異丙醇胺中的一種或二者混合。

上述方案中，所述緩凝劑的結構通式為：

其中，a＝1-5；b＝1-5；c＝1-5。

上述方案中，所述緩凝劑的制備方法包括如下步驟：