[發明專利]適用于-10℃~-30℃環境的水泥基膠凝材料及其施工方法與應用

有效

• 申請號: 202010142015.7
• 申請日: 2020-03-04
• 公開（公告）號: CN111302749B
• 公開（公告）日: 2022-03-11
• 發明（設計）人: 葉家元;張文生;程華;王敬宇;任俊儒
• 申請（專利權）人: 中國建筑材料科學研究總院有限公司;中國人民解放軍陸軍勤務學院
• 主分類號: C04B28/14
• 分類號: C04B28/14;B28C5/00;E04G21/24
• 代理公司: 北京鼎佳達知識產權代理事務所(普通合伙) 11348
• 代理人: 張曉萍;劉鐵生

本發明的主要目的在于提供一種適用于?10℃～?30℃環境的水泥基膠凝材料及其施工方法與應用。所述的材料以質量份計包括硬石膏0～5份；硫鋁酸鹽水泥15～25份；減水劑0.1～0.3份；保水劑0～0.3份；緩凝劑0.1～0.3份；早強劑0.1～0.3份；砂55～75份；防凍劑1～3份和水7～12份。所要解決的技術問題是針對現有的水泥基膠凝材料在負溫條件下無法進行冷物料現場免加熱拌合和施工的缺陷，通過控制拌合溶液的凝固點、促進水泥水化等技術措施，并調整膠凝材料組分配比，使其能夠滿足極端負溫環境下的使用要求，實現在?10～?30℃的低溫環境中冷物料直接拌合、澆筑并免加熱養護的目的；所述的水泥基膠凝材料無需加熱養護等額外的特殊養護措施，其強度發展快，成本低廉，且不影響工程進展，從而更加適于實用。

技術領域

本發明屬于建筑材料制造技術領域，特別是涉及一種適用于-10℃～-30℃環境的水泥基膠凝材料及其施工方法與應用。

背景技術

冬季負溫施工越來越常見，且隨著我國極地戰略的提出，開發滿足負溫環境要求的水泥基膠凝材料則顯得極為迫切。

相關研究表明，硫鋁酸鹽水泥在負溫下水化反應仍可進行，且水化產物種類不會發生變化。如在-5℃環境中，硫鋁酸鹽水泥可持續水化，其水化產物仍然為鈣礬石，且摻入亞硝酸鹽防凍劑可顯著提升其強度，28天抗壓強度可達50MPa以上。但是，當降低溫度至-10℃時，采取加入防凍劑的措施雖然仍然能保證硫鋁酸鹽水泥漿體正常凝結硬化，但28天抗壓強度卻變得極低，僅能達到5.8MPa，喪失了工程使用價值。另有相關研究表明，在 -16℃環境中，向硫鋁酸鹽水泥中摻入大量亞硝酸鈉，將試樣在該環境中養護7d后，再將試樣轉入正溫(高于0℃的條件)下標準養護21天，其抗壓強度可以達到使用要求。但是，該方法要求拌合之前水泥等物料必須為常溫儲存且在常溫下拌合。

負溫是導致水泥水化延緩的主因，其直接后果為強度發展偏慢、最終強度偏低，進而給工程結構安全帶來致命影響。為了加速負溫下硫鋁酸鹽水泥的水化和促進其結構發育、強度發展，施工時可以借鑒混凝土冬季施工采用的物料預加熱且采用暖棚、暖倉、覆蓋物等保溫措施，實現冬季負溫拌合、澆筑與養護等。

極地地區及我國高海拔、高緯度地區面臨著更嚴酷的負溫環境，環境溫度可以達到-10℃～-30℃甚至更低。眾所周知，溫度每降低10℃，化學反應速度將放慢1倍。基于此，在-10℃～-30℃的更低負溫環境中，硫鋁酸鹽水泥的水化速度將顯著延緩，其水化動力學過程將受到顯著阻礙。采用現有冬季施工技術配制的水泥基膠凝材料及構筑的建筑物并不能滿足嚴酷低溫環境的使用要求。更為不利的是，在上述嚴酷地區采用冬季施工工藝，不僅會帶來成本顯著增加等問題，更會增加工藝復雜程度和構筑物質量管控難度。

發明內容

本發明的主要目的在于提供一種適用于-10℃～-30℃環境的水泥基膠凝材料及其施工方法與應用。所要解決的技術問題是針對現有的水泥基膠凝材料在負溫條件下無法進行冷物料現場免加熱拌合和施工的缺陷，通過控制拌合溶液的凝固點、促進水泥水化等技術措施，并調整膠凝材料組分配比，使得其能夠滿足極端負溫環境下的使用要求，實現在-10～-30℃的低溫環境中冷物料直接拌合、澆筑并免加熱養護的目的；所述的水泥基膠凝材料無需加熱養護等額外的特殊養護措施，其強度發展快，成本低廉，且不影響工程進展，從而更加適于實用。

本發明的目的及解決其技術問題是采用以下技術方案來實現的。依據本發明提出的一種適用于-10℃～-30℃環境的水泥基膠凝材料，以質量份計其包括：

本發明的目的及解決其技術問題還可采用以下技術措施進一步實現。

優選的，前述的材料，其中所述的硬石膏中硫酸鈣的質量百分含量≥95％，其比表面積≥500cm²/g。

優選的，前述的材料，其中所述的減水劑選自聚羧酸減水劑、氨基磺酸類減水劑或密胺樹脂減水劑中的至少一種。