CN104261774A - 一种高强低成本硫铝酸盐水泥基材料 - Google Patents
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Abstract
本发明属于建筑材料领域，具体涉及一种高强低成本硫铝酸盐水泥基材料，其各组分按重量百分数计为：矿物掺合料：30％-35％；硫铝酸盐水泥：60％～65％；增强组分：2％-10％；分散剂：0-0.4％；消泡剂：0-0.1％。本发明可使硫铝酸盐水泥基胶凝材料中矿物掺合料掺量高达30％-35％，有效降低了硫铝酸盐水泥的用量，使材料成本降低，该低硫铝酸盐水泥基胶凝材料各龄期强度普均大幅超过未加增强组分的对照组。与对照组相比，加入增强组分后，2h强度高达21MPa，提高了约130％；3d强度高达50MPa，提高了约100％；7d强度约为43MPa，提高了43％；28d强度高达60MPa，提高了约85％。
Description
技术领域
本发明属于建筑材料领域，具体涉及一种高强低成本硫铝酸盐水泥基材料。
背景技术
硫铝酸盐水泥(SAC)是我国自主知识产权的特种水泥，具有早期强度高强、抗渗透性高、抗冻融性好、耐腐蚀、凝结时间短、碱度低、自由膨胀率低等一系列优异的性能，因此，主要被应用到冬季施工、抢修、抢建、抗腐蚀等工程及制备GRC制品中。然而，由于硫铝酸盐水泥应用技术开发较为滞后，市场较为单一，且硫铝酸盐水泥价格比普通硅酸盐水泥要贵，因此，在某些方面限制了硫铝酸盐水泥的推广使用。
矿物掺合料加入到硫铝酸盐水泥中，不仅可以降低水泥成本、促进废物利用，起到节能环保的效果，而且可有效抑制水泥的干缩、缓解水泥水化放热集中的问题，然而，随着矿物掺合料掺量的增加，硫铝酸盐水泥基胶凝材料各龄期抗压强度均普遍下降，限制了矿物掺合料在硫铝酸盐水泥中的应用。
中国专利号201110031546.X，名称为一种复合硫铝酸盐水泥基自流平材料及其制备方法，该种材料优点是耐水性能好，凝结时间可调，施工较方便，缺点是，矿物掺合料掺量不高，自流平材料抗压强度不高。中国专利号200910272330.5，名称为一种硫铝酸盐水泥基同步注浆材料及其制备方法，该种材料优点是掺合料掺量大，具有早期强度高、抗渗、耐侵蚀等优点，缺点是体系整体强度很低，且发展缓慢，使用推广有局限性。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术存在的不足，制备一种高强低成本硫铝酸盐水泥基胶凝材料，提高矿物掺合料的掺量，使体系各龄期均达到较高强度，降低硫铝酸盐水泥基胶凝材料成本。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种高强低成本硫铝酸盐水泥基材料，其各组分按重量百分数计为：矿物掺合料：30％-35％；硫铝酸盐水泥：60％～65％；增强组分：2％-10％；分散剂：0-0.4％；消泡剂：0-0.1％。
按上述方案，所述硫铝酸盐水泥为普通低碱度硫铝酸盐水泥。
按上述方案，所述矿物掺合料为粉煤灰、高炉矿渣中的任意一种或两者的复合。
按上述方案，所述的粉煤灰为I级粉煤灰或II级粉煤灰。
按上述方案，所述的高炉矿渣为S95矿粉。
按上述方案，所述的增强组分为电石渣、碳酸钙超细微颗粒、甲酸钙按质量比8:2:1复合而成。
按上述方案，所述的电石渣中Ca(OH)2含量>65wt.％，80μm方孔筛筛余量≤14.4％，所述的碳酸钙超细微颗粒大小满足0.01μm＜d≤0.08μm，比表面积10000-70000m2/kg，所述的甲酸钙为市售工业级，在20℃下，比重为2.023，有效含量为98wt.％。
按上述方案，所述分散剂为聚羧酸系减水剂。
按上述方案，所述消泡剂为有机硅类消泡剂。
本发明的反应机理：胶凝体系与水混均匀混合后，硫铝酸盐水泥中的硫铝酸钙在石膏存在的条件下，遇水后，迅速水化，生成大量的钙矾石，钙矾石逐渐形成骨架，同时，增强组分中的碳酸钙超细微颗粒、甲酸钙有效加速了钙矾石的形成，同时，碳酸钙的微颗粒效应使体系结构变的更密实，从而体系获得高的早期强度；矿物掺合料中的活性二氧化硅、活性氧化铝，在分散剂的作用下，均匀分布于胶凝体系中，经增强组分电石渣中碱性成分的激发，产生二次水化，其颗粒被水化产物紧密包裹使体系变的更致密，随养护龄期的增加，钙矾石结晶度变好，这都促进了体系后期强度的发展。增强组分中的碳酸钙超细微颗粒、甲酸钙对体系早期强度有促进作用，电石渣对体系后期强度有促进作用。
本发明可使硫铝酸盐水泥基胶凝材料中矿物掺合料掺量高达30％-35％，有效降低了硫铝酸盐水泥的用量，使材料成本降低，该低硫铝酸盐水泥基胶凝材料各龄期强度普均大幅超过未加增强组分的对照组。与对照组相比，加入增强组分后，2h强度高达21MPa，提高了约130％；3d强度高达50MPa，提高了约100％；7d强度约为43MPa，提高了43％；28d强度高达60MPa，提高了约85％。
具体实施方式
下面结合实施例进一步说明本申请之发明，但实施例不应视作对本发明权利的限定。
实施例1
一种高强低成本硫铝酸盐水泥基材料，各组分按重量百分数计为：
低碱度硫铝酸盐水泥，L42.5：65％，掺合料：30％，增强组分：5％；
其中，所述的掺合料为I级粉煤灰，所述的增强组分为电石渣、碳酸钙超细微颗粒、甲酸钙按质量比8:2:1复合而成，所述的电石渣中Ca(OH)2含量>65wt.％，80μm方孔筛筛余量≤14.4％，所述的碳酸钙超细微颗粒大小满足0.01μm＜d≤0.08μm，比表面积10000-70000m2/kg，所述的甲酸钙为市售工业级，在20℃下，比重为2.023，有效含量为98wt.％；
制备：按照上述预定质量百分比称取各组分原料，按水灰比0.4将各组分混合均匀，即可得高强低成本硫铝酸盐水泥基材料。经测试，该高强低成本硫铝酸盐水泥基材料初凝时间26min，终凝时间为37min，2h强度14MPa，3d强度44.6MPa，7d强度45MPa，28d强度60.5MPa。
实施例2
一种高强低成本硫铝酸盐水泥基材料，各组分按重量百分数计为：
低碱度硫铝酸盐水泥，L42.5：62％，掺合料：30％，增强组分：7.8％，聚羧酸系碱水剂：0.2％。
其中，所述的掺合料为I级粉煤灰，所述的增强组分为电石渣、碳酸钙超细微颗粒、甲酸钙按质量比8:2:1复合而成，所述的电石渣中Ca(OH)2含量>65wt.％，80μm方孔筛筛余量≤14.4％，所述的碳酸钙超细微颗粒大小满足0.01μm＜d≤0.08μm，比表面积10000-70000m2/kg，所述的甲酸钙为市售工业级，在20℃下，比重为2.023，有效含量为98wt.％；
制备：按照上述预定质量百分比称取各组分原料，按水灰比0.4将各组分混合均匀，即可得高强低成本硫铝酸盐水泥基材料。经测试，该低成本硫铝酸盐水泥基材料初凝时间30min，终凝时间为41min，2h强度20.4MPa，3d强度45MPa，7d强度46MPa，28d强度47MPa。
实施例3
一种高强低成本硫铝酸盐水泥基材料，各组分按重量百分数计为：
低碱度硫铝酸盐水泥，42.5L：60％，掺合料：30％，增强组分：9.6％，聚羧酸系分散剂：0.3％，消泡剂0.1％。
其中，所述的掺合料为I级粉煤灰，所述的增强组分为电石渣、碳酸钙超细微颗粒、甲酸钙按质量比8:2:1复合而成，所述的电石渣中Ca(OH)2含量>65wt.％，80μm方孔筛筛余量≤14.4％，所述的碳酸钙超细微颗粒大小满足0.01μm＜d≤0.08μm，比表面积10000-70000m2/kg，所述的甲酸钙为市售工业级，在20℃下，比重为2.023，有效含量为98wt.％；所述消泡剂为有机硅类消泡剂；
制备：按照上述预定质量百分比称取各组分原料，按水灰比0.4将各组分混合均匀，即可得高强低成本硫铝酸盐水泥基材料。经测试，该低成本硫铝酸盐水泥基材料初凝时间37min，终凝时间为52min，2h强度15.1MPa，3d强度52.8MPa，7d强度46MPa，28d强度51MPa。
对比实施例
体系各组分按重量百分数计为：
低碱度硫铝酸盐水泥，L42.5：69.8％，掺合料：30％，分散组分：0.2％；
其中，所述的掺合料为I级粉煤灰，
制备：按照上述预定质量百分比称取各组分原料，按水灰比0.4将各组分混合均匀，即可得高强低成本硫铝酸盐水泥基材料。经测试，该高强低成本硫铝酸盐水泥基材料初凝时间26min，终凝时间为37min，2h强度14MPa，3d强度44.6MPa，7d强度45MPa，28d强度60.5MPa。
相关性能测试结果如下表1所示：
表1：
可以看出，与对比组相比，体系2h、3d、7d、28d最高抗压强度分别提高了约130％、100％、43％、85％，增强组分的引入明显提高了体系各龄期抗压强度，效果显著。
Claims (9)
1.一种高强低成本硫铝酸盐水泥基材料，其各组分按重量百分数计为：矿物掺合料：30％-35％；硫铝酸盐水泥：60％～65％；增强组分：2％-10％；分散剂：0-0.4％；消泡剂：0-0.1％。
2.如权利要求1所述的高强低成本硫铝酸盐水泥基材料，其特征在于，所述硫铝酸盐水泥为普通低碱度硫铝酸盐水泥。
3.如权利要求1所述的高强低成本硫铝酸盐水泥基材料，其特征在于，所述矿物掺合料为粉煤灰、高炉矿渣中的任意一种或两者的复合。
4.如权利要求3所述的高强低成本硫铝酸盐水泥基材料，其特征在于，所述的粉煤灰为I级粉煤灰或II级粉煤灰。
5.如权利要求3所述的高强低成本硫铝酸盐水泥基材料，其特征在于，所述的高炉矿渣为S95矿粉。
6.如权利要求1所述的高强低成本硫铝酸盐水泥基材料，其特征在于，所述的增强组分为电石渣、碳酸钙超细微颗粒、甲酸钙按质量比8:2:1复合而成。
7.如权利要求6所述的高强低成本硫铝酸盐水泥基材料，其特征在于，所述的电石渣中Ca(OH)2含量>65wt.％，80μm方孔筛筛余量≤14.4％，所述的碳酸钙超细微颗粒大小满足0.01μm＜d≤0.08μm，比表面积10000-70000m2/kg，所述的甲酸钙为市售工业级，在20℃下，比重为2.023，有效含量为98wt.％。
8.如权利要求1所述的高强低成本硫铝酸盐水泥基材料，其特征在于，所述分散剂为聚羧酸系减水剂。
9.如权利要求1所述的高强低成本硫铝酸盐水泥基材料，其特征在于，所述消泡剂为有机硅类消泡剂。
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