可以控制凝结时间的碱激发胶凝材料、控制方法及应用技术

本发明专利技术涉及一种可以控制凝结时间的胶凝材料及其凝结时间控制的方法和在混凝土中的应用，包括采用的胶凝材料以及控制碱激发胶凝材料的凝结时间的外加电场的方法和将上述材料和方法应用在混凝土上的产品和方法，采用本技术方案的材料和方法，可在混凝土成型后根据需求加快其水化进程，控制凝结硬化时间，让所制备的混凝土既具有长凝结时间，以满足施工性能要求，又能根据需求，缩短凝结硬化时间，提高早期强度；另外，还可以利用控制凝结时间所带来的集中、快速释放的水化热来保证水化的环境温度，解决负温环境下的不能正常水化的难题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种可以控制凝结时间的胶凝材料及其凝结时间控制的方法和在混凝土中的应用，具体表现为1、碱激发胶凝材料与拌合水混合形成拌合物；2、利用外加电场加快胶凝材料水化速度，实现在正常凝结时间内的可控凝结。
技术介绍
人类的生存和发展史就是一部各种材料的发展史。建筑材料是伴随人类的发展而得到不断的更新、发展。混凝土材料具有凝结前的良好可塑性，硬化后的良好力学性能与耐久性等优良性能。因此，混凝土材料是目前应用最广泛的建筑材料，也是各种建造基础设施的优选基础性材料。混凝土可以根据胶凝材料的不同来分类，比如，硅酸盐类水泥混凝土，碱矿渣混凝土，硫铝酸盐混凝土，磷酸盐混凝土等。这些混凝土材料具有大致相同的技术性能。随着现代社会生活节奏的加快和对道路等基础设施的依赖越来越大，特别是在负荷繁重的大型城市，很多混凝土基础设施为了保持正常的使用功能而需要及时维修、维护。这些基础设施的维修、维护一般都需要在一个较短甚至很短的时间内完成，面临同时要求早期强度高与混凝土质量高的矛盾。高质量混凝土要求良好的施工性能和较长的凝结时间以保证施工质量；而高早期强度要求混凝土具有短的凝结时间，以尽快达到使用要求。矛盾集中在凝结时间这个技术参数上。混凝土的凝结时间是影响施工性能、早期力学性能、后期质量与耐久性等重要性能的关键因素之一，也是混凝土的重要技术参数。现有的混凝土技术通过使用外加剂来调整胶凝材料的凝结时间和各种性能，比如，各种早强剂、速凝剂、缓凝剂、引气剂等。这些外加剂通常在混凝土拌合物的制备过程中加入。现有的混凝土快凝技术都是以牺牲凝结时间和施工性能为代价的。譬如喷射混凝土，掺适量速凝剂能够让混凝土具有20min强度；但是其初凝时间仅仅2min左右，基本不具有除喷射施工外的其它施工方法，完全不适合常规施工。而具有45min以上初凝时间的混凝土都不具有小时强度。因此，目前没有一种同时具有45min以上的凝结时间来满足施工性能的需求而又同时具有45min早期强度的混凝土技术。由于目前调整混凝土凝结时间的方法都是在混凝土中加入一定量的各种早强剂、速凝剂或缓凝剂等外加剂，通过改变外加剂的组分和剂量来调整的硬化时间。存在混凝土的配合比一旦确定，其凝结、硬化时间就已经基本确定的不足之处；即存在着混凝土已经完成浇注成型后，其凝结时间就不能再改变的不足。另外，混凝土的正常水化需要一定的温度环境。随着水化环境温度的降低，混凝土的水化速度逐渐下降并可能停止水化，甚至会在负温环境下发生冻害，损害乃至破坏混凝土构件，危及工程质量。因此，普通的混凝土具有不能在负温条件下的进行正常凝结硬化的不足。
技术实现思路
本专利技术的技术方案所要解决的技术问题是通过提供一种可以控制凝结时间的胶凝材料和控制凝结时间的方法，可在混凝土成型后根据需求加快其水化进程，控制凝结硬化时间，让所制备的混凝土既具有长凝结时间，以满足施工性能要求，又能根据需求，缩短凝结硬化时间，提高早期强度，即在混凝土已经完成浇注成型的情况下，其凝结时间还可以根据需求进行改变；另外，进一步还可以利用控制凝结时间所带来的集中、快速释放的水化热来保证水化的环境温度，解决负温环境下的不能正常水化的难题。本专利技术的第一个目的是提供一种可以控制凝结时间的碱激发胶凝材料；本专利技术的第二个目的是提供控制碱激发胶凝材料凝结时间的方法；本专利技术的第三个目的是提供一种可以控制凝结时间的混凝土。为实现本专利技术的第一个目的，本专利技术的技术方案是提供一种可以控制凝结时间的碱激发胶凝材料，至少包括激发剂和粉状的含硅铝氧化物活性材料。碱激发胶凝材料与拌合水混合后形成的拌合物中的拌合液是一种强碱性的溶液，其氢氧根离子浓度很高，是一种良的导电体，具有将电能转化为热能提高拌合物温度、加快胶凝材料的水化反应速度的能力。其次，在外电场的作用下，氢氧根离子在固体颗粒表面形成电场条件下的临时富集，提高局部的反应物的浓度，进一步促进水化反应。第三，碱激发胶凝材料的水化过程是一个放热反应，水化速度越快，所释放的热能越多，拌合物的温度就越高。因此，在外加电场的作用下，碱激发胶凝材料拌合物内形成了一个水化速度与温度正反馈的水化环境，水化产物快速形成，表现为拌合物的凝结硬化。通过外加电场，改变碱激发胶凝材料拌合物内的温度和电场梯度，可以控制其水化速度和水化进度，从而控制凝结时间。进一步，限定所述的激发剂是至少包括氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钾、水玻璃中的一种或几种组成的混合物。进一步，限定所述的粉状的含硅铝氧化物活性材料是指经过高温处理或通过高温加工阶段而得到的一类以硅铝氧化物为主要化学成分的且具有火山灰活性的、具有200m2/kg以上比表面积的粉状材料，至少包括粒化高炉矿渣粉、磨细钢渣、拜耳法赤泥、粉煤灰、磨细炉渣、磨细的煅烧粘土矿物、磷矿渣粉、磨细的煅烧煤矸石、磨细的煅烧页岩中的一种或多种组成的混合物。另外，限定所述的可以控制凝结时间的碱激发胶凝材料，还可包括有减水剂、缓凝剂、膨胀剂、掺合料中的一种或多种组成的辅料。本专利技术所述的减水剂是指能够可以降低拌合物的需水量、提高拌合物的流动性、提高硬化后的强度所用的外加剂。本专利技术所述的缓凝剂是指能够延长拌合物的凝结时间，改善施工性能的外加剂。本专利技术所述的膨胀剂是指水化后能够产生适量的体积膨胀，补偿碱激发胶凝材料水化收缩的一种外加剂。本专利技术所述的掺合料是指能够降低拌合物成本或提高性能的组分，比如窑灰、硅灰、纤维、石灰、水泥、硫酸钠、氢氧化铝等。另外，从主要成分上进行限定，限定所述的胶凝材料的质量组成范围为：粉状的含硅铝氧化物活性材料60-80份，以Na2O+0.658K2O计算的激发剂2-16份，减水剂0-10份、缓凝剂0-10份、膨胀剂0-10份，掺合料0-40份。为实现本专利技术的第二个目的，本专利技术的技术方案是提供一种控制碱激发胶凝材料的凝结时间的方法，包括以下步骤，第一步、胶凝材料与拌合水、适量的集料混合均匀形成拌合物；第二步，将拌合物塑成所需要的形状与尺寸；第三步，对拌合物施加外加电场，加快胶凝材料的水化速度，控制凝结时间。碱激发胶凝材料与拌合水混合均匀后形成拌合物，对碱激发胶凝材料的拌合物施加交流电、直流电或由电磁波形成的感应电中的一种或多种电场加快胶凝材料的水化速度，实现快速硬化。进一步，限定所述的外加电场可以是交流电、直流电或由电磁波形成的感应电中的一种或多种。进一步限定所述的拌合物的组成质量范围为：粉状的含硅铝氧化物活性材料60-80份，以Na2O+0.658K2O计算的激发剂2-16份，减水剂0-10份、缓凝剂0-10份、膨胀剂0-10份，掺合料0-40份，拌合水15-100份。进一步限定，所述的拌合拌合水包括液态激发剂中的水。进一步限定，所述的拌合物是净浆拌合物或净浆拌合物与适量的集料混合形成的砂浆拌合物或混凝土拌合物。为实现本专利技术的第三个目的，本技术方案的可以控制凝结时间的混凝土，至少包括由激发剂和粉状的含硅铝氧化物活性材料、拌合水、集料混合均匀所形成的拌合物本文档来自技高网...

【技术保护点】
可以控制凝结时间的碱激发胶凝材料，其特征在于：至少包括激发剂和粉状的含硅铝氧化物活性材料。

【技术特征摘要】
2015.01.22 CN 20151003221601.可以控制凝结时间的碱激发胶凝材料，其特征在于：至少包括激发剂和粉状的含硅铝氧化物活性材料。
2.如权利要求1所述的可以控制凝结时间的碱激发胶凝材料，其特征在于：所述的激发剂是至少包括氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钾、水玻璃中的一种或几种组成的混合物。
3.如权利要求1所述的可以控制凝结时间的碱激发胶凝材料，其特征在于：所述的粉状的含硅铝氧化物活性材料至少包括粒化高炉矿渣粉、磨细钢渣、拜耳法赤泥、粉煤灰、磨细炉渣、磨细的煅烧粘土矿物、磷矿渣粉、磨细的煅烧煤矸石、磨细的煅烧页岩中的一种或多种组成的混合物。
4.如权利要求1所述的可以控制凝结时间的碱激发胶凝材料，其特征在于：还包括有减水剂、缓凝剂、膨胀剂、掺合料中的一种或多种组成的辅料。
5.如权利要求1所述的可以控制凝结时间的碱激发胶凝材料，其特征在于：所述的胶凝材料的质量组成范围为：粉状的含硅铝氧化物活性材料60-80份，以Na2O+0.658K2O计算的激发剂2-16份，减水剂0-10份、缓凝...

【专利技术属性】
技术研发人员：张彭成，陈科，王勇威，刘亚文，
申请(专利权)人：张彭成，
类型：发明
国别省市：重庆;85