本发明专利技术提供了一种具有抗低温性能的胶凝材料及制备方法，该胶凝材料由硫铝酸盐水泥熟料、硬石膏、单矿物无水硫铝酸钙、二水石膏以及其他外加剂组成。本发明专利技术的胶凝材料采用了硫铝酸盐熟料‑硬石膏‑无水硫铝酸钙‑二水石膏四元体系，有利于胶凝材料在负温下强度的发展。本发明专利技术的胶凝材料在负温下进行水化反应生成钙矾石晶相，使具有优异的早期抗压强度性能，适用于冬季低温环境下施工。本发明专利技术中的胶凝材料配方，有效地解决了负温环境下水化性能差的问题，并具优良的负温强度性能。本发明专利技术安全环保，无毒无污染，操作方便，具有显著的应用价值和经济效益。
A kind of low temperature resistant cementitious material and its preparation method
【技术实现步骤摘要】
一种具有抗低温性能的胶凝材料及制备方法
本专利技术涉及一种胶凝材料，尤其涉及一种以硫铝酸盐水泥熟料-硬石膏-单矿物无水硫铝酸钙-二水石膏的四元体系具有抗低温性能的胶凝材料，属于建筑材料领域。
技术介绍
低温环境下硅酸盐水泥基胶凝材料水化速度慢，C-S-H凝胶等主要水化产物的形成速率显著降低，导致水泥石早期强度发展缓慢，0℃低温环境下养护3d后的抗压强度仅为7.5MPa，难以满足低温施工要求。而硫铝酸盐水泥(CSA)具有水化速度快、早期强度高及抗冻性好等优点，恰好弥补普通硅酸盐水泥此方面的不足。硫铝酸盐水泥熟料重要矿物组成是无水硫铝酸钙(ye’elimite)，其水化活性高，常温下与水接触迅速反应生成大量热，因而低温适应性较高。主要水化产物为钙矾石(AFt)、氢氧化铝(AH3)和单硫型水化硫铝酸钙(AFm)。其水化产物受硫酸钙浓度的影响，当无石膏存在时会生成AFm和AH3，其中氢氧化铝为非晶态胶体存在；当石膏存在时会生成AFt和AH3。钙矾石(AFt)形成坚硬地骨架结构，晶体之间的机械键合和互锁粘结对强度有重要贡献，是水泥石早期强度的主要来源。铝胶(AH3)具有绒毛形态并覆盖在其他颗粒的表面，类似于C-S-H凝胶，C-S-H凝胶比表面积约为90m2/g。而AH3相具有285m2/g的比表面积，相当于C-S-H的3倍多，能有效填充在水化后期钙矾石形成的骨架和孔隙中，因此也对抗压强度作出有效的贡献。低温环境对水泥水化动力学起着重要作用，温度变化会导致水化产物的物相组成和空间分布的变化，进而影响抗压强度的发展。为了工程冬季施工能顺利开展，防止水泥的早期冻害，人们通常采用提高养护温度的外在保温设施或加入防冻剂，但前者施工复杂、效率低，不适于大面积应用。施工过程中将防冻剂掺入水泥中使用会存在搅拌不均匀现象，造成防冻效果不均匀，影响施工质量，进而造成一定的经济损失。随着对冬季施工要求的逐步提高，从内部胶凝材料体系作为切入点，研究出一种具有抗低温性能的胶凝材料配方尤为重要。对于冬季施工造成早期抗压强度发展缓慢的问题，影响施工，并且工程质量也得不到保证。因此急需一种具有抗低温性能的胶凝材料配比，来解决低温工程应用中早期抗压强度差的问题。
技术实现思路
本专利技术为解决低温工程中早期抗压强度差的问题，提供了一种具有抗低温性能的四元体系胶凝材料，并且具有良好的力学性能。为了达到上述目的，本专利技术的技术方案提供了一种抗低温性能的胶凝材料，该胶凝材料由以下重量份的组份组成：硫铝酸盐水泥熟料40-45份，硬石膏5-10份，单矿物无水硫铝酸钙35-45份，二水石膏5-15份，石英砂300份，防冻液50份；其中硫铝酸盐水泥熟料、硬石膏、单矿物无水硫铝酸钙和二水石膏之和是100份。优选的是，包括以下重量份的原料：硫铝酸盐水泥熟料42.5份，硬石膏7.5份，单矿物无水硫铝酸钙35份，二水石膏15份，石英砂300份，防冻液50份，其中硫铝酸盐水泥熟料、硬石膏、单矿物无水硫铝酸钙和二水石膏之和是100份。所述的一种具有抗低温性能胶凝材料的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、将上述重量份的硫铝酸盐水泥熟料、硬石膏、单矿物无水硫铝酸钙、二水石膏置于球磨机中搅拌2h得原料，然后存放在密闭自封袋；步骤二、将步骤一制得的原料，标准石英砂和模具预先放入-15℃冰柜中24h；步骤三、依次向搅拌锅中加入防冻液，由步骤二预先经过-15℃温度处理的原料，标准砂，搅拌均匀，得到混合料；步骤四、将步骤三得到的混合料倒入模具中，放在振动台振捣90s，成型后用保鲜膜包裹-15℃冰柜中24后脱模，得到试件继续用保鲜膜包裹置于-15℃冰柜养护至28d龄期。所述的具有抗低温性能的胶凝材料，其特征在于，步骤二中单矿物无水硫铝酸钙由化学试剂碳酸钙、氢氧化铝和硫酸钙按摩尔比3:6:1混合均匀，加入不多于碳酸钙、氢氧化铝和硫酸钙总质量10％的去离子水，压制后在105℃烘干12h，置于1320℃高温炉中保温1.5h，取出熟料冷却到20℃，再将其粉磨80μm方孔筛全部通过，并放入密闭容器内。所述的具有抗低温性能的胶凝材料，其特征在于，步骤三中防冻液是由在-15℃环境下配制而成的NaCl溶液呈流动状态，掺入原料中进行拌合。所述的抗低温性能胶凝材料的制作方法，其特征在于，步骤四中，所述的搅拌为：首先将防冻液放入搅拌锅中，再加入原料，混合低速搅拌30s，其次将标准砂倒入搅拌锅，边倒边低速搅拌30s；最后高速搅拌30s。上述两处低速转速为140r/min，公转62r/min；高速转速为自转285r/min，公转125r/min。所述的抗低温性能胶凝材料的制作方法，其特征在于，步骤四中所述的模具尺寸为：长×宽×高＝40mm×40mm×160mm。本专利技术具有以下有益效果：加入的防冻液为了降低浆体中液相的冰点。由于试样由原材料制备到成型全程在-15℃低温环境中进行，为保证胶凝材料在负温下能够水化，需在体系中加入防冻液使砂浆中有足够的自由水存在。加入硫铝酸盐水泥熟料和硬石膏使得胶凝材料在负温下进行水化反应生成钙矾石，解决早期强度差的施工问题。加入单矿物无水硫铝酸钙，其水化活性高、低温适应性强，与水接触可水化反应产生大量热。内部产生的热量可弥补与外界负温环境存在的温差，有利于水化反应的进行。加入二水石膏，促进低温环境下单矿物无水硫铝酸钙水化反应生成钙矾石，提高胶凝体系的早期抗压强度。本专利技术的抗低温胶凝材料，以硫铝酸盐水泥熟料-硬石膏-单矿物无水硫铝酸钙-二水石膏为四元胶凝体系，并加入石英砂和防冻液配制而成。硫铝酸盐熟料复配硬石膏具有优异的负温水化性能，有利于砂浆在负温下强度的发展，其水化生成钙矾石，有利于提高胶凝材料的力学性能。单矿物无水硫铝酸钙复配二水石膏具有水化活性高、低温适应性强特点，保证胶凝体系早期抗压强度。本专利技术的胶凝材料采用了四元体系，有效地解决了冬季施工早期抗压强度差的问题，并具有优异的抗低温性能。具体实施方式下面结合实例对本专利技术进行进一步详细说明实施例1一种具有抗低温性能的胶凝材料由以下重量份的原料组成：硫铝酸盐水泥熟料42.5份，硬石膏石膏7.5份，单矿物无水硫铝酸钙35份，二水石膏15份，防冻液50份。其中单矿物无水硫铝酸钙制备方法为：将纯化学试剂碳酸钙、氢氧化铝和硫酸钙按摩尔比3:6:1混合均匀，加入不多于碳酸钙、氢氧化铝和硫酸钙总质量10％的去离子水，压制后在105℃烘干12h，置于1320℃高温炉中保温1.5h，取出熟料冷却到室温，再将其粉磨80μm方孔筛全部通过，并放入密闭容器内。其中防冻液制备方法为：在-15℃环境下配制而成的NaCl溶液呈流动状态，掺入原料中进行拌合。其中具有抗低温性能的胶凝材料的制备方法：步骤一、将上述重量份的硫铝酸盐水泥熟料、硬石膏、单矿物无水硫铝酸钙、二水石膏置于球磨机中以公转转速20rpm和自转转速1200rpm搅拌2h得原料本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种具有抗低温性能的胶凝材料，其特征在于，该胶凝材料由以下的重量份的组份组成：硫铝酸盐水泥熟料40-45份，硬石膏5-10份，单矿物无水硫铝酸钙35-45份，二水石膏5-15份，防冻液50份，石英砂300份；其中硫铝酸盐水泥熟料、硬石膏、单矿物无水硫铝酸钙和二水石膏之和是100份。/n
【技术特征摘要】
1.一种具有抗低温性能的胶凝材料，其特征在于，该胶凝材料由以下的重量份的组份组成：硫铝酸盐水泥熟料40-45份，硬石膏5-10份，单矿物无水硫铝酸钙35-45份，二水石膏5-15份，防冻液50份，石英砂300份；其中硫铝酸盐水泥熟料、硬石膏、单矿物无水硫铝酸钙和二水石膏之和是100份。
2.根据权利要求1所述的具有抗低温性能的胶凝材料，其特征在于，该胶凝材料由以下的重量份的组份组成:硫铝酸盐水泥熟料42.5份，硬石膏7.5份，单矿物无水硫铝酸钙35份，二水石膏15份，防冻液50份，石英砂300份。
3.制备如权利要求1所述的抗低温性能胶凝材料的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、将上述重量份的硫铝酸盐水泥熟料、硬石膏、单矿物无水硫铝酸钙、二水石膏置于球磨机中搅拌2h得原料，然后存放在密闭自封袋；
步骤二、将步骤一制得的原料，标准石英砂和模具预先放入-15℃冰柜中24h；
步骤三、依次向搅拌锅中加入防冻液，由步骤二预先经过-15℃温度处理的原料，标准石英砂，搅拌均匀，得到混合料；
步骤四、将步骤三得到的混合料倒入模具中，放在振动台振捣90s，成型后用保鲜膜包裹置...
【专利技术属性】
技术研发人员：兰明章，李敏，陈智丰，崔素萍，王剑锋，王亚丽，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：北京;11
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。