专利名称：低温混凝土早强剂的制作方法
技术领域：
本发明涉及水泥外掺剂，尤其是涉及一种应用于冬季混凝土施工或低温环境应急 工程的低温混凝土早强剂。
背景技术：
一般来说，混凝土工程大约占整个土建工程的一半，因此，混凝土的硬化速度对于 缩短土建工程的工期具有十分重要的作用。目前国内有较多10°c 40°C时使用的提高混 凝土早期强度的外掺剂，比如水泥-水玻璃浆液早强剂具有凝结时间短，结实率高。多年 来，在软土加固、井壁注浆、透水事故处理等方面都有广泛应用，解决了许多关键问题。但 是，水泥-水玻璃浆液存在低温强度低和结石体耐久性差的问题，因为混凝土凝胶固化主 要是靠硅酸钠中的硅酸根和水泥水化产生的Ca发生反应生成C-S-H凝胶来维持。当环境 温度在近似4°C的低温环境下，普通水泥几乎停止了水化反应，硅酸钠中的硅酸根和Ca发 生反应生成C-S-H凝胶量严重不足，导致混凝土低温强度低。同时而水泥中钙的含量是固 定的，其水化生成的氢氧化钙以及硅酸钠与氢氧化钙反应的量也是一定的，过多硅酸钠对 结石体的强度无益，反而可能会使体系稀释而导致强度下降。这是因为C-S-H凝胶需要高 碱性才能维持其稳定存在，NaOH的溶出会导致C-S-H凝胶分解，导致结构体破坏。当混凝 土材料处于低温干燥条件下时，硅凝胶会脱水，结石体体积收缩产生裂纹，造成结石体粉化 无法形成有效强度。因此寻找低于10°C或接近4°C的低温环境下所使用的低温、超低温早 强剂是建筑行业混凝土工程今后发展的方向。与本发明相关的专利文献有2005年10月5日中国发明专利申请公开号CN1676486A，公开了一种低温早强促 凝剂，其包括以下物质硝酸钠(NaNO3),氟化钙(CaF2)和无机高分子聚合物。该发明可以 在低温条件下，缩短水泥浆的稠化时间，致使水泥浆在低温条件下快速凝固。2011年2月16日中国发明专利申请公布号CN101974318A，公开了一种深水固井 用低温早强剂，包括硫酸钠50 80%、硅酸钠20 50%，该发明的低温早强剂可在低温 10°C情况下14小时形成支撑套管的3. 5MPa强度，24小时达到6. 5MPa，三天水泥块强度达 到19. 6MPa的高强度。上述两篇专利文献适用于用于低温条件下油气藏固井工程。但对于应用在高速 公路，高速铁路、水库提坝抢修和快速军事工程冬季施工等一些特殊场合；如对冬季高速公 路损坏的路基路面，短时间内恢复重型运输车辆通行进行抢修的要求，现场予制构件合拢 处混凝土浇注快速合拢早强的要求、耐高强度冲击波的军事壕提等设施冬季快速早强的要 求，和水库大坝快速修补等工程冬季快速抢修，目前尚没有此类低温混凝土早强剂能达到 满足在冬季12小时之内，使浇注的混凝土的抗压强度达到IOMpa以上的性能。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种低温混凝土早强剂，该低温混凝土早强
3剂在低温条件下能缩短水泥浆的稠化时间，提高水泥石的早期抗压强度，可用于建筑工程、 高速公路、高速铁路、水库提坝抢修和快速军事工程冬季施工等一些特殊场合。为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是一种低温混凝土早强剂，其各组 份以及重量比例如下偏铝酸钠7 15份；硅酸钠1 4份；硫酸钠10 20份；碳酸钠3 8份；碳酸 锂1 3份；溴化锂1 3份；碱金属氯化物3 6份；碱金属氢氧化物1 5份；氟硅酸 锌1 3份；氟硅酸镁1 3份；氟硅酸钠3 10份；氟化钙2 4份；三异丙醇胺1 5 份；降失水剂4 10份；β -萘磺酸甲醛缩聚物1 4份；超细粉末SW2 4 7份；超细粉 末Al2O3 2 5份；超细粉末Fii2O3 3 5份；超细粉末CaO 9 18份；超细粉末MgO 1 2份；上述超细粉末是指粒度为粒径范围在50-100微米之间；本发明所述的降失水剂可以是羟乙基纤维素、或者木质素磺酸钙(木钙)，也可是 上述二者的混合物，其含量为两者之重量比1 1;所述碱金属氢氧化物为LaOH、NaOH或KOH中的一种；所述碱金属氯化物为NaCl或KCl中的一种；以上组份物质均为市售。本发明低温早强剂组合物的制备和使用方法如下将偏铝酸钠，硅酸钠，硫酸钠，碳酸钠，碳酸锂，溴化锂，碱金属氯化物，碱金属氢氧 化物，氟硅酸锌，氟硅酸镁，氟硅酸钠，氟化钙，三异丙醇胺，降失水剂，β -萘磺酸甲醛缩聚 物，超细粉末SiO2,超细粉末Al2O3，超细粉末F^O3，超细粉末CaO，超细粉末MgO按上述比例 称好；将上述物质依次加入混合机内混合均勻即可；使用时把本发明的组合混合物按水泥 重量的2 5%掺入混泥土后拌水，搅拌；搅拌时间15 20分钟，所制得的混泥土 30分钟 内必须使用完。本发明所述的超细粉末Si02、Al203、！^203、Ca0和MgO在本发明中为低温增强材料， 该材料在水中能够水化形成有强度的物质。本发明所述的β -萘磺酸甲醛缩聚物在本发明中起减阻剂作用；本发明中的溴化锂、碳酸锂和三异丙醇胺可与水泥胶体矿物发生化学作用生成络 合物，加速了水泥水化进程并促进水泥石早期强度的发展。三异丙醇胺含有未共用电子对， 因而它很容易以配价键同其它离子，尤其是一些金属离子形成络离子，因而是很好的络合 剂。在碱性溶液中它易与水泥粒子表面水化产物中的Al3+、!^3+等离子生成可溶于水的配 位化合物，因此，在水泥粒子表面生成可溶点加速水泥中C3A、C2A和C4AF溶解速度，具有很 强的分散性能，而与石膏的反应随之加快，硫铝酸钙(钙钒石AFt)生成量增多，这样就会在 水泥浆硬化以前，基本上完成体积膨胀，因而可提高水泥石的致密性及其抗压强度，尤其是 提高早期强度。另外，本发明添加增强化学粘结力的氟化钙、氟硅酸锌、氟硅酸镁、氟硅酸钠 及硅酸钠，使混凝土的水化反应和化学反应同时进行，加快和增强混凝土粘结力，形成混 凝土早强的叠加作用，使超早强性能大大提升。本发明中的碱金属氢氧化物的加入，使液相 中Ca (OH) 2介稳过饱和度提高，会更加有效阻止C3A水化初期形成疏松结晶的趋势，从而提 高水泥石的致密性和强度。本发明中的偏铝酸钠与碳酸钠为钙钒石AFt的形成提供了有效 的组分并增强了溶液的碱性，同时，它们在加水之初的放热反应提高了液相温度，有利于促进水化产物的形成和浆体强度发展。本发明中的低温增强材料的主要作用是填充水泥颗粒 之间的空隙，进而提高水泥石的致密性。本发明中的硫酸钠在水化反应中，由于生成了颗粒细小的二水石膏，故而能激发 水泥中的混合材和低温增强材料的潜在活性。即在有水存在时，能与Ca(OH)2在常温下发 生化学反应，生成凝胶性的组分，增加了结石体的强度和耐久性。采用本发明的低温混凝土早强剂，可以在低温条件下，缩短水泥浆的稠化时间，促 使水泥浆在低温条件下快速凝固。与现有技术相比，本发明低温混凝土早强剂具有以下有 益效果(1)低温下凝结时间较短并且水泥石具有优异的早期抗压强度，能有效减少混凝 土候凝时间，缩短建设工期，可早脱模。早期强度高，如用于高速公路道路施工结束，即可马 上投入使用。在冰冻期(零下10°c )能避免冻裂现象的出现，防水效果，防腐蚀效果都比现 有技术混凝土制品好；( 本低温混凝土早强剂对混凝土水泥浆密度和稠化时间可调、流 动性好、失水量较小，能完全满足现场注水泥施工要求；C3)该低温混凝土早强剂各组分来 源较广，具有成本较低的优势，应用前景广阔。(4)可在环境温度在近似4°C的低温环境下 12小时形成水泥块的13. 5MPa强度，24小时达到18. 5MPa,三天水泥块强度达到30MPa的高 强度。
具体实施例方式在本发明实施方式中，下述表1为实施例，表2为实施效果.如无特别指明，重量比例均的重量为g。表 1
权利要求
1.一种低温混凝土早强剂，其特征在于各组份以及重量比例如下偏铝酸钠7 15份；硅酸钠1 4份；硫酸钠10 20份；碳酸钠3 8份；碳酸锂1 3份；溴化锂1 3份；碱金属氯化物3 6份；碱金属氢氧化物1 5份；氟硅酸锌1 3 份；氟硅酸镁1 3份；氟硅酸钠3 10份；氟化钙2 4份；三异丙醇胺1 5份；降失 水剂4 10份；β -萘磺酸甲醛缩聚物1 4份；超细粉末SW2 4 7份；超细粉末Al2O3 2 5份；超细粉末Fii2O3 3 5份；超细粉末CaO 9 18份；超细粉末MgO 1 2份；上述超细粉末是指粒度为粒径范围在50-100微米之间；上述碱金属氢氧化物为LaOH、 NaOH或KOH中的一种；上述碱金属氯化物为NaCl或KCl中的一种；以上组份物质均为市售。
2.根据权利要求1所述的低温混凝土早强剂，其特征在于所述的降失水剂是羟乙基 纤维素。
3.根据权利要求1所述的低温混凝土早强剂，其特征在于所述的降失水剂是木质素磺酸钙。
4.根据权利要求1所述的低温混凝土早强剂，其特征在于所述的降失水剂是羟乙基 纤维素和木质素磺酸钙的混合物，其含量为两者之重量比1 1。
全文摘要
本发明涉及一种低温混凝土早强剂，属于水泥外掺剂。由偏铝酸钠，硅酸钠，硫酸钠，碳酸钠，碳酸锂，溴化锂，碱金属氯化物，碱金属氢氧化物，氟硅酸锌，氟硅酸镁，氟硅酸钠，氟化钙，三异丙醇胺，降失水剂，β-萘磺酸甲醛缩聚物，超细粉末SiO2，超细粉末Al2O3，超细粉末Fe2O3，超细粉末CaO，超细粉末MgO所构成；本发明主要应用于冬季混凝土施工或低温环境应急工程；使用时把本发明的组合混合物按水泥重量的2～5％掺入混泥土后拌水，搅拌；可在环境温度在近似4℃的低温环境下12小时形成水泥块的13.5MPa强度，24小时达到18.5MPa，三天水泥块强度达到30MPa的高强度。
文档编号C04B24/38GK102126840SQ201110049598
公开日2011年7月20日 申请日期2011年3月2日 优先权日2011年3月2日
发明者陈子川 申请人:陈子川