专利名称：一种早强复合掺合料及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种混凝土掺合料，具体涉及一种用于提高混凝土早期强度和缩短硬化时间的混凝土掺合料。
背景技术：
随着现代混凝土技术的飞速发展，掺合料作为混凝土不可替代的重要组成部分， 在改善新拌混凝土性能，提高混凝土密实性耐久性等方面的作用日趋重要。混凝土掺合料技术已成为混凝土外加剂发明后，对混凝土技术进步影响最大的一项技术。混凝土掺合料技术研究，就是减少水泥用量、改善施工性能、提高密实性和耐久性，全方位地提高混凝土 “绿色度”的综合技术措施。目前的混凝土掺合料大多为粉煤灰、矿粉、硅粉等材料，可以显著的改善混凝土的工作性，提高后期强度，降低脆性系数，而对混凝土早期强度无明显改口 ο
在一些桥梁、隧道等混凝土的施工建筑以及特殊的抢修工程中，不仅要求混凝土具有高强、高性能，同时希望混凝土具有较高的早期强度，缩短拆模时间，提高模板的周转率，从而缩短施工周期，提高工程进度，创造更大的经济效益。传统的早强剂能提高混凝土的早期强度，但只能提高混凝土的3天、7天强度，对1天甚至1天以前的强度无明显改善， 而且很大程度上损失后期强度。中国发明专利申请200510037161. 9公开了一种水泥早强剂，是由硫酸亚铁、粉煤灰、碳酸钙粉混合而成，在水泥中添加3 5%。，能促使水泥在3天的早期强度达到20. 9MPa。但技术方案中的早期强度提高幅度不大，而且作为早强剂对水泥没有节省，另一方面，它对1天和1天以前强度没有显著提高，对混凝土工作性能也没有任何贝献。发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种早强复合掺合料，这种早强复合掺合料不但能显著提高混凝土 3h、8h、12h、ld强度，对后期强度基本无影响，而且还可以改善混凝土的工作性、稳定性。
本发明所要解决的技术问题还在于提供有上述的一种早强复合掺合料的制备方法及其使用方法。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是一种早强复合掺合料，由下述比例的成分组成无机盐混合物8 20份，有机盐混合物1 8份，掺合料75 90份；所述无机盐混合物是硫酸盐、硝酸盐和亚硝酸盐三种物质组成的混合物；所述硫酸盐选自硫酸钠、硫酸钙、硫酸铝和硫酸钾铝中的一种成分；所述硝酸盐选自硝酸钙、硝酸钾和硝酸钠中的一种成分；所述亚硝酸盐选自亚硝酸钙、亚硝酸钾和亚硝酸钠中的一种成分；所述有机盐混合物选自尿素、三乙醇胺、甲酸钙、二乙醇胺、三异丙醇胺、甲醇和乙酸钠中的一种成分；所述掺合料的成分是硅粉。
上述技术方案的反应机理是硫酸盐的作用主要是加快水泥中的矿物混合成分参与水化；硝酸盐、亚硝酸盐对水泥水化有明显的促进作用，可以改善水泥石的孔结构，减少大孔数量，使混凝土的结构趋于密实，提高强度。亚硝酸盐也有阻锈的作用，防止混凝土中的钢筋被锈蚀，提高了混凝土的耐久性。有机盐混合物的早强机理是该有机物能促进C3A 的水化。在C3A-CaS04-H20体系中，它能加速钙矾石的生成，从而提高混凝土早期强度。
所述无机盐混合物中，硫酸盐、硝酸盐和亚硝酸盐三种物质的重量配比为硫酸盐 20 60份，硝酸盐40 50份，亚硝酸盐20 45份。
所述无机盐混合物中，硫酸盐、硝酸盐和亚硝酸盐三种物质的重量配比为硫酸盐 50份，硝酸盐50份，亚硝酸盐35份。
无机盐混合物12 15份，有机盐混合物3 5份，掺合料78 85份。
无机盐混合物14份，有机盐混合物4份，掺合料78份。
所述硫酸盐优选的是硫酸钠。
所述亚硝酸盐优选的是亚硝酸钠。
所述的一种早强复合掺合料的制备方法为(1)按比例称取无机盐混合物和有机盐混合物，混合搅拌均勻成混合料；(2)按比例称取掺合料，将所称的掺合料与上述混合料混合搅拌8 10分钟，即可。
所述的一种早高强复合掺合料的使用方法，重量为a的水泥和重量为a*b的所述早强复合掺合料混合后，可以取代重量为a*b的水泥使用；其中5% ^b^ 8%。
本发明中使用的掺合料，其作用主要有以下几个方面 1)填充性由于掺合料含有无定型SiO2，较高的比表面积和分散度，具有反应快、活性高等优点， 小的球状颗粒则可以填充于水泥颗粒之间，使胶凝材料具有良好的级配。这种填充性提高了水泥石的密实度，显著改善了水泥石的内部结构，掺合料中SiO2和Ca (OH)2之间的反应增加了水泥石中C-S-H凝胶的体积，降低了水泥石内部孔隙总体积，并使得大孔体积降低， 小孔增多，连通孔减少。
2)力学性能在混凝土内部，由于泌水使得混凝土内部产生大量毛细孔，并在骨料和钢筋的下面形成疏松层，从而降低了水泥浆与骨料和钢筋的粘结力，导致混凝土强度下降。加入掺合料后，混凝土内部的大量毛细水被掺合料所约束，减少了混凝土内部的泌水，提高了水泥浆与骨料及钢筋的粘结。并且由于火山灰反应，改变了混凝土内部的孔结构，使混凝土的强度大幅度提高。
3)抗渗性由于掺合料颗粒小于水泥颗粒，可以充填到水泥颗粒中间的空隙中，使混凝土密实， 同时二次水化作用，新的生成物堵塞混凝土中渗透通道，使得混凝土的抗渗能力增强。
4)抗碱骨料反应由于掺合料粒子可以改善水泥胶结材的密封性能，减少水分子通过浆体的运动速度， 使得碱膨胀反应所需的水分减少，同时掺合料的分散度较大，增大了 S^2的溶解度，使得水泥浆体中的碱离子的浓度相对减少。另外，在有掺合料参加时所形成的水化硅酸钙的钙硅比值较低，增加了凝胶的稳定性。所以掺合料的加入使混凝土的抗碱骨料反应的能力增强。
5)抗化学侵蚀性由于掺合料可明显降低混凝土的渗透性，并使水泥浆体中的游离Ca (OH) 2减少，所以可使混凝土的抗化学侵蚀性的能力增强。
6)抗磨蚀性由于掺合料可减少混凝土的泌水和离析，提高水泥浆体与骨料粘结强度，所以可使混凝土抗冲刷的能力增强。
本发明的使用方法是等量替代水泥的5 8%，按照《铁路混凝土工程施工质量验收补充标准》的试验方法，1天抗压强度比可达到160%以上，观天强度不损失。
综上所述，本发明与现有技术相比，具有如下优点(1)本发明早强复合掺合料不燃、无腐蚀、无刺激性气味、无毒，具有良好的储存性，在 0 35°C温度下储存6个月以上，不出现潮解结块等现象，不影响使用效果。本发明在推荐掺量(5 6%)下可改善混凝土的工作性，大幅度提高早期强度和耐久性，减少水泥用量，有利于环保、减少二氧化碳排放。可广泛用于建筑工程、市政建设、军事抢修工程等，可大大缩短施工周期、加快工程进度，经济效益和社会效益显著。
(2)本发明早强复合掺合料主要采用工业废弃物为主要原材料，复配少量常用无机盐，所以原材料具有广泛的来源，成本较低，同时降低了工业废渣对环境的污染，生产工艺简单，有利于工业化生产和推广。
(3)本发明使用的掺合料为硅粉，成分单一，性质稳定。
(4)本发明早强复合掺合料将混凝土掺合料的功能与早强的功能结合起来，并且其早强效果远远大于了两者的简单相加的功能。
图1为本发明一种早强复合掺合料的制备方法的流程示意图。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明作进一步的详细说明，但本发明的实施方式不限于此。制备实施例1制备实施例2制备实施例3制备实施例4制备实施例5硫酸钠(单位kg)2070256545硝酸钙(单位kg)4560505555亚硝酸钾(单位kg)2050254535尿素(单位kg)10. 664406645硅粉(单位kg)797720800935765
按上述配比的硫酸钠、硝酸钙和亚硝酸钾混合制备无机盐混合物；按上述配比的尿素作为有机盐混合物；称取上述配比的硅粉作为掺合料；然后将上述有机盐混合物、无机盐混合物和掺合料混合，混合搅拌8 10分钟使其搅拌均勻后，进行装包、密封、封存，即可得到本发明的早强复合掺合料。
拉法基P0. 42. 5R 水泥 423g 水225g标准砂1350g上述实施例得到的本发明一种早强复合掺合料27g5检测时，将上述配比的四种物料混合后，按照《铁路混凝土工程施工质量验收补充标准》的要求进行水泥胶砂强度试验，得到结果如下
权利要求
1.一种早强复合掺合料，其特征在于，由下述比例的成分组成无机盐混合物8 20 份，有机盐混合物1 8份，掺合料75 90份；所述无机盐混合物是硫酸盐、硝酸盐和亚硝酸盐三种物质组成的混合物；所述硫酸盐选自硫酸钠、硫酸钙、硫酸铝和硫酸钾铝中的一种成分；所述硝酸盐选自硝酸钙、硝酸钾和硝酸钠中的一种成分；所述亚硝酸盐选自亚硝酸钙、亚硝酸钾和亚硝酸钠中的一种成分；所述有机盐混合物选自尿素、三乙醇胺、甲酸钙、二乙醇胺、三异丙醇胺、甲醇和乙酸钠中的一种成分；所述掺合料的成分是硅粉。
2.根据权利要求1所述的一种早强复合掺合料，其特征在于，所述无机盐混合物中，硫酸盐、硝酸盐和亚硝酸盐三种物质的重量配比为硫酸盐20 60份，硝酸盐40 50份，亚硝酸盐20 45份。
3.根据权利要求2所述的一种早强复合掺合料，其特征在于，所述无机盐混合物中，硫酸盐、硝酸盐和亚硝酸盐三种物质的重量配比为硫酸盐50份，硝酸盐50份，亚硝酸盐35 份。
4.根据权利要求1所述的一种早强复合掺合料，其特征在于，无机盐混合物12 15 份，有机盐混合物3 5份，掺合料78 85份。
5.根据权利要求4所述的一种早强复合掺合料，其特征在于，无机盐混合物14份，有机盐混合物4份，掺合料78份。
6.根据权利要求5所述的一种早强复合掺合料，其特征在于，所述硫酸盐是硫酸钠。
7.根据权利要求6所述的一种早强复合掺合料，其特征在于，所述亚硝酸盐是亚硝酸钠。
8.权利要求1-7任一项所述的一种早强复合掺合料的制备方法，其特征在于(1)按比例称取无机盐混合物和有机盐混合物，混合搅拌均勻成混合料；(2)按比例称取掺合料，将所称的掺合料与上述混合料混合搅拌8 10分钟，即可。
9.权利要求8所述的一种早高强复合掺合料的使用方法，其特征在于，重量为a的水泥和重量为a*b的所述早强复合掺合料混合后，可以取代重量为a*b的水泥使用；其中 5%彡b彡8%。
全文摘要
本发明公开一种早强复合掺合料，由下述比例的成分组成无机盐混合物8～20份，有机盐混合物1～8份，掺合料75～90份。这种早强复合掺合料不但能显著提高混凝土3h、8h、12h、1d强度，对后期强度基本无影响，而且还可以改善混凝土的工作性、稳定性。
文档编号C04B24/04GK102503213SQ20111034911
公开日2012年6月20日 申请日期2011年11月8日 优先权日2011年11月8日
发明者廖华, 穆亚光, 罗朝廷, 罗珣, 阳中毅, 阳大福 申请人:中铁岩锋成都科技有限公司