一种与含碱量低的水泥适应性好的速凝剂及其使用方法

1.本发明涉及土木工程材料和土木工程技术领域，具体涉及一种与含碱量低的水泥适应性好的速凝剂及其使用方法。


背景技术：

2.我国水泥产量已连续20年名列世界各国水泥产量之首。由于我国幅员辽阔，地区差异大，某些地区生产的硅酸盐系列水泥的碱含量(na2o+0.658k2o)低于0.50％。碱含量低于0.50％的硅酸盐系列水泥通常也被称为“低碱硅酸盐系列水泥”。工程中使用低碱水泥有助于预防碱骨料反应和由此带来的开裂、强度降低等一系列耐久性问题。然而，这种水泥用于喷射混凝土的原材料时，则容易引起速凝剂的不适应性，表现在掺加速凝剂后混凝土不能快速凝结，即使提高速凝剂掺量也如此，采用无碱速凝剂时，这种不适应现象更加普遍。这些问题严重影响了喷射混凝土的施工进度和施工质量。


技术实现要素：

3.本发明的目的是提供一种与含碱量低的水泥适应性好的速凝剂及其使用方法。
4.本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种与含碱量低的水泥适应性好的速凝剂，包括以下重量份组分：煅烧明矾石20-75份，碳酸钠2-6份，贝壳煅烧物20-70份，硅藻土3-40份。
5.本发明适用于含碱量小于等于0.5％的水泥所配制混凝土的喷射施工。
6.优选地，所述的速凝剂包括以下重量份组分：煅烧明矾石52份，碳酸钠4份，贝壳煅烧物24份，硅藻土20份。
7.优选地，所述的煅烧明矾石，为天然明矾石经煅烧后粉磨至比表面积大于等于350m2/kg的粉体。
8.进一步优选地，所述的煅烧温度为500-700℃。煅烧时间优选为2h。
9.优选地，所述的碳酸钠为工业级，粉磨至比表面积大于等于350m2/kg。
10.优选地，所述的贝壳煅烧物为机制砂制备过程中分离的贝壳煅烧物。
11.进一步优选地，所述的机制砂制备过程中分离的贝壳煅烧物，为机制砂制备过程中通过筛分或风力浮选排放的贝壳类固废，在煅烧后粉磨至比表面积大于等于350m2/kg的粉末。
12.更进一步优选地，所述的煅烧温度为600-900℃。煅烧时间优选为1h。
13.优选地，所述的硅藻土为天然硅藻土经酸洗扩孔并粉磨至比表面积大于等于350m2/kg的粉末。
14.本发明中，煅烧明矾石溶解速率快，为浆体体系提供硫酸根离子和铝离子；碳酸钠为浆体体系提供钠离子并促进水泥中铝酸三钙的溶解；机制砂制备过程中分离的贝壳煅烧物主要成分为氧化钙，遇水能快速水化并放热，为浆体体系提供氢氧化钙；硅藻土吸水倍数高，能快速吸收水分，使浆体变稠和使浆体中液相水的量减少，利于浆体中硫酸根离子、铝
离子、钙离子经化学反应形成的钙矾石迅速结晶，穿插搭接，浆体凝结、硬化和建立强度。硅藻土本身具有一定的火山灰活性，后期会与水泥水化产物氢氧化钙以及机制砂制备过程中分离的贝壳煅烧物的水化产物氢氧化钙发生火山灰反应，形成水化硅酸钙凝胶，强化硬化水泥浆体结构。
15.一种上述与含碱量低的水泥适应性好的速凝剂的使用方法，所述的速凝剂用于喷射混凝土时，其掺量为低碱水泥质量的3-8％。
16.与现有技术相比，本发明具有以下优点：
17.1.本发明速凝剂与含碱量低的水泥适应性好，适用于含碱量小于等于0.5％的硅酸盐系列水泥；
18.2.本发明速凝剂粘聚性好，凝结硬化快，回弹率低，强度发展速度理想；
19.3.本发明速凝剂为单组份包装，储存稳定性好，使用方便，露天使用时对生产施工人员与环境危害小；
20.4.本发明适用于山体护坡、矿坑回填等露天混凝土喷射施工工程。
具体实施方式
21.下面对本发明的实施例作详细说明，以下实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
22.以下各实施例中，如无特别说明的原料产品或处理技术，则表明均为本领域的常规市售产品或常规处理技术。
23.实施例1
24.一种与含碱量低的水泥适应性好的速凝剂，由煅烧明矾石，碳酸钠，机制砂制备过程中分离的贝壳煅烧物，硅藻土组成，各组成的质量百分比为：煅烧明矾石20％，碳酸钠6％，机制砂制备过程中分离的贝壳煅烧物50％，扩孔硅藻土24％。掺入低碱水泥所配制混凝土进行喷射施工，掺量为低碱水泥质量的3％。
25.实施例2
26.一种与含碱量低的水泥适应性好的速凝剂，由煅烧明矾石，碳酸钠，机制砂制备过程中分离的贝壳煅烧物，硅藻土组成，各组成的质量百分比为：煅烧明矾石75％，碳酸钠2％，机制砂制备过程中分离的贝壳煅烧物20％，扩孔硅藻土3％。掺入低碱水泥所配制混凝土进行喷射施工，掺量为低碱水泥质量的6％。
27.实施例3
28.一种与含碱量低的水泥适应性好的速凝剂，由煅烧明矾石，碳酸钠，机制砂制备过程中分离的贝壳煅烧物，硅藻土组成，各组成的质量百分比为：煅烧明矾石26％，碳酸钠4％，机制砂制备过程中分离的贝壳煅烧物30％，扩孔硅藻土40％。掺入低碱水泥所配制混凝土进行喷射施工，掺量为低碱水泥质量的8％。
29.实施例4
30.一种与含碱量低的水泥适应性好的速凝剂，由煅烧明矾石，碳酸钠，机制砂制备过程中分离的贝壳煅烧物，硅藻土组成，各组成的质量百分比为：煅烧明矾石20％，碳酸钠4％，机制砂制备过程中分离的贝壳煅烧物70％，扩孔硅藻土6％。掺入低碱水泥所配制混凝
土进行喷射施工，掺量为低碱水泥质量的6％。
31.对比例1
32.一种与含碱量低的水泥适应性好的速凝剂，由煅烧明矾石，碳酸钠，机制砂制备过程中分离的贝壳煅烧物组成，各组成的质量百分比为：煅烧明矾石40％，碳酸钠5％，机制砂制备过程中分离的贝壳煅烧物55％。掺入低碱水泥所配制混凝土进行喷射施工，掺量为低碱水泥质量的6％。
33.对比例2
34.一种与含碱量低的水泥适应性好的速凝剂，由煅烧明矾石，机制砂制备过程中分离的贝壳煅烧物，硅藻土组成，各组成的质量百分比为：煅烧明矾石40％，机制砂制备过程中分离的贝壳煅烧物50％，硅藻土10％。掺入低碱水泥所配制混凝土进行喷射施工，掺量为低碱水泥质量的6％。
35.对以上各实施例以及对比例喷射的混凝土取样进行性能测试，所选水泥为低碱水泥(碱含量0.42％)，混凝土配合比为水泥：砂：石：水：减水剂＝440：880：900：180：5.6。所得结果如下表1所示。
36.表1实施例性能测试结果
[0037][0038]
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。


技术特征：
1.一种与含碱量低的水泥适应性好的速凝剂，其特征在于，包括以下重量份组分：煅烧明矾石20-75份，碳酸钠2-6份，贝壳煅烧物20-70份，硅藻土3-40份。2.根据权利要求1所述的与含碱量低的水泥适应性好的速凝剂，其特征在于，所述的速凝剂包括以下重量份组分：煅烧明矾石52份，碳酸钠4份，贝壳煅烧物24份，硅藻土20份。3.根据权利要求1所述的与含碱量低的水泥适应性好的速凝剂，其特征在于，所述的煅烧明矾石，为天然明矾石经煅烧后粉磨至比表面积大于等于350m2/kg的粉体。4.根据权利要求3所述的与含碱量低的水泥适应性好的速凝剂，其特征在于，所述的煅烧温度为500-700℃。5.根据权利要求1所述的与含碱量低的水泥适应性好的速凝剂，其特征在于，所述的碳酸钠为工业级，粉磨至比表面积大于等于350m2/kg。6.根据权利要求1所述的与含碱量低的水泥适应性好的速凝剂，其特征在于，所述的贝壳煅烧物为机制砂制备过程中分离的贝壳煅烧物。7.根据权利要求6所述的与含碱量低的水泥适应性好的速凝剂，其特征在于，所述的机制砂制备过程中分离的贝壳煅烧物，为机制砂制备过程中通过筛分或风力浮选排放的贝壳类固废，在煅烧后粉磨至比表面积大于等于350m2/kg的粉末。8.根据权利要求7所述的与含碱量低的水泥适应性好的速凝剂，其特征在于，所述的煅烧温度为600-900℃。9.根据权利要求1所述的与含碱量低的水泥适应性好的速凝剂，其特征在于，所述的硅藻土为天然硅藻土经酸洗扩孔并粉磨至比表面积大于等于350m2/kg的粉末。10.一种如权利要求1～9任一项所述的与含碱量低的水泥适应性好的速凝剂的使用方法，其特征在于，所述的速凝剂用于喷射混凝土时，其掺量为低碱水泥质量的3-8％。

技术总结
本发明涉及一种与含碱量低的水泥适应性好的速凝剂及其使用方法，速凝剂包括以下重量份组分：煅烧明矾石20-75份，碳酸钠2-6份，贝壳煅烧物20-70份，硅藻土3-40份；使用方法为：速凝剂用于喷射混凝土时，其掺量为低碱水泥质量的3-8％。与现有技术相比，本发明适用于含碱量小于等于0.5％的水泥所配制混凝土的喷射施工，具有粘聚性好，凝结硬化快，回弹率低，强度发展速度理想等优点，本发明适用于山体护坡、矿坑回填等露天混凝土喷射施工工程。矿坑回填等露天混凝土喷射施工工程。


技术研发人员：孙振平 耿瑶 田俊涛 张挺 杨海静
受保护的技术使用者：同济大学
技术研发日：2022.03.04
技术公布日：2022/7/9