[发明专利]硫铝酸盐水泥快硬混凝土配制中使用的早强剂

说明书

技术领域

本发明涉及一种硫铝酸盐水泥快硬混凝土配制中所使用的专用早强剂。

背景技术

城市交通是道路交通运输中的重要组成，道路畅通对城市建设和市民的健康出行至关重要。然而，由于上世纪七八十年代对结构耐久性的认识和重视不够，再加上交通负荷压力的日益增大，修建的城市道路桥梁随着服务年限的增长，路面出现了严重的断裂和破碎，如不及时修复，将影响车辆正常行驶，甚至危及行车安全。就北京城区而言，据不完全统计，目前就有100多座立交桥急需维修。但是现代城市交通压力很大，尤其是对于城市主干道枢纽部位，对于道路桥梁的维修要求更高。既要完成维修任务，又不能对城市交通造成较大影响，一般情况下只能在夜间施工或者在很短的时间内完成维修工作。这就要求在施工过程中混凝土材料的浇注、养护和强度增长时间尽可能缩短，尽可能在几个小时时间内就要求达到通车条件。因此，研制一种快速有效的修补工程材料和相应的施工工艺将具有重要的社会意义和实用价值。

长期以来，我国公路部门习惯于采用沥青混凝土对损坏的水泥混凝土路面进行修补。尽管其方法简便，但隐患较多，主要表现为：(1)道路强度不均匀，传荷不一致；(2)使用寿命短；(3)路面平整度差，表面使用功能低；(4)颜色不一致，不美观。改性沥青虽然性能好，但价格较高。另一种传统的修补方法是，将破损的混凝土除掉，新铺上与原设计标号相同或高标号的普通混凝土，但这会带来以下问题：(1)收缩大，易导致新老混凝土拉开；(2)水泥混凝土本身粘度低，与老混凝土结合差；(3)新老混凝土间的界面缺陷易使混凝土开裂；(4)养生期长(一般需要14天)。这给繁忙的交通运输带来极大的不便，经常造成交通堵塞现象。因此，研发一种既能保证路面修补质量，又能缩短修补时间的高效新型水泥混凝土路面修补材料已成了一个刻不容缓的问题。

早在20世纪80年代初期，一些发达国家就开始进行水泥混凝土路面快速开放交通方面的研究，主要通过采用在混凝土中掺加早强型外加剂的办法，以加快混凝土早期强度的发展。一些国家还研制出适用于水泥混凝土道面修补的快硬高早强水泥，如：日本的“一日水泥”、英国的Swiftcrete水泥、德国的Draifach水泥及意大利的Supercement水泥。对破损面的罩面修补，常用材料是沥青混凝土，也有些国家采用钢纤维混凝土或薄层连续钢筋混凝土加铺层。1987年，美国的Lone Star Industries Research Center研制出一种Py rament的复合水泥，4h抗压强度可达18MPa以上，抗弯强度约为3.4MPa，28d抗压强度可到82.8MPa。用其灌注机场跑道6h后，飞机可安全降落，灌注路面4h可承担繁忙交通。美国航空公司曾在1991年海湾战争期间，用Py rament水泥以惊人的速度在沙特修建了一个临时军用机场。

另外一条技术路线是采用早强剂、膨胀剂及聚合物乳液配制复合型水泥混凝土或砂浆。国外这方面的研究和应用早，比较先进的国家是美国、日本、俄罗斯，其中日本发展速度最快。采用聚合物改性的掺有复合外加剂的水泥砂浆配成路面快速修补材料，可做到当天修补当天通车且耐久性好。我国北京市政部门曾采用高效复合早强剂(CNL4)、聚合物胶粘剂(J-6或YJ-9)，共同掺入水泥混凝土和砂浆中配制新型水泥混凝土路面修补材料，作为严重裸石的水泥混凝土路面罩面材料，在北京西二环路上进行了试验性修补，效果较好。此类复合材料用于水泥混凝土路面抢修工程在我国正处于试验阶段，具有较好发展前景。

我国复合外加剂的研究与应用还停留在20世纪90年代以前的水平，在水泥混凝土路面工程中聚合物应用较少。所以应该把重点放在满足路面使用性能要求的水泥混凝土材料上，从提高耐久性出发，而复合外加剂及某些聚合物的掺入，可以改善水泥混凝土或砂浆的抗渗性、抗裂性及抗磨性。因此，我国水泥混凝土路面修补材料的发展趋势，应使用复合外加剂以及聚合物乳液与水泥砂浆相结合，即走复合材料发展的道路。

综上所述，配制修补材料的技术途径目前主要有两种：(1)采用快硬早强型特种水泥；(2)使用早强剂及多种外加剂。

发明内容

本发明为了克服上述现有技术存在的不足，提出了一种硫铝酸盐水泥快硬混凝土的配制方法，一方面，确定采取的混凝土配制技术是利用硫铝酸盐水泥来配制快硬混凝土，另一方面，由以往的单一控制技术提出一种分段控制技术，即采用分段添加缓凝剂和早强剂的方式，精确控制混凝土的凝结时间，这样既能保证商品混凝土生产运输的需要，又能保证施工现场施工操作时间以及最终快速通车的需要。