[发明专利]可以控制凝结时间的碱激发胶凝材料、控制方法及应用有效
申请号: | 201610036496.7 | 申请日: | 2016-01-20 |
公开(公告)号: | CN105731947A | 公开(公告)日: | 2016-07-06 |
发明(设计)人: | 张彭成;陈科;王勇威;刘亚文 | 申请(专利权)人: | 张彭成 |
主分类号: | C04B28/08 | 分类号: | C04B28/08;C04B22/06;C04B7/30;C04B14/28;C04B18/08;C04B18/04;C04B22/10;C04B103/30;C04B103/22 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 可以 控制 凝结 时间 激发 材料 方法 应用 | ||
技术领域
本发明涉及一种可以控制凝结时间的胶凝材料及其凝结时间控制的方法和在混凝土中的应用,具体表现为1、碱激发胶凝材料与拌合水混合形成拌合物;2、利用外加电场加快胶凝材料水化速度,实现在正常凝结时间内的可控凝结。
背景技术
人类的生存和发展史就是一部各种材料的发展史。建筑材料是伴随人类的发展而得到不断的更新、发展。混凝土材料具有凝结前的良好可塑性,硬化后的良好力学性能与耐久性等优良性能。因此,混凝土材料是目前应用最广泛的建筑材料,也是各种建造基础设施的优选基础性材料。混凝土可以根据胶凝材料的不同来分类,比如,硅酸盐类水泥混凝土,碱矿渣混凝土,硫铝酸盐混凝土,磷酸盐混凝土等。这些混凝土材料具有大致相同的技术性能。
随着现代社会生活节奏的加快和对道路等基础设施的依赖越来越大,特别是在负荷繁重的大型城市,很多混凝土基础设施为了保持正常的使用功能而需要及时维修、维护。这些基础设施的维修、维护一般都需要在一个较短甚至很短的时间内完成,面临同时要求早期强度高与混凝土质量高的矛盾。高质量混凝土要求良好的施工性能和较长的凝结时间以保证施工质量;而高早期强度要求混凝土具有短的凝结时间,以尽快达到使用要求。矛盾集中在凝结时间这个技术参数上。
混凝土的凝结时间是影响施工性能、早期力学性能、后期质量与耐久性等重要性能的关键因素之一,也是混凝土的重要技术参数。现有的混凝土技术通过使用外加剂来调整胶凝材料的凝结时间和各种性能,比如,各种早强剂、速凝剂、缓凝剂、引气剂等。这些外加剂通常在混凝土拌合物的制备过程中加入。现有的混凝土快凝技术都是以牺牲凝结时间和施工性能为代价的。譬如喷射混凝土,掺适量速凝剂能够让混凝土具有20min强度;但是其初凝时间仅仅2min左右,基本不具有除喷射施工外的其它施工方法,完全不适合常规施工。而具有45min以上初凝时间的混凝土都不具有小时强度。因此,目前没有一种同时具有45min以上的凝结时间来满足施工性能的需求而又同时具有45min早期强度的混凝土技术。
由于目前调整混凝土凝结时间的方法都是在混凝土中加入一定量的各种早强剂、速凝剂或缓凝剂等外加剂,通过改变外加剂的组分和剂量来调整的硬化时间。存在混凝土的配合比一旦确定,其凝结、硬化时间就已经基本确定的不足之处;即存在着混凝土已经完成浇注成型后,其凝结时间就不能再改变的不足。
另外,混凝土的正常水化需要一定的温度环境。随着水化环境温度的降低,混凝土的水化速度逐渐下降并可能停止水化,甚至会在负温环境下发生冻害,损害乃至破坏混凝土构件,危及工程质量。因此,普通的混凝土具有不能在负温条件下的进行正常凝结硬化的不足。
发明内容
本发明的技术方案所要解决的技术问题是通过提供一种可以控制凝结时间的胶凝材料和控制凝结时间的方法,可在混凝土成型后根据需求加快其水化进程,控制凝结硬化时间,让所制备的混凝土既具有长凝结时间,以满足施工性能要求,又能根据需求,缩短凝结硬化时间,提高早期强度,即在混凝土已经完成浇注成型的情况下,其凝结时间还可以根据需求进行改变;另外,进一步还可以利用控制凝结时间所带来的集中、快速释放的水化热来保证水化的环境温度,解决负温环境下的不能正常水化的难题。
本发明的第一个目的是提供一种可以控制凝结时间的碱激发胶凝材料;
本发明的第二个目的是提供控制碱激发胶凝材料凝结时间的方法;
本发明的第三个目的是提供一种可以控制凝结时间的混凝土。
为实现本发明的第一个目的,本发明的技术方案是提供一种可以控制凝结时间的碱激发胶凝材料,至少包括激发剂和粉状的含硅铝氧化物活性材料。
碱激发胶凝材料与拌合水混合后形成的拌合物中的拌合液是一种强碱性的溶液,其氢氧根离子浓度很高,是一种良的导电体,具有将电能转化为热能提高拌合物温度、加快胶凝材料的水化反应速度的能力。其次,在外电场的作用下,氢氧根离子在固体颗粒表面形成电场条件下的临时富集,提高局部的反应物的浓度,进一步促进水化反应。第三,碱激发胶凝材料的水化过程是一个放热反应,水化速度越快,所释放的热能越多,拌合物的温度就越高。因此,在外加电场的作用下,碱激发胶凝材料拌合物内形成了一个水化速度与温度正反馈的水化环境,水化产物快速形成,表现为拌合物的凝结硬化。通过外加电场,改变碱激发胶凝材料拌合物内的温度和电场梯度,可以控制其水化速度和水化进度,从而控制凝结时间。
进一步,限定所述的激发剂是至少包括氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钾、水玻璃中的一种或几种组成的混合物。
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