[发明专利]一种硫铝酸盐‑硅酸盐水泥复合体系外加剂、快硬早强混凝土及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于建筑材料领域，具体涉及一种硫铝酸盐-硅酸盐水泥复合体系外加剂、快硬早强混凝土及其制备方法。

背景技术

普通硫铝酸盐水泥(SAC)的熟料是以适当成分的石灰石、矾土和石膏为原料，于1300-1400℃锻烧而成，熟料主要矿物是C₄A₃S和C₂S，还有少量游离石膏和铁相。C₄A₃S矿物使硫铝酸盐水泥具有早强、高强、抗渗、抗冻、耐蚀和低碱度等优良特性，同时C₄A₃S水化活性很高，早期能形成大量的钙矾石(AFt)、C-S-H和氢氧化铝(AH₃)凝胶，使水泥获得较高的早期强度，1d和3d强度能达到28d强度的60-70％。其低渗透性及抗硫酸盐侵蚀、抗冻融、抗碳化的高耐久性能，广泛应用于抢修抢建工程、预制构件、GRC制品、低温施工工程、抗海水腐蚀工程和道路快速修补工程应用中。

但是快硬硫铝酸盐水泥的凝结时间很短，初凝仅为30分钟左右，极大地限制了施工的便利性。在一般道路快速修补工程应用中，尤其对混凝土的初始工作性能、坍落度经时损失及超早期强度提出了较高要求。普通硅酸盐水泥凝结时间长，早期强度低于硫铝酸盐水泥混凝土，可采用硫铝酸盐水泥与普通硅酸水泥复合的方式来增加混凝土初始流动性，减少坍落度经时损失，但是随着普通硅酸盐水泥掺量的增加，其水泥混凝土快凝早强特性逐渐消失，早期强度迅速下降。所以针对实际工程中存在的二元复合水泥混凝土工作性能与早期力学性能的矛盾，需要研发一种硫铝酸盐-硅酸盐水泥复合体系专用外加剂来改善快硬早强混凝土的工作性能、早期力学及耐久性能。但是，传统外加剂仅仅适用于硫铝酸盐水体系或者硅酸盐水泥体系，而很难表现出对二元复合体系的良好适应性。

发明内容

本发明的目的是提供一种硫铝酸盐-硅酸盐水泥复合体系外加剂及制备的硫铝酸盐-硅酸盐水泥基快硬早强混凝土，所述硫铝酸盐-硅酸盐水泥复合体系外加剂可以显著改善硫铝酸盐-硅酸盐水泥混凝土的初始流动性能，延缓水泥复合体系的凝结时间，减少坍落度损失，有效解决流动性与早期强度的矛盾，具有减水、缓凝、早强等复合效果，且涉及的制备方法简单、适合推广应用。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种硫铝酸盐-硅酸盐水泥复合体系外加剂，它由减水剂、缓凝剂、早强剂和防冻剂复合而成，各组分所占质量百分比为：减水剂70-78％、早强剂1.2-2.5％、缓凝剂18-25％、防冻剂2-4％。

上述方案中，所述减水剂的结构通式为：

其中，m＝45-52；n＝38-48；p＝20-33；减水剂分子量控制在35000-50000。

上述方案中，所述减水剂的制备方法包括如下步骤：

1)将巴豆酸、聚乙二醇丁醚按摩尔比1:(0.8-1.5)加入到反应釜A中，加入占反应釜A中溶液总质量1-3％的链转移剂(4-二甲氨基吡啶)和占反应釜A中溶液总质量0.2-0.5％阻聚剂(对苯二酚)搅拌加热至80-100℃，保温反应4-8h得产物A；将亚甲基丁二酸和聚乙烯醇按摩尔比1:(0.8-1.5)加入反应釜B中，加入占反应釜B中溶液总质量0.5-2.0％的浓硫酸和加入占反应釜B中溶液总质量0.2-0.5％的对苯二酚，搅拌加热至75-85℃，保温反应4-8h得产物B；2)将所得反应产物A、B和对苯乙烯磺酸钠按摩尔比1:(0.8-1.2):(0.4-0.7)加入到反应釜C中，加入占反应釜C中溶液总质量10-30％的巯基乙酸和巯基丙酸混合物，其中巯基乙酸和巯基丙酸摩尔比为1:1，然后搅拌加热至100-120℃，保温反应6-10h，缓慢降温至40℃，加入NaOH溶液调节PH至中性得所述减水剂。

上述方案中，所述早强剂由无机早强剂和有机早强剂按7:3-8:2的质量比复合而成。

上述方案中，所述无机早强剂为碳酸锂、硫酸钠、硫酸铝、氯化钙中的一种或几种；所述有机早强剂为三乙醇胺、三异丙醇胺中的一种或二者混合。

上述方案中，所述缓凝剂的结构通式为：

其中，a＝1-5；b＝1-5；c＝1-5。

上述方案中，所述缓凝剂的制备方法包括如下步骤：