[发明专利]一种用于严寒环境下快凝快强的双快硫铝酸盐水泥及其制备方法和使用方法

说明书

本发明提供一种施工后2h抗压强度在温度‑20℃～‑30℃的严寒环境中可以达到10MPa以上，满足抢修抢建工程对胶凝材料早期强度发展的用于严寒环境下快凝快强的双快硫铝酸盐水泥，它制备工艺简单、可施工性强，适用于严寒环境下的道路、公路、桥面、飞机跑道等工程结构的快速抢修抢建。该双快硫铝酸盐水泥，在主材料中加入成核剂、速凝剂作为水泥初始水化诱发剂，加入防冻剂作为融雪化冰成分，加入发热材料、储能材料、引气剂以及保温材料作为放热保温成分，加入快速水化矿物作为连续水化剂；所述主材料包括硫铝酸盐水泥熟料、石灰石、无水石膏。

技术领域

本发明涉及建筑材料领域，具体涉及一种能在严寒环境下快凝快硬或者快凝快强的双快硫铝酸盐水泥。

技术背景

目前，针对严寒环境下(如-20℃)如何开发一种适用于抢修抢建工作的材料，一直是工程材料领域的技术难题，主要困难有如下几点:

①在严寒环境下，硫铝酸盐水泥基材料凝结硬化速度缓慢甚至无法正常凝结硬化。研究表明当混凝土养护温度从20℃降低到10℃时，其凝结时间会延长一倍，当养护温度降低到-5℃，其后期抗压强度会损失50％以上，温度降低到-15℃左右时，游离水几乎全部结冰导致水化反应完全停止，同时由于大孔中存在的自由水结冰(体积约增大9％)所产生内应力使混凝土面临因冻胀而产生结构破坏。

②水泥基材料在负温环境下的施工及养护措施复杂。常用的几种混凝土冬季施工方法均存在施工及养护措施复杂等问题，不利于抢修抢建的快速进行，难以满足快速修补工程要求。

③获取拌合水极为困难，通过加热等方式获取拌合水效率极低；严寒环境下混凝土拌合用水较难获取，同时采取融雪化冰效率较低下，不利于修复工程快速进行。

④缺少能够在严寒环境下快速凝结硬化的无机胶凝材料。无机材料主要是快硬高强系列水泥，其中包括高铝水泥、快硬硫铝酸盐水泥、双快水泥、地聚合物水泥及磷酸盐水泥等。高铝水泥早期强度高，1天强度可达35MPa以上，耐硫酸盐好，但是耐碱性极差，长期性能不稳定，存放时间短，小时强度低。双快氟铝酸盐水泥凝结硬化快，小时强度较高，但存放时间短，不耐高温，负温强度低。地聚合物水泥快硬早强，耐硫酸盐侵蚀好，但其高碱性容易引发碱集料反应。磷酸盐水泥成本偏高，不适合大规模推广。

其中快硬硫铝酸盐水泥早期强度高，12h胶砂强度20～30MPa，抗冻性好。另外两个独特特点是负温硬化和碱度低，在低温(15～25℃)下,仍可水化硬化，液相碱度低(pH值为10.5～11.5)。但易起粉和产生裂纹，存放时间短，不耐高温，小时强度低，且负温强度更低。

综上所述，现行的双快硫铝酸盐水泥在严寒环境中早期强度较低，严重限制了抢修抢建工程的实施。虽然有部分负温硬化性能，但是其距离达到抢修抢建的标准较远，因此提出一种可以用于严寒环境下抢修抢建且对双快硫铝酸盐水泥具有普适性同时便于工业生产的方法是很有必要的，从而对加快冬季抢修抢建工程施工速率，降低冬季抢修抢建工程成本具有非常重要的经济意义；对加快双快硫铝酸盐水泥在抢修抢建领域的应用推广具有显著的社会意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种施工后2h抗压强度在温度-20℃～-30℃的严寒环境中可以达到10MPa以上，满足严寒环境下抢修抢建工程对胶凝材料早期强度发展的要求的速凝早强的快凝快硬硫铝酸盐水泥(双快硫铝酸盐水泥)，本双快硫铝酸盐水泥制备工艺简单、可施工性强，适用于严寒环境下的道路、公路、桥面、飞机跑道等工程结构的快速抢修抢建。

本发明解决了影响硫铝酸盐水泥在严寒环境下无法快硬早强的四个技术问题：怎样提供硫铝酸盐水泥水化条件、怎样解决拌合用水、怎样适用于双快硫铝酸盐水泥的水化体系、怎样在严寒环境下快速水化，本发明通过对这四个问题的递进解决从而形成一个完整的解决方案。本专利中所述的严寒环境，是指-20℃～-30℃左右温度的环境。