一种促进硅酸盐水泥水化的调控胶凝材料

1.本发明涉及建筑材料领域，尤其是涉及一种用于促进硅酸盐熟料矿物水化的调控胶凝材料。


背景技术：

2.装配式建筑的推广应用对预制构件的快速生产提出了更高的要求，使得为了加快模具周转速率，提高企业生产效率，需要预制构件的早期强度尽快达标。目前预制构件养护蒸汽养护方法会导致构件存在服役安全和服役寿命问题，因此本发明针对现有技术中存在的问题，提供一种常温下预制构件用促进硅酸盐水泥快速水化的调控胶凝材料。
3.早强剂是提高胶凝材料早期强度的常用办法，主要有无机盐类早强剂、有机物早强剂与复合类早强剂。目前早强剂存在的问题是强度促进作用有限，尤其是超早期强度提高微弱并且对不同的胶凝材料存在适应性。
4.此外将早强矿物作为矿物掺合料，目前实验表明，无水硫铝酸钙水化速率极快，其与石膏在水化的同时会消耗氢氧化钙，可以促进硅酸盐矿物的水化，但同样其对硅酸盐水泥早期强度的提高存在局限性。将早强矿物与早强剂按组分复掺，可以进一步提高硅酸盐水泥的早期强度，同时对后期强度也有很大幅度的提高；而且可以在极低的掺量下也能够达到很好的增强效果。


技术实现要素：

5.本发明要解决的技术问题是在于发明一种用于促进硅酸盐水泥水化的调控胶凝材料。
6.为了解决以上技术问题，本发明提供了一种由无机矿物、无机盐、有机物组成的调控胶凝材料，其按重量比计包括：
7.无水硫铝酸钙：27～68份
8.石膏：29～68份
9.亚硝酸锂：2
‑
5份
10.乙二醇单异丙醇胺：0.14～0.29份
11.三乙醇胺乙酸酯：0.05～0.09份
12.聚合甘油：0.05～0.09份
13.上述总质量优选100份。
14.上述优选的无水硫铝酸钙纯度大于97.5％；石膏为硬石膏在200℃下经过高温炉保温2h所得。
15.进一步优选的，使无水硫铝酸钙/石膏摩尔比＝11，即所述无水硫铝酸钙的份量约16份，石膏的份量66份。
16.上述优选的聚合甘油平均分子量为200～500。
17.进一步优选的聚合甘油为为三聚甘油。
18.所述用于预制构件的调控胶凝材料的制备方法，包括以下步骤：
19.步骤1：无水硫铝酸钙单矿的制备：将碳酸钙、三氧化二铝、硫酸钙粉末按照的摩尔比混合，并在混合粉末加入混合粉末质量的5％的无水硫铝酸钙粉末作为晶种，混匀压实，煅烧，于2h内升温至1350℃，保温2h后取出，于1min内冷却到室温，研磨至全部过200目筛.
20.步骤2：煅烧石膏的制备：将硬石膏在200℃的温度下保温2h。
21.步骤3：控制石膏/无水硫铝酸钙摩尔比。
22.步骤4：将乙二醇单异丙醇胺、三乙醇胺乙酸酯、聚合甘油分别加入石膏与无水硫铝酸钙混合物中，将混合物充分研磨。
23.本发明中调控胶凝材料在促进硅酸盐水泥水化中的应用特征在于，掺加量为硅酸盐水泥重量的10％。
24.由于本发明采取了以上技术方案，达到了如下技术效果：
25.本发明用于促进硅酸盐水泥熟料矿物水化的调控胶凝材料，其中硬石膏加热到200℃，溶解速率最快，调控胶凝材料中无机矿物组分在自身水化提供强度的同时，消耗c3s和c2s水化出的氢氧化钙促进硅酸盐矿物进一步水化，有机物早强剂在碱性环境下加速矿物溶解，其早期水化放热速率大大增加，水化加快，使其具有较高的早期强度，7d抗压强度提升率可达53.34％。
具体实施方式
26.下面结合具体实施例对本发明作进一步详细描述，但本发明的实施方式不限于此。
27.无水硫铝酸钙单矿的制备：将碳酸钙、三氧化二铝、硫酸钙粉末按照的摩尔比混合，并在混合粉末加入混合粉末质量的5％的无水硫铝酸钙粉末作为晶种，混匀压实，煅烧，于2h内升温至1350℃，保温2h后取出，于1min内冷却到室温，研磨至全部过200目筛.
28.煅烧石膏的制备：将硬石膏在200℃的温度下保温2h。
29.各实施例调控胶凝材料用量如下所示：
30.实施例1
31.一种促进硅酸盐水泥快速水化的调控胶凝材料由以下重量份数组成：无水硫铝酸钙67.02份，石膏29.83份，亚硝酸锂2.91份，乙二醇单异丙醇胺0.14份，三乙醇胺乙酸酯0.05份，聚合甘油0.05份。共计100份。
32.实施例2
33.一种促进硅酸盐水泥快速水化的调控胶凝材料由以下重量份数组成：无水硫铝酸钙45.70份，石膏50.92份，亚硝酸锂2.91份，乙二醇单异丙醇胺0.29份，三乙醇胺乙酸酯0.09份，聚合甘油0.09份。共计100份。
34.实施例3
35.一种促进硅酸盐水泥快速水化的调控胶凝材料由以下重量份数组成：无水硫铝酸钙34.06份，石膏60.82份，亚硝酸锂4.75份，乙二醇单异丙醇胺0.19份，三乙醇胺乙酸酯
0.09份，聚合甘油0.09份。共计100份。
36.实施例4
37.一种促进硅酸盐水泥快速水化的调控胶凝材料由以下重量份数组成：无水硫铝酸钙27.49份，石膏67.30份，亚硝酸锂4.74份，乙二醇单异丙醇胺0.29份，三乙醇胺乙酸酯0.09份，聚合甘油0.09份。共计100份。
38.调控胶凝材料的掺加量为硅酸盐水泥重量的10％。按照原材料配比，将实施例中干粉原料混合均匀，置于砂浆搅拌锅中。取按质量计一份胶凝材料、三份中国iso标准砂，用0.5的水灰比拌制的一组塑性胶砂制成40mm
×
40mm
×
160mm棱柱试体的水泥砂浆置于水中在20℃下养护至规定龄期，在万能试验机上进行强度测试。测试按照gb/t17671
‑
1999《水泥胶砂强度检验方法(iso)法》中规定的测试方法进行。
39.按照实施例中预定配比将干粉原料混合均匀，置于净浆搅拌锅中，确定水灰比为0.35，先用慢搅拌(转速为140r/min)搅拌2min，停15s，再快搅拌(转速为280r/min)2min，在六联模中成型为20mm
×
20mm
×
20mm的净浆块，置于水中在20℃下养护至规定龄期，在万能试验机上进行强度测试。
40.表1砂浆抗折强度测试结果
[0041][0042]
表2砂浆抗压强度测试结果
[0043][0044]
表3净浆抗压强度测试结果
[0045]


技术特征：
1.一种用于促进硅酸盐熟料矿物水化的调控胶凝材料，其特征在于，各物质按重量比算，无水硫铝酸钙：27～68份、石膏：29～68份、亚硝酸锂：2～5份、乙二醇单异丙醇胺：0.14～0.29份、三乙醇胺乙酸酯：0.04～0.09份、聚合甘油：0.04～0.09份。调控胶凝材料总份数为100份。2.根据权利要求1的方法，其特征在于，所述无水硫铝酸钙单矿的制备：将碳酸钙、三氧化二铝、硫酸钙粉末按照caco3：al2o3：的摩尔比混合，并在混合粉末加入混合粉末重量的5％的无水硫铝酸钙粉末作为晶种，混匀压实，煅烧，于2h升温至1350℃，保温2h，1min冷却到室温，研磨至全部过200目筛，纯度＞97.5％。3.根据权利要求1的方法，其特征在于，所述石膏为硬石膏在200℃下经过高温炉保温2h所得。4.根据权利要求1的方法，其特征在于，所述无水硫铝酸钙/石膏摩尔比＝11。5.按照权利要求1所述的方法所制备的调控胶凝材料在促进硅酸盐水泥熟料水化的应用中，其特征在于，掺加量为硅酸盐水泥重量的10％。

技术总结
本发明提供了一种促进硅酸盐水泥水化的调控胶凝材料。本发明提供的材料水化硬化快，早期强度优异的水泥基复合胶凝材料。该复合胶凝材料包括以下质量分数配制的原料：无水硫铝酸钙：27～68份、石膏：29～68份、亚硝酸锂：2～5份、乙二醇单异丙醇胺：0.14～0.29份、三乙醇胺乙酸酯：0.04～0.09份、聚合甘油：0.04～0.09份。本发明通过无水硫铝酸钙、石膏、熟料矿物的协同水化反应、早强剂的强化增溶作用，加快各熟料矿物的溶解与水化，进而提高硅酸盐水泥的早期强度。早期强度。


技术研发人员：兰明章 裴天蕊 王剑锋 郑焱 杨君健 陈智丰 崔素萍 王亚丽
受保护的技术使用者：北京工业大学
技术研发日：2021.07.17
技术公布日：2021/11/2