[发明专利]适用于-10℃~-30℃环境的水泥基胶凝材料及其施工方法与应用

说明书

本发明的主要目的在于提供一种适用于‑10℃～‑30℃环境的水泥基胶凝材料及其施工方法与应用。所述的材料以质量份计包括硬石膏0～5份；硫铝酸盐水泥15～25份；减水剂0.1～0.3份；保水剂0～0.3份；缓凝剂0.1～0.3份；早强剂0.1～0.3份；砂55～75份；防冻剂1～3份和水7～12份。所要解决的技术问题是针对现有的水泥基胶凝材料在负温条件下无法进行冷物料现场免加热拌合和施工的缺陷，通过控制拌合溶液的凝固点、促进水泥水化等技术措施，并调整胶凝材料组分配比，使其能够满足极端负温环境下的使用要求，实现在‑10～‑30℃的低温环境中冷物料直接拌合、浇筑并免加热养护的目的；所述的水泥基胶凝材料无需加热养护等额外的特殊养护措施，其强度发展快，成本低廉，且不影响工程进展，从而更加适于实用。

技术领域

本发明属于建筑材料制造技术领域，特别是涉及一种适用于-10℃～-30℃环境的水泥基胶凝材料及其施工方法与应用。

背景技术

冬季负温施工越来越常见，且随着我国极地战略的提出，开发满足负温环境要求的水泥基胶凝材料则显得极为迫切。

相关研究表明，硫铝酸盐水泥在负温下水化反应仍可进行，且水化产物种类不会发生变化。如在-5℃环境中，硫铝酸盐水泥可持续水化，其水化产物仍然为钙矾石，且掺入亚硝酸盐防冻剂可显著提升其强度，28天抗压强度可达50MPa以上。但是，当降低温度至-10℃时，采取加入防冻剂的措施虽然仍然能保证硫铝酸盐水泥浆体正常凝结硬化，但28天抗压强度却变得极低，仅能达到5.8MPa，丧失了工程使用价值。另有相关研究表明，在 -16℃环境中，向硫铝酸盐水泥中掺入大量亚硝酸钠，将试样在该环境中养护7d后，再将试样转入正温(高于0℃的条件)下标准养护21天，其抗压强度可以达到使用要求。但是，该方法要求拌合之前水泥等物料必须为常温储存且在常温下拌合。

负温是导致水泥水化延缓的主因，其直接后果为强度发展偏慢、最终强度偏低，进而给工程结构安全带来致命影响。为了加速负温下硫铝酸盐水泥的水化和促进其结构发育、强度发展，施工时可以借鉴混凝土冬季施工采用的物料预加热且采用暖棚、暖仓、覆盖物等保温措施，实现冬季负温拌合、浇筑与养护等。

极地地区及我国高海拔、高纬度地区面临着更严酷的负温环境，环境温度可以达到-10℃～-30℃甚至更低。众所周知，温度每降低10℃，化学反应速度将放慢1倍。基于此，在-10℃～-30℃的更低负温环境中，硫铝酸盐水泥的水化速度将显著延缓，其水化动力学过程将受到显著阻碍。采用现有冬季施工技术配制的水泥基胶凝材料及构筑的建筑物并不能满足严酷低温环境的使用要求。更为不利的是，在上述严酷地区采用冬季施工工艺，不仅会带来成本显著增加等问题，更会增加工艺复杂程度和构筑物质量管控难度。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种适用于-10℃～-30℃环境的水泥基胶凝材料及其施工方法与应用。所要解决的技术问题是针对现有的水泥基胶凝材料在负温条件下无法进行冷物料现场免加热拌合和施工的缺陷，通过控制拌合溶液的凝固点、促进水泥水化等技术措施，并调整胶凝材料组分配比，使得其能够满足极端负温环境下的使用要求，实现在-10～-30℃的低温环境中冷物料直接拌合、浇筑并免加热养护的目的；所述的水泥基胶凝材料无需加热养护等额外的特殊养护措施，其强度发展快，成本低廉，且不影响工程进展，从而更加适于实用。

本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种适用于-10℃～-30℃环境的水泥基胶凝材料，以质量份计其包括：

本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。

优选的，前述的材料，其中所述的硬石膏中硫酸钙的质量百分含量≥95％，其比表面积≥500cm²/g。

优选的，前述的材料，其中所述的减水剂选自聚羧酸减水剂、氨基磺酸类减水剂或密胺树脂减水剂中的至少一种。