[发明专利]无机增强掺合料、混凝土及其应用

说明书

本发明提出了一种无机增强掺合料及混凝土，基于所述无机增强掺合料的质量计，包括如下质量百分含量的原料：硫铝酸盐水泥熟料70％‑80％，石膏10％‑30％和纳米水化硅酸钙晶须0.5％‑0.8％。本发明的无机增强掺合料，能够提高混凝土等制品的早期和后期强度、减少体积收缩，将本发明的无机增强掺合料加入到普通硅酸盐水泥后形成新的胶凝材料，其水化硬化过程类似于已有大量研究的硅酸盐与硫铝酸盐的复合水泥。相对于其他常用掺合料或者不掺杂任何掺合料的水泥相比，掺加本发明的无机增强掺合料的复合水泥体系初期水化放热速率增大，电阻率减小，其早期水化速度加快，水泥硬化体的孔隙率减小，结构较密实。

技术领域

本发明涉及一种无机增强掺合料、混凝土及其应用。

背景技术

长期以来，建筑材料领域一直广泛采用以硅酸钙为主要矿物成分的水泥，例如硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、粉煤灰水泥、矿渣水泥、火山灰水泥等，作为基础材料，加入掺合料、外加剂、砂、石，并用钢筋、纤维、网格布等辅助材料制成混凝土或砂浆进行房屋、道路、桥梁、大坝等基础设施建设，以及水泥制品、构件、维修加固等特殊领域的应用。虽然应用范围十分宽广，但是在实际使用过程中都存在凝结时间长、硬化速度慢、收缩值大等实际问题。随着我国经济近年来的高速发展，对于建筑材料整体强度标号要求的提升，确保大型建筑的安全性和耐久性。对硬化速度要求不断加快，大幅度减轻维修施工带来的道路交通压力；水泥制品及构件争取做到免蒸养或缩短蒸养，避免传统燃煤加热或使用天然气给环境带来较大的污染和资源浪费。对材料尺寸变形量的严格控制，确保现场浇筑的混凝土或预制构件及板材在硬化较快的同时，不会产生开裂、翘曲、变形、返碱的问题。以上种种，以硅酸钙为主的水硬性胶凝材料很难满足目前国民经济高速发展对建筑材料的现阶段要求。因此，如何能够用科学的技术手段对水泥基础材料进行改性升级，是我们建筑材料领域亟待解决的问题。

传统对以硅酸钙为主要成分的水泥(以普通硅酸水泥为例)加速凝结，提高早期强度的方法一般有如下几种：1、采用速凝剂偏铝酸钠(钾)、铝酸钠(钾)、硫酸铝、氟化钠、碳酸钠、硅酸钠等速凝剂加速凝结时间；2、采用硫酸钠、硫代硫酸钠、甲酸钙、三乙醇胺等早强剂提高早期强度；3、采用硫铝酸盐水泥或者铝酸盐水泥(可加入适量石膏)与普通硅酸盐水泥复合，加速凝结时间、提高早期强度。但是在使用过程中都存在一定的问题，例如：1、加入速凝剂后的普通硅酸盐水泥凝结时间急剧缩短，一般可以控制在几秒到几min，料浆迅速失去塑性，继而稠化、凝结、硬化。但是8小时的抗压强度进行测试，发现并没有大幅度增长；而且在1天后的早强度相比于空白试件大幅度降低，28天的最终强度也比空白试件降低很多。所以，速凝剂只能提供快速凝结、而并不能真正意义上的“早强”；2、加入早强剂后的普通硅酸盐水泥凝结时间缩短，1天强度有适当提高，但是8小时之前强度没有明显变化，28天强度略有降低。所以，加入早强剂的混凝土只是提高了普通硅酸盐水泥的1天强度，也并非真正意义上的“早强快硬”；3、硫铝酸盐水泥或者铝酸盐水泥与普通硅酸盐水泥复合后，能够加速凝结时间，显著提高8小时强度，也可以加入少量的石膏做成调整其凝结时间；但是完全硬化后28天材料后期强度降低明显，在进行自由膨胀率测定时，水中膨胀率过大，存在着试块“胀裂”的风险，这是因为，复合体系中在水化过程中不断形成的钙矾石膨胀产生的危害。

因此，亟待提出一种掺合料，使其提高混凝土等指标的强度、避免产生胀裂等问题。

发明内容

基于现有技术中的上述技术问题，本发明提出了一种无机增强掺合料，能够提高混凝土等制品的早期和后期强度、减少体积收缩，增大初期水化放热速率的同时，减小电阻率。

第一方面，本发明提出了一种无机增强掺合料，基于所述无机增强掺合料的质量计，包括如下质量百分含量的原料：硫铝酸盐水泥熟料70％-80％，石膏10％-30％和纳米水化硅酸钙晶须0.5％-0.8％。