一种用于混凝土帆布体系的高早强水泥基体及制备方法技术

本发明专利技术公开了一种用于混凝土帆布体系的高早强水泥基体及制备方法，按照重量份数，水泥基体包括以下组分：硫铝酸盐水泥67.5～75份、半水石膏22.5～25份，碳酸钙2~10份、减水剂0.8~1.2份、早强剂0.05~0.1份；半水石膏为α60型高强半水石膏。制备方法为：先将聚羧酸高效减水剂、碳酸锂和水充分混合均匀，再将硫铝酸盐水泥、半水石膏和碳酸钙慢速搅拌均匀，并与混合也混合搅拌形成硫铝酸盐水泥浆体，然后将硫铝酸盐水泥浆体迅速浇筑进混凝土帆布中，利用振动台振捣密实并脱模养护。本发明专利技术经过成型和养护后，沿混凝土帆布厚度方向4h抗压强度大于45MPa，28天抗压强度大于90MPa，达到了高早强混凝土帆布的强度水平且远高于传统灌粉混凝土帆布。

【技术实现步骤摘要】
一种用于混凝土帆布体系的高早强水泥基体及制备方法
本专利技术属于三维间隔织物增强水泥基复合材料及制备方法，具体涉及一种用于混凝土帆布体系的高早强水泥基体及制备方法。
技术介绍
混凝土帆布是一种以耐碱纤维织物作增强材料，以水泥净浆、砂浆或者混凝土作基材而构成的新型增强建筑复合材料，与传统混凝土成型方式不同的是，混凝土帆布是将预先制备好的混凝土帆布铺设到工况表面，直接洒水硬化成型。由于混凝土帆布浇水硬化之前具有很好的柔韧性，因此可以像布一样直接覆盖在各种形状物体的表面，硬化之后则形成一层薄的、耐水、耐火、耐久且力学性能优异的混凝土层。由于其凝结速度快、材料强度高、耐火耐水、使用方便、低碳环保等优点，这种产品已经成功应用于沟渠防护、管道防护、隧道防护、防护帐篷等各种民用和军用工程领域，具有很好的应用前景。由于混凝土帆布中织物的体积分数较大，在同样配方的水泥基体的条件下，混凝土帆布的强度总会有较大程度的降低，且传统灌粉混凝土帆布洒水成型试件的早期和后期力学性能偏低且两者难以平衡一直是制约混凝土帆布在一些特殊领域应用的因素之一。中国专利公布号CN109970371公开的一种用于水泥基高早强无收缩灌浆料的高贝利特硫铝酸盐特种胶凝材料，通过添加高贝利特硫铝酸盐水泥熟料、超细粉煤灰、α型高强石膏粉、β型高强石膏等制备特殊的高贝利特硫铝酸盐水泥胶凝材料，纯水泥基体2小时强度25MPa左右，28天强度90MPa左右，该方法需要提前制备特殊的高贝利特硫铝酸盐水泥胶凝材料才能达到早强高强的目的，实施起来特别繁琐，且需要一定的超细粉煤灰，一定程度上带来了成本的提高。中国专利公布号CN109987906公开的一种水泥基高早强无收缩灌浆料，通过添加上述的高贝利特硫铝酸盐胶凝材料、重钙粉、石英砂、乳胶粉、消泡剂、纤维素醚、柠檬酸等提高水泥的力学性能，该方法所需要的添加剂太多，实施起来较为繁琐，需要提前制备特殊的高贝利特硫铝酸盐胶凝材料。中国专利公布号CN108706937公开的一种硫铝酸盐水泥基自流平砂浆及其制备方法，也是通过将普通硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、天然石膏、重钙粉、缓凝剂、减水剂、早强剂、增稠剂、细集料等来达到提高水泥力学性能的目的，但是一方面其1天抗压强度只在16MPa左右，另一方面添加剂较多，实施起来较为繁琐。若将以上水泥基体应用于混凝土帆布，那么由于混凝帆布自身织物的体积分数较大，会导致混凝土帆布的强度远低于水泥基体的强度，难以将混凝土帆布推广至一些高性能要求的工程领域。目前，绝大部分混凝土帆布的成型方式是预先灌粉后洒水成型，虽然其具有优异的力学性能以及较快的凝结速度，但是对于某些对力学性能要求较高的工程应用领域来说还是难以满足要求，由于洒水成型的混凝土帆布孔隙率较高，导致其力学性能较差，因此如何同时提高混凝土帆布早期和后期的力学性能成为了亟需研究的问题。
技术实现思路
专利技术目的：本专利技术的目的在于提供一种早期和后期力学强度高的用于混凝土帆布体系的水泥基体；本专利技术的第二目的在于提供上述水泥基体的制备方法。技术方案：本专利技术的一种用于混凝土帆布体系的高早强水泥基体，所述水泥基体按照重量份数，包括以下组分：硫铝酸盐水泥67.5～75份、半水石膏22.5～25份，碳酸钙2～10份、减水剂0.8～1.2份、早强剂0.05～0.1份；其中，所述半水石膏为α60型高强半水石膏，半水石膏中的CaSO4·(H2O)0.5含量高于95％；所述碳酸钙为CaCO3含量高于98％的碳酸钙粉。进一步的，所述硫铝酸盐水泥采用725硫铝酸盐水泥熟料粉，具有以下重量百分比的矿物相组成：为50～60％、C2S为20～25％、C4AF为5～8％、C12A7为4～5％、C2AS为5～8％。上述的组分中，725硫铝酸盐水泥熟料中的主要矿物相C4A3S是影响混凝土帆布强度发展的最主要因素，为保证水泥基体的强度，需要对该矿物相作出一定的要求。一方面，在石膏量充足的情况下，可以与石膏反应生成钙矾石相(如式(1)所示)：考虑到钙矾石的微膨胀效应，且水泥在水化时会产生一定的收缩，因此需要等到更多的钙矾石晶体相产生体积膨胀，从而达到减小孔隙率的目的，进而提高混凝土帆布的力学性能。另一方面，由于硫铝酸盐水泥水化速率较快，在水化反应后期该反应非常缓慢，所以还需要对C2S相也作出了一定的要求，由于C2S反应活性较低，在水化反应后期，可与反应(1)中的AH3反应生成水化铝硅酸钙(C2ASH8)(如式(2)所示)：从而可以填充水泥颗粒间的孔隙，提高基体的密实度，降低孔隙率从而提高混凝土帆布的力学性能。C2S+AH3+5H→C2ASH8(2)而在硫铝酸盐水泥水化时，在常规的水泥基体应用中碳酸钙是作为填料而存在的，而在本专利技术的水泥基体中，除了填料作用在水化反应后期碳酸钙会与C4A3S相反应生成水化碳铝酸盐(如式(3)和式(4)所示)。适量碳酸钙的存在在一定程度上还起到了阻碍了钙矾石分解成单硫型水化硫铝酸钙并且使得单碳铝酸钙与钙矾石共存的作用，同时碳酸钙的加入以及水化碳铝酸盐和钙矾石的形成将提高水化水泥浆体的尺寸稳定性，使水泥浆体具有一定微膨胀性，从而提高混凝土帆布的力学性能。对于所采用的α60高强型半水石膏，其中CaSO4·(H2O)0.5含量高于95％，与传统的α40半水石膏以及其他的相比，且其标稠需水量较低，反应活性较高，所以反应初期溶出的SO42-较多，所以也会相应导致水泥初期强度较高。在应用于该水泥体系中时，可以在低水胶比条件下使水泥浆体保持较好的流动性，从而满足混凝土帆布灌浆成型的要求，并最终提高混凝土帆布的力学性能。进一步的，所述水泥基体所用水的质量与硫铝酸盐水泥、半水石膏和碳酸钙质量总和的比值为0.2～0.24。这里的比值实际上就是该水泥体系的水胶比，水胶比越低，说明体系中水含量越低，而上述的水泥基体中采用低水胶比依旧可以保持整体水泥浆体的流动性，说明了体系中聚羧酸高效减水剂的减水特性以及半水石膏的标稠需水量低的特性反生了用于提高硫铝酸盐水泥在低水胶比下的工作性能的协同作用，从而达到了提高力学性能和保持较好流动性的效果。进一步的，所述硫铝酸盐水泥、半水石膏和碳酸钙均需要经过球磨机进行磨细处理，其中，硫铝酸盐水泥磨细后的比表面积为500～600m2/kg，半水石膏磨细后的比表面积为150～250m2/kg，碳酸钙磨细后的比表面积为200～300m2/kg。分别对组分中的硫铝酸盐水泥、半水石膏和碳酸钙进行磨细处理，研磨后的原料具有更大的比表面积，从而可以促进体系混合时粉体的堆积密度，以达到提高水泥浆体成型后较优的力学性能和工作性能。进一步的，所述减水剂采用聚羧酸高效减水剂，固含量为45wt％，且不包含引气和缓凝成分。采用聚羧酸高效减水剂具有提高流动性的效果，聚羧酸高效减水剂在制备溶液时可以进一步与体系中的碳酸锂产生反应提高溶液的pH值，从而减少了在搅拌时减水剂与水泥颗粒反应产生气泡，相比于其他的减水剂具有更好的成型效果，其中，为了进一步保证水泥浆体的力学性能减少气泡的产生，需要控制本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于混凝土帆布体系的高早强水泥基体，其特征在于，所述水泥基体按照重量份数，包括以下组分：硫铝酸盐水泥67.5～75份、半水石膏22.5～25份，碳酸钙2～10份、减水剂0.8～1.2份、早强剂0.05～0.1份；其中，所述半水石膏为α60型高强半水石膏，半水石膏中的CaSO

【技术特征摘要】
1.一种用于混凝土帆布体系的高早强水泥基体，其特征在于，所述水泥基体按照重量份数，包括以下组分：硫铝酸盐水泥67.5～75份、半水石膏22.5～25份，碳酸钙2～10份、减水剂0.8～1.2份、早强剂0.05～0.1份；其中，所述半水石膏为α60型高强半水石膏，半水石膏中的CaSO4·(H2O)0.5含量高于95％；所述碳酸钙为CaCO3含量高于98％的碳酸钙粉。


2.根据权利要求1所述的用于混凝土帆布体系的高早强水泥基体，其特征在于：所述硫铝酸盐水泥采用725硫铝酸盐水泥熟料粉，具有以下重量百分比的矿物相组成：C4A3S为50～60％、C2S为20～25％、C4AF为5～8％、C12A7为4～5％、C2AS为5～8％。


3.根据权利要求1所述的用于混凝土帆布体系的高早强水泥基体，其特征在于：所述水泥基体所用水的质量与硫铝酸盐水泥、半水石膏和碳酸钙质量总和的比值0.20～0.24。


4.根据权利要求1所述的用于混凝土帆布体系的高早强水泥基体，其特征在于：所述硫铝酸盐水泥、半水石膏和碳酸钙均需要经过球磨机进行磨细处理，其中，硫铝酸盐水泥磨细后的比表面积为500～600m2/kg，半水石膏磨细后的比表面积为150～250m2/kg，碳酸钙磨细后的比表面积为200～300m2/kg。


5.根据权利要求1所述的用于混凝土帆布体系的高早强水泥基体，其特征在于：所述减水剂采用聚羧酸高效减水剂，固含量为45wt％，且不包含引气和缓凝成分。


6.根据权利要求1所述的用于混凝土帆布体系的高早强水泥基体，其特征在于：所述早强剂采用纯度高于99％的碳酸锂。...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈惠苏，徐琼凡，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32