【技术实现步骤摘要】
本申请涉及混凝土，更具体地说，它涉及一种超早强混凝土及其制备方法。
技术介绍
1、随着城市化进程的快速推进，城市交通量持续迅猛增长，远超过城市道路设计之初的预估。因此，路面长时间经受着车轮的磨损、冲击，以及暴雨、洪水、冻融等自然因素的侵蚀破坏，不可避免地会出现裂纹、破损等问题，这不仅缩短了路面的使用寿命，还严重影响了交通功能的正常发挥，甚至威胁到了人民群众的生命安全。高速公路的路面结构维护、桥梁结构及其附属设施的维修，以及桥梁的拼宽作业，通常需要在深夜至清晨的交通低谷期进行，以确保交通流畅，减少对公众出行的影响。这要求道路维修施工必须高效、迅速，在确保维修质量的同时，最大限度地减少道路封闭时间。
2、硫铝酸盐水泥以其快硬早强、抗渗抗冻、结构致密和微膨胀性等优良性能，在道路桥梁结构的修补加固中得到了广泛应用。然而，抢修工程往往面临着作业时间短、对修复部位承载力要求高等挑战。单独使用硫铝酸盐水泥作为修补材料虽然可以实现较快的硬化速度，但其成本较高，且2小时强度往往不能满足紧急通车的要求。
3、碳酸锂作为一种添加剂，能够显著加速硫铝酸盐水泥的凝结过程，缩短其水化诱导期，从而提高早期水化放热速率和放热量。然而，碳酸锂的加入也会导致硫铝酸盐水泥后期的水化放热量降低，进而影响到其后期强度的稳定发展。这一问题限制了硫铝酸盐水泥在需要高后期强度的修补工程中的应用。
4、因此，开发一种既能保证早期强度高，又能确保后期性能发展稳定的混凝土，成为了当前道路桥梁维修领域亟待解决的技术难题。
1、为了提高超早强混凝土的后期强度，本申请提供一种超早强混凝土及其制备方法。
2、第一方面，本申请提供一种超早强混凝土，采用如下的技术方案：
3、一种超早强混凝土，包括如下重量份原料：
4、硫铝酸盐水泥14-20份、硅酸盐水泥13-28份、石英砂10-20份、聚乙烯醇纤维3-8份、聚羧酸系减水剂1.5-3.2份、碳酸锂0.8-2份、硫酸镁材料8-10份、改性聚苯乙烯5-8份、水20-30份、发泡剂1-2份。
5、通过采用上述技术方案，碳酸锂在混凝土中可以与水泥中的游离钙离子反应，形成稳定的钙碳酸盐，从而提高混凝土的早期强度。硫铝酸盐水泥具有快硬早强的特点，而硅酸盐水泥的后期强度较高，通过调整硫铝酸盐与硅酸盐水泥的比例，一定程度上保证了混凝土的早起强度与后期强度，聚苯乙烯具有特殊的微膨胀性能，能够在发泡剂的作用下在混凝土的硬化过程中膨胀并填充其中的微小孔隙，减少混凝土的收缩，有助于保持混凝土结构的体积稳定性，保证超早强混凝土性能的稳定发展，从而提高混凝土的后期强度。硫酸镁材料在水化的过程中生成镁氢氧化物。镁氢氧化物进一步水化生成的硫酸镁水合物结晶并形成硬质固体，填充混凝土内部孔隙空间，使混凝土坚硬化，提高混凝土的强度，同时这些在水泥浆中以很快的速度发生，帮助混凝土迅速硬化和增强，从而使混凝土具有快速硬化、高早强度的特点。
6、可选的，所述磷酸镁材料包括磷酸氢二钾、氧化镁，所述氧化镁为碳酸镁经1500-1700℃高温煅烧后粉磨而成。
7、通过采用上述技术方案，由过烧后的氧化镁颗粒、磷酸氢二钾组成的磷酸镁材料与水混合、搅拌后，磷酸盐会快速溶解出h+、等离子，随后氧化镁颗粒在氢离子的作用下溶解出oh-和mg2+，并与磷酸盐解离出的例子发生反应，生成kmgpo4·6h2o或nh4mgpo4·6h2o晶体沉淀，能够填充由于硫铝酸盐水泥水化产物转变后疏松的浆体结构，填充混凝土表面的微小孔隙，从而提高混凝土的后期强度。使用经过高温煅烧后的氧化镁能够降低其早期的反应活性，提高氧化镁与磷酸氢二钾后期的反应程度，从而在后期生成水化产物填充因水泥收缩产生的孔隙，提高混凝土的后期强度。
8、可选的，所述磷酸镁材料中还包括偏高领土。
9、通过采用上述技术方案，偏高领土与磷酸二氢钾具有较强的化学反应活性，反应生成水化磷酸钙等沉淀，填充孔隙提高混凝土强度，并且加入的偏高领土能够也能进一步优化磷酸镁材料的粒径分布并填充硬化浆体的孔隙从而提高混凝土的强度。
10、可选的，所述改性聚苯乙烯为经过表面羧基改性制得的。
11、通过采用上述技术方案，为聚苯乙烯表面引入极性基团羧基能够提高聚苯乙烯与混凝土间的相容性，为混凝土提供较好的韧性与后期强度。
12、可选的，所述改性聚苯乙烯由以下步骤制备得到：
13、将苯乙烯、二乙烯基苯放入水中超声分散10-15min，通入氮气升温至70-80℃，依次加入顺丁烯二酸、过硫酸钾继续搅拌，恒温反应24-28h后，冷却至室温，用水洗涤后干燥，得到所述改性聚苯乙烯。
14、通过采用上述技术方案，使用二乙烯基苯做交联剂，顺丁烯二酸通过共聚反应参与聚合与苯乙烯单体结合，从而在聚苯乙烯链上引入极性基团羧基，增加改性聚苯乙烯与混凝土中极性组分的相互作用，与水化产物间形成氢键，提高聚苯乙烯与混凝土的界面粘接力，从而提高混凝土强度。
15、可选的，所述苯乙烯、二乙烯基苯、顺丁烯二酸以及过硫酸钾的加入重量之比为1:0.1-0.5:1.5-2：0.3。
16、通过采用上述技术方案，二乙烯基苯作为交联剂，其加入量在一定程度上影响聚苯乙烯的交联程度和物理性能，顺丁烯二酸作为共聚单体，可以引入羧基等官能团，改善聚苯乙烯的相容性和分散性，过硫酸钾作为引发剂，其用量影响聚合反应的速率和聚合度。通过精确控制这些反应物的加入量，可以实现对产物改性聚苯乙烯性能的精确调控。
17、可选的，所述发泡剂为碳酸氢钠。
18、通过采用上述技术方案，混凝土中加入碳酸氢钠一方面能够产生分解产生气体，使聚苯乙烯能够发泡产生微膨胀抵消固化过程中水泥的收缩应力，提高混凝土的后期强度，另一方面，碳酸氢钠还能够与水泥中的水化物发生反应，生成白色的碳酸钙沉淀物，进一步的减少混凝土中的孔隙和裂缝，从而提高混凝土的强度。同时加入的碳酸氢钠一定程度上延缓了初凝时间，能够为施工提供足够的时间。
19、第二方面，本申请提供一种超高强混凝土的制备方法，采用如下的技术方案：
20、一种超高强混凝土的制备方法，包括如下制备步骤：
21、取硫铝酸盐水泥、硅酸盐水泥、石英砂以及水温控制在80-90℃的水混合搅拌均匀，加入改性聚苯乙烯与发泡剂搅拌3-5min后，继续加入聚乙烯醇纤维、聚羧酸减水剂、硫酸镁材料搅拌至均匀，制得超早强混凝土。
22、通过采用上述技术方案，该混凝土的生产过程简单，生产成本较低，具有较好的经济效益，可以制备出具有性能发展稳定，前期强度与后期强度均较好的超早强混凝土。
23、综上所述，本申请具有以下有益效果：
24、1、由于本申请采用具有早强、高强特性的硫铝酸盐水泥与硅酸盐水泥配合使用，保证混凝土力学性能的稳定发展，使其具有较好的早期强度与后期强度，加入了能够水化生成硫酸镁水合物的硫酸镁材料，使本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种超早强混凝土，其特征在于，包括如下重量份原料：
2.根据权利要求1所述的一种超早强混凝土，其特征在于：所述磷酸镁材料包括磷酸氢二钾、氧化镁，所述氧化镁为碳酸镁经1500-1700℃高温煅烧后粉磨而成。
3.根据权利要求1所述的一种超早强混凝土，其特征在于：所述磷酸镁材料中还包括偏高领土。
4.根据权利要求1所述的一种超早强混凝土，其特征在于：所述改性聚苯乙烯为经过表面羧基改性制得的。
5.根据权利要求4所述的一种超早强混凝土，其特征在于：所述改性聚苯乙烯由以下步骤制备得到：
6.根据权利要求1所述的一种超早强混凝土，其特征在于：所述苯乙烯、二乙烯基苯、顺丁烯二酸以及过硫酸钾的加入重量之比为1:0.1-0.5:1.5-2：0.3。
7.根据权利要求1所述的一种超早强混凝土，其特征在于：所述发泡剂为碳酸氢钠。
8.一种如权利要求1-7任意所述的一种超早强混凝土，其特征在于，包括如下制备步骤：
【技术特征摘要】
1.一种超早强混凝土，其特征在于，包括如下重量份原料：
2.根据权利要求1所述的一种超早强混凝土，其特征在于：所述磷酸镁材料包括磷酸氢二钾、氧化镁，所述氧化镁为碳酸镁经1500-1700℃高温煅烧后粉磨而成。
3.根据权利要求1所述的一种超早强混凝土，其特征在于：所述磷酸镁材料中还包括偏高领土。
4.根据权利要求1所述的一种超早强混凝土，其特征在于：所述改性聚苯乙烯为经过表面羧基改性制得的。
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【专利技术属性】
技术研发人员：沈安乐，丁新梅，董赳益，
申请(专利权)人：曙光装配式建筑科技浙江有限公司，
类型：发明
国别省市：
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