阅读说明：本技术 一种调整化学激发胶凝材料体系流动性与凝结时间的方法 (Method for adjusting fluidity and setting time of chemically-activated cementing material system ) 是由 何娟 胡婷婷 宋学锋 伍勇华 余书亚 于 2021-07-21 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种调整化学激发胶凝材料体系流动性与凝结时间的方法,本发明在化学激发胶凝材料使用过程中将负水合离子组成的无机盐复配掺入,所述负水合离子组成的无机盐采用不同水合性能、不同化学半径的离子组成的无机盐。其中,负水合离子组成的无机盐包括KCl、KBr和KNO-3中的一种以及Ba(NO-3)-2。KCl、KBr或KNO-3的含量为化学激发胶凝材料前驱体材料质量的3％～5％,Ba(NO-3)-2的含量为化学激发胶凝材料前驱体材料质量的0.1％～0.2％。本发明能顾提高化学激发胶凝材料浆体的初始流动度和流动度保持性,延长凝结时间。与未掺加无机盐的化学激发胶凝材料相比,浆体初始流动度提高5.9％～20.6％,30min和60min均保持较高的流动度,初凝时间延长171％～307％,终凝时间延长124％～232％,且对化学激发胶凝材料的力学性能影响较小。(The invention discloses a method for adjusting the fluidity and the setting time of a chemically-activated cementing material system. Wherein the inorganic salt composed of negative hydrated ions comprises KCl, KBr and KNO 3 And Ba (NO) 3 ) 2 . KCl, KBr or KNO 3 The content of the precursor is 3 to 5 percent of the mass of the precursor material of the chemically excited cementing material, and the Ba (NO) accounts for 3 ) 2 The content of the precursor is 0.1-0.2% of the mass of the precursor material of the chemically excited cementing material. The invention can improve the initial fluidity and fluidity retentivity of the chemically excited cementitious material slurry and prolong the setting time. Initial flow of the slurry compared to a chemically activated cementitious material without inorganic salt incorporationThe degree is improved by 5.9-20.6%, the higher fluidity is maintained in both 30min and 60min, the initial setting time is prolonged by 171-307%, the final setting time is prolonged by 124-232%, and the influence on the mechanical property of the chemically excited cementing material is small.)

一种调整化学激发胶凝材料体系流动性与凝结时间的方法

技术领域

本发明属于土木工程材料领域，具体涉及一种调整化学激发胶凝材料体系流动性与凝结时间的方法。

背景技术

土木工程建设对人类自然环境的影响最大，它占据了资源和能源的最大比例。化学激发胶凝材料是一种生态建筑材料，具有优异的物理和力学性能。从原材料，生产过程到使用过程都具有良好的环境协调性。但是，水玻璃激发的化学激发胶凝材料的水化、凝结、硬化速度较快，很快失去流动性，不利于化学激发胶凝材料的工程应用。应用于硅酸盐水泥体系增加流动性的减水剂有木质素磺酸盐，萘高效减水剂，三聚氰胺高效减水剂和聚羧酸盐高效减水剂等。将它们应用于化学激发胶凝材料时，该胶凝材料水化环境的高碱性会破坏减水剂分子结构的稳定性，影响减水剂的作用效果。而且碱组分和高效减水剂之间的竞争性吸附也会影响这些高效减水剂在化学激发胶凝材料体系中的吸附效率和分散效果。可以看出，将有机表面活性剂应用于化学激发胶凝材料体系以调整其流动性是一个巨大的挑战。有学者将磷酸盐、硼酸盐、苹果酸、氯化钠等应用于化学激发胶凝材料体系，发现可以起到一定延缓水化的作用，但其掺量较大，浆体或拌合物流动性保持性较差，且力学强度有较大幅度损失。

发明内容

为解决现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种调整化学激发胶凝材料体系流动性与凝结时间的方法，本发明通过将无机盐应用于化学激发胶凝材料体系中，能够调整化学激发胶凝材料体的流动性以及凝结时间。

本发明采用的技术方案如下：

一种调整化学激发胶凝材料体系流动性与凝结时间的方法，包括如下过程：

在化学激发胶凝材料使用过程中将负水合离子组成的无机盐复配掺入，所述负水合离子组成的无机盐采用不同水合性能、不同化学半径的离子组成的无机盐。

优选的，负水合离子组成的无机盐中，离子半径不小于1.11×10^-8m，离子为负水合离子。

优选的，负水合离子组成的无机盐包括KCl、KBr和KNO₃中的一种以及Ba(NO₃)₂。

优选的，KCl、KBr或KNO₃的含量为化学激发胶凝材料前驱体材料质量的3％～5％，Ba(NO₃)₂的含量为化学激发胶凝材料前驱体材料质量的0.1％～0.2％。

优选的，化学激发胶凝材料中，前驱体材料采用粒化高炉矿渣粉，碱组分采用水玻璃溶液。

优选的，化学激发胶凝材料中，以质量百分数计，粒化高炉矿渣粉的含量为65％～70％，水玻璃溶液含量为30％～35％。

优选的，粒化高炉矿渣粉的7d活性指数不小于75％、28d活性指数不小于95％、比表面积为400～470m²/kg以及碱性系数不小于1.0。

优选的，水玻璃溶液的模数为1.2-1.5，溶质质量浓度为25.0％。

优选的，化学激发胶凝材料使用过程包括：

将化学激发胶凝材料的前驱体材料和负水合离子组成的无机盐混合均匀，之后加入碱组分并搅拌均匀，得到碱矿渣水泥浆体；

向碱矿渣水泥浆体中加入砂子并混合均匀，得到碱矿渣水泥砂浆。

优选的，加入碱组分后，以140±5r/min的转速搅拌120s，之后静置15秒，再以285±5r/min的转速搅拌120s，得到碱矿渣水泥浆体；

向碱矿渣水泥浆体中加入砂子时按照胶砂比为1∶3加入最大粒径为4.75mm的河砂。

本发明具有如下有益效果是：

本发明将负水合离子组成的无机盐掺入化学激发胶凝材料体系后，使得离子的负水合性影响体系的ζ-电位、塑性粘度和屈服应力，具体表现为ζ-电位绝对值增加、塑性粘度减小和屈服应力降低，因此负水合离子组成的无机盐掺入到化学激发胶凝材料后，制备的浆体流动性与凝结时间可以在较大范围内进行调整，以满足施工需求。

进一步的，负水合离子组成的无机盐包括KCl、KBr和KNO₃中的一种以及Ba(NO₃)₂，因此该负水合离子组成的无机盐为常见化学物质，容易获得，并且不影响化学激发胶凝材料浆体、砂浆或混凝土的制备工艺，对力学性能影响较小。

进一步的，KCl、KBr或KNO₃的含量为化学激发胶凝材料前驱体材料质量的3％～5％，Ba(NO₃)₂的含量为化学激发胶凝材料前驱体材料质量的0.1％～0.2％，因此本发明负水合离子组成的无机盐掺量小，成本低。

具体实施方式

下面结合实施例来对本发明进行详细说明。

本发明主要是提供一种调整化学激发胶凝材料体系流动性与凝结时间的方法，解决了化学激发胶凝材料体系流动性损失较快，难于工程应用的问题。

具体的，本发明所采用的技术方案是，本发明中，将不同水合性能的不同化学半径的离子组成的无机盐进行复掺，调整化学激发胶凝材料体系的流动性与凝结时间。

本发明的特点还在于：组成无机盐的离子半径不小于1.11×10^-8m，为负水合离子。无机盐采用KCl、KBr和KNO₃中的一种以及Ba(NO₃)₂。将3％～5％KCl、KBr和KNO₃中的一种分别复掺0.1％～0.2％Ba(NO₃)₂，上述各组分质量百分比均为化学激发胶凝材料前驱体材料的质量百分比。所述化学激发胶凝材料包括65％～70％前驱体材料以及30％～35％碱组分溶液组成，上述两个组分的质量百分比之和为100％。所述前驱体材料采用粒化高炉矿渣粉，比表面积为400～470m²/kg，7d活性指数大于75％，28d活性指数大于95％，碱性系数不小于1.0；碱组分为水玻璃溶液，模数为1.2-1.5，质量浓度为25.0％。

实施例1

按照以下质量称取各原料：粒化高炉矿渣粉65％，水玻璃溶液35％，分别为600g和318g。KNO₃与Ba(NO₃)₂分别为粒化高炉矿渣粉的3％和0.15％，即分别为18g和0.9g，将前述粉体材料依次加入净浆搅拌机混合均匀后，加入水玻璃溶液。搅拌机以140r/min的转速搅拌120s，静停15s，再以285r/min的转速搅拌120s，得到碱矿渣水泥浆体。

在上述碱矿渣水泥浆体材料比例基础上按照胶砂比1∶3加入最大粒径4.75mm的河砂，即原材料分别为粒化高炉矿渣粉600g、水玻璃溶液318g、KNO₃18g、Ba(NO₃)₂0.9g、砂1800g，搅拌均匀制备得到碱矿渣水泥砂浆。

实施例2

按照以下质量称取各原料：粒化高炉矿渣粉70％，水玻璃溶液30％，分别为600g和262g。KNO₃与Ba(NO₃)₂分别为粒化高炉矿渣粉的4％和0.1％，即分别为24g和0.6g，按照实施例1搅拌制度搅拌均匀得到碱矿渣水泥浆体。

在上述碱矿渣水泥浆体材料比例基础上按照胶砂比1∶3加入最大粒径4.75mm的河砂1800g，搅拌均匀制备得到碱矿渣水泥砂浆。

实施例3

按照以下质量称取各原料：粒化高炉矿渣粉67.5％，水玻璃溶液32.5％，分别为600g和289g。KCl与Ba(NO₃)₂分别为粒化高炉矿渣粉的5％和0.2％，即分别为30g和1.2g。按照实施例1搅拌制度搅拌均匀得到碱矿渣水泥浆体。

在上述碱矿渣水泥浆体材料比例基础上按照胶砂比1∶3加入最大粒径4.75mm的河砂1800g，搅拌均匀制备得到碱矿渣水泥砂浆。

实施例4

与实施例3的材料比例相同，区别在于用KBr代替KCl，即粒化高炉矿渣粉600g，水玻璃溶液276g，KBr 30g，Ba(NO₃)₂ 1.2g，砂1800g。

实施例5

与实施例3的材料比例相同；区别在于用KNO₃代替KCl，即粒化高炉矿渣粉600g，水玻璃溶液276g，KNO₃ 30g，Ba(NO₃)₂ 1.2g，砂1800g。

实施例1～5制备得到的碱矿渣水泥浆体流动度、凝结时间与碱矿渣水泥砂浆的力学性能，以及未掺加无机盐的基准组数据如表1所示，与未掺加无机盐的基准组相比，流动度、凝结时间与强度的变化率(％)如表2所示。

表1

表2

综上可以看出，本发明与未掺加无机盐的化学激发胶凝材料相比，浆体初始流动度提高5.9％～20.6％，30min和60min均保持较高的流动度，初凝时间延长171％～307％，终凝时间延长124％～232％，且对化学激发胶凝材料的力学性能影响较小。

因此，本发明负水合离子组成的无机盐复配可以很好地提高化学激发胶凝材料的初始流动度及流动度保持性，延长初、终凝时间，初终凝间隔小，对28d强度影响较小。