[01651471]高流态超早强水泥基固化材料的技术与应用

课题来源：国家 “973计划”子课题“掺辅料及外加剂的水泥熟料矿物水化硬化机理”（2009CB623201-1）、国家自然科学基金课题“混凝土结构Thaumasite侵蚀机理及防治技术”（51178363） 课题背景：高速铁路工程（如京沪高铁、沪杭客专等）、大型水利工程（如三峡工程、南水北调工程等）等属于国家重大工程,抗震救灾和灾后重建工程等属于特殊工程,这些工程的共同特点是规模庞大、涉及因素众多、后果影响重大而且深远。由于工程规模庞大,工程结构复杂,建设周期长,投资额大,相对来说效益也比较大。但另一方面,工程对政治、社会和生态系统的影响也比较大。在这些重大、特殊工程中应用现代科学技术来缩短施工工期显得尤为重要,当前正在迅速发展的技术是可以保证预制模版的快速周转和下一步工程的快速进行,而这项技术的关键因素在于研究和开发可以快速拆模的早强型砂浆和混凝土。许多学者和工程人员建议使用超细水泥和高掺量化学外加剂或者采用有机环氧树脂砂浆达到提高砂浆和混凝土的早期强度的目的。 然而,由于超细水泥方案将明显提高建筑的成本和材料的性能也受到限制,尤其是高掺量外加剂会明显提高水泥的早期水化热而产生温差裂缝而使其应用受到严重限制;环氧树脂砂浆方案也将显著提高材料成本,并且耐久性、高寿命和环境适应性得不到保证,因此,研发一种具有高流动性、超高早期强度、高耐久性,技术和经济上合理的,具有良好性能的专用固化材料来解决具有早期强度要求的工程中存在的问题,已成为现代无机材料技术中的一个重要课题。 以硫铝酸盐水泥为结构形成材料,基于超塑化剂分散作用原理,先缓释后促凝及水化历程调控机理,实现水泥基材料由高流态向高强结构的快速转化。流动性宽幅可调,初始流动度可达350mm,10-40min内流动度可调范围为350-0mm;早期强度实时可调,其1h内强度可调范围15~25MPa,2h强度强度范围30~45 Mpa,1d强度大于60MPa,28d强度可调范围大于80MPa;在硫酸盐侵蚀环境下56d和90d的抗蚀系数在1.1以上,电通量值降低至200库伦,300冻融循环强度损失率不大于70%。与国外同类技术相比,在小时强度方面提高近1倍,体积稳定性提高20%,缩短工程施工时间10%;与国内同类技术相比,在小时强度方面提高近1.5倍,体积稳定性提高30%,缩短工程施工时间15%,成果首次提出高流态超早强的成核及调控机制,具有先进性和前瞻性。 技术处于成熟应用阶段,适用于各种重大工程和特殊工程的关键部位的具有自流平、自密实、高小时强度、高耐久性要求的特种水泥基材料领域。成果成功应用于六条高速铁路（石武客专、沪杭高铁、南广铁路、沪昆客专、贵广铁路、莞惠铁路）预制箱梁的快速架设和裂缝的快速修补工程中。