发明内容

本申请提供一种便于施工的快硬早强混凝土及其制备方法，本申请的混凝土具有硬化速度快、早期强度高且施工性好的优点。

第一方面，本申请提供一种便于施工的快硬早强混凝土，采用如下的技术方案：一种便于施工的快硬早强混凝土，由包含以下重量份的原料制成：

水泥17.0-19.0份、碎石31.93-49.25份、砂25-29份、粉煤灰1.3-2.0份、硅灰1.3-2.0份、快硬早强剂5.0-6.7份、硼酸0.05-0.07份、外加剂0.6-1.3份和水6.5-8.0份；

所述快硬早强剂的主要成分包括非晶质铝酸钙和硫酸钙；

所述外加剂包括聚羧酸减水母液、聚羧酸保坍母液、缓凝剂、纤维素醚、引气剂、消泡剂和水。

非晶质铝酸钙、硫酸钙和水相互配合，能快速反应生成钙矾石，再配合以水泥，混凝土的初凝可在10min以内完成；但是，现有的混凝土一般不会现配现用，而是在搅拌站内混合好后通过搅拌车运输至施工现场，所以，在配方中添加硼酸和由包含聚羧酸减水母液、聚羧酸保坍母液、缓凝剂、纤维素醚、引气剂、消泡剂和水制成的外加剂，可在不损害混凝土早期强度的前提下，将混凝土的初凝时间控制在1h左右。本申请中，各组分相互配合，可制得具有良好的早强性能，同时能满足混凝土1h的施工性的混凝土，本申请混凝土的抗压强度在4h能达到30MPa以上。使用本申请的混凝土，能在最短时间内完成路面修补且施工质量达到通车要求。

优选的，所述快硬早强剂中的主要成分为非晶质铝酸钙和硫酸钙，所述非晶质铝酸钙和硫酸钙的重量比为(7.5-8.5)：(1.5-2.5)。

通过采用上述技术方案，非晶质铝酸钙和硫酸钙相互配合，可使得混凝土在较短时间能快速硬化且硬化后的强度高，4h抗压强度可达到30MPa以上。

在另一个实施方案中，所述快硬早强剂还包括三乙醇胺，所述非晶质铝酸钙和硫酸钙的重量之和与三乙醇胺的重量比为1：(0.15-0.2)。

通过采用上述技术方案，三乙醇胺、非晶质铝酸钙和硫酸钙复配，可得到快速硬化且早期强度较高的混凝土，与此同时，能改善混凝土的和易性。

优选的，以外加剂总量计，所述外加剂由以下重量份的原料制成：

聚羧酸减水母液120-160份、聚羧酸保坍母液100-140份、缓凝剂200-300份、纤维素醚0.2-0.5份、引气剂0.5-1.5份、亚硝酸钠5-10份、消泡剂0.2-0.4份和水730-740份。

通过采用上述技术方案，由上述组分复配而成的外加剂应用到混凝土中，可改善混凝土的和易性，延长混凝土的初凝时间，且能增强混凝土的早期强度和后期强度。

外加剂中，亚硝酸钠主要功能为阻锈剂，同时，也具有一定的早强剂作用。使用本申请的外加剂，可减少混凝土对钢筋的腐蚀。

优选的，在所述外加剂中，聚羧酸减水母液与聚羧酸保坍母液的固含量之和为9.0％-10.5％。进一步优选，所述聚羧酸减水母液与所述聚羧酸保坍母液的重量比为(12-16)：(10-14)。

优选的，所述聚羧酸减水母液的固含量为40％，所述聚羧酸减水母液主要成分选自聚羧酸高效减水剂、聚醚型聚羧酸减水剂和超支化改性聚羧酸系减水剂中的一种或多种；进一步优选，所述聚羧酸减水母液的主要成分为聚羧酸高效减水剂和聚醚型聚羧酸减水剂。更优选地，所述聚羧酸高效减水剂和聚醚型聚羧酸减水剂按质量比为(1-1.5)：1的比例复配。

优选的，所述聚羧酸保坍母液的固含量为50％，所述聚羧酸保坍母液的主要成分为聚羧酸保坍剂。

主要成分为聚羧酸高效减水剂和聚醚型聚羧酸减水剂配制成固含量为40％的聚羧酸减水母液的减水率高。主要成分为聚羧酸保坍剂配成的固含量为50％的聚羧酸保坍母液可减少混凝土的坍落度。二者的相容性很好，与混凝土其他组分的相容性也很好，相互配合，可制得粘聚性好，不离析、不泌水、便于泵送施工的混凝土。此外，聚羧酸减水母液、聚羧酸保坍母液与粉煤灰、硅灰相互配合，能增强混凝土的强度：早期强度可提高35％-50％，28天强度可提高10％-15％。且混凝土的早期坍落度损失很小，几乎可忽略不计。

本申请中，聚羧酸减水母液与聚羧酸保坍母液的固含量之和等于聚羧酸减水母液占外加剂的重量比乘以聚羧酸减水母液的固含量加上聚羧酸保坍母液占外加剂的重量比乘以聚羧酸保坍母液的固含量。

优选的，所述缓凝剂选自白糖、葡萄糖酸钠、柠檬酸和柠檬酸钠中的至少一种；进一步优选，所述缓凝剂为白糖、葡萄糖酸钠、柠檬酸和柠檬酸钠；按重量比，白糖和葡萄糖酸钠的重量之和与柠檬酸和柠檬酸钠的重量之和的比值为(0.8-2)：5。

由白糖、葡萄糖酸钠、柠檬酸和柠檬酸钠复配的缓凝剂与硼酸相互配合，可将混凝土的初凝时间控制在50-70min,与此同时，不会损害混凝体的塑性，也不会造成收缩影响。

优选的，所述引气剂为烷基酚环氧乙烷缩聚物引气剂。

所述消泡剂为聚醚改性硅消泡剂和有机硅消泡剂中的至少一种。

所述纤维素醚为羟丙基甲基纤维素醚。

所述水泥为PO42.5R普通硅酸盐水泥；粉煤灰为Ⅱ级粉煤灰；碎石为粒径5-25mm的连续级配碎石；砂为连续级配中砂。

第二方面，本申请提供一种便于施工的快硬早强混凝土的制备方法，采用如下的技术方案：

一种如上所述的便于施工的快硬早强混凝土的制备方法，包括如下步骤：

按配方比例，将水泥、碎石、砂、粉煤灰、硅灰、快硬早强剂、硼酸和外加剂混合均匀，随后加入水，混合均匀，即可制得快硬早强混凝土。

优选的，所述外加剂的制备包括如下步骤：

按外加剂配方，将纤维素醚、缓凝剂和亚硝酸钠混合均匀，得到混合物；在搅拌下，将混合物加入45％-50％的水中，搅拌均匀；随后依次加入聚羧酸减水母液、聚羧酸保坍母液、引气剂、消泡剂和剩余50％-55％的水。

首先，将纤维素醚、缓凝剂和亚硝酸钠在混合均匀，相对于单独在水中添加纤维素醚更加容易分散和溶解，随后，在搅拌下将三者的混合物加入40％-50％水中，有利于三者快速分散；最后依次加入聚羧酸减水母液、聚羧酸保坍母液、引气剂、消泡剂和剩余50％-55％的水，可制得均质且稳定的外加剂。本申请制得的外加剂可改善混凝土的基本性能。

综上所述，本申请具有以下有益效果：

本申请中，各组分相互配合，制得的混凝土在1h内施工性好，与此同时，抗压强度在4h能达到30MPa以上，使用本申请的混凝土，能在最短时间内完成路面修补且施工质量达到通车要求。