CN107555829A - 一种用于混凝土的晶核型促凝早强剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种用于混凝土的晶核型促凝早强剂及其制备方法，由硝酸钙、硅酸钠、18#早强型聚羧酸减水剂制成，其特征在于：制备所用材料成分的重量比是：硝酸钙1.55份，硅酸钠1.24份，18#早强型聚羧酸1份；有益效果是：大幅度降低了水泥水化成核壁垒，促凝效果明显，早期强度增幅优于传统类型的早强剂；一方面提供了合成过程中的模板剂，控制晶体的生长和形貌，另一方面与C‑S‑H晶核一同在混凝土中对早强强度起到了协同增益的作用；既能有效提高混凝土早期强度、对后期强度无负作用，又能有效避免对钢筋、混凝土的腐蚀作用，同时不会发生泛霜、碱‑骨料反应，具有水泥适应性良好，掺量敏感度小等优点；制备过程简单，成本低。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于混凝土的晶核型促凝早强剂及其制备方法，属于混凝土外加剂技术领域。
背景技术
混凝土早强剂是外加剂发展历史中最早使用的外加剂品种之一，它可以加速水泥水化硬化，有效提高混凝土早期强度。在各种建筑工程、路桥工程、市政工程、水利工程中的混凝土制品以及需要低温、负温施工和需要加快工程进度的混凝土工程中发挥着不可或缺的作用。
到目前为止，我国现有的早强剂主要有无机盐类早强剂、有机类早强剂和复合型早强剂。但是这些早强剂在使用过程中存在诸多的缺陷和局限性，例如：无机盐类早强剂主要分为氯盐类、硫酸盐类、硝酸盐类和碳酸盐类早强剂，氯盐会加速对钢筋的腐蚀而受到使用限制；硫酸盐早强效果较差，掺量过大会引起混凝土工作性能降低、混凝土表面泛霜、碱-骨料反应、混凝土后期孔结构粗化、后期强度显著降低；硝酸盐类早强剂引入过多的硝酸根离子容易导致混凝土的溶蚀；碳酸盐类易导致水泥假凝、易引起应力腐蚀和晶格腐蚀。有机早强剂主要是醇胺类，一般不单掺，通常与无机早强剂复合使用，掺量很敏感，存在水泥适应性问题，掺量不合适会导致混凝土严重缓凝。
因此，迫切需要开发一种新型的混凝土早强剂，既能有效提高混凝土早期强度、对后期强度无负作用，又能有效避免对钢筋、混凝土的腐蚀作用，同时不会发生泛霜、碱-骨料反应，具有水泥适应性良好，掺量敏感度小等优点。
发明内容
本发明的目的克服现有技术的不足，提供一种用于混凝土的晶核型促凝早强剂及其制备方法。该早强剂是一种C-S-H纳米晶体复合物，能有效降低水泥水化过程中的成核壁垒，从而达到促凝、提高早期强度的作用。
为了达到以上目的，本发明的技术方案如下：
一种用于混凝土的晶核型促凝早强剂，由硝酸钙、硅酸钠、18#早强型聚羧酸减水剂制成，其特征在于：制备所用材料成分的重量比是：硝酸钙1.55份，硅酸钠1.24份，18#早强型聚羧酸1份。
一种用于混凝土的晶核型促凝早强剂的制备方法，其特征在于：取硝酸钙1.55份、硅酸钠1.24份、18#早强型聚羧酸1份，制备步骤如下：
(1)将固体硝酸钙配制成一定质量浓度的溶液I备用，具体质量浓度范围为0.01％-51％，更优的选择是0.01％-15％；
(2)将固体硅酸钠配制成一定质量浓度的溶液II备用，具体质量浓度范围为0.01％-55％，更优的选择是0.01％-10％；
(3)将18#早强型聚羧酸减水剂配制成一定质量浓度的溶液III备用，具体质量浓度范围为0.1％-30％，更优的选择是0.1％-10％；18#早强减水剂采用山西格瑞特建筑科技有限公司生产的18#早强减水剂，该减水剂结构中包含苯环连接聚醚链和苯环连接的磷酸酯。
(4)在一个反应釜中加入一定量的溶液III，调节搅拌转速达到300rpm，用NaOH调节溶液pH在8-11范围内，然后分别按照100ml/h和50ml/h的速度向反应釜中滴加溶液I和溶液II，保持反应温度在20℃-80℃范围内；
(5)按照Ca/Si摩尔比0.6-2，更优的选择是1.1-1.8来计算溶液I和溶液II的相对滴加量；按照溶液总含固量为1％-25％来计算溶液I和溶液II的总滴加量；
(6)滴加完后再搅拌30min，反应结束后所得溶液即为晶核型促凝早强剂。
作为优化，根据以上所述的一种用于混凝土的晶核型促凝早强剂的制备方法，其特征在于：将步骤(6)得到的晶核型促凝早强剂溶液置于表面皿中，在60℃下烘干得固体形晶核型促凝早强剂。
作为优化，根据以上所述的一种用于混凝土的晶核型促凝早强剂及其制备方法，其特征在于：硝酸钙提供钙离子，可供选择的替代物有氯化钙、乙酸钙、柠檬酸钙、碳酸钙、碳酸氢钙、溴化钙、碘化钙、氟化钙、葡萄糖酸钙、硫酸氢钙等。
本发明与现有技术相比的有益效果是：
1.本晶核型促凝早强剂大幅度降低了水泥水化成核壁垒，促凝效果明显，早期强度增幅优于传统类型的早强剂。
2.本晶核型促凝早强剂包含的早强型聚羧酸减水剂一方面提供了合成过程中的模板剂，控制晶体的生长和形貌，另一方面与C-S-H晶核一同在混凝土中对早强强度起到了协同增益的作用。
3.本晶核型促凝早强剂既能有效提高混凝土早期强度、对后期强度无负作用，又能有效避免对钢筋、混凝土的腐蚀作用，同时不会发生泛霜、碱-骨料反应，具有水泥适应性良好，掺量敏感度小等优点。
4.本晶核型促凝早强剂制备过程简单，成本低。
具体实施方式
为了充分说明本发明的特性和实施本发明的方式，下面给出实施例。
实施例1
一种用于混凝土的晶核型促凝早强剂的制备方法，其特征在于：取硝酸钙117.3g、硅酸钠93.72g、18#早强型聚羧酸75.5g，制备步骤如下：
(1)将117.3g固体硝酸钙溶入108.11g水中配制成溶液I备用；
(2)将93.72g固体硅酸钠溶入263.3g水中配制成溶液II备用；
(3)将75.5g 18#早强型聚羧酸减水剂溶入342.7g水中配制溶液III备用；
(4)在一个反应釜中将溶液III全部加入，调节搅拌转速为300rpm，用NaOH调节溶液pH为9，然后分别按照100ml/h和150ml/h的速度向反应釜中滴加溶液I和溶液II，直至全部溶液滴加完全，保持反应全程温度在20℃。
(5)滴加完成后在搅拌30min，反应结束后所得溶液即为晶核型促凝早强剂，含固量为21.2％。
实施例2
可以将实施例1的到的晶核型促凝早强剂溶液制成固体，便于存储和运输，其步骤为将实施例1步骤(6)得到的晶核型促凝早强剂溶液置于表面皿中，在60℃下烘干得固体形晶核型促凝早强剂。
对比实验：
按照如下混凝土配合比(1m3混凝土)进行强度对比实验：320kg水泥、123kg石英砂(0/0.5)、78kg石英砂(0/1)、715kg沙子(0/4)、424kg石子(4/8)、612kg石子(8/16)、150升水。
以传统类型的早强剂做为对照，实验结果为：添加2％CaCl2作为早强剂，混凝土的6h、8h、10h、28d强度分别为1.4Mpa、5.1MPa、10MPa、79.2MPa；添加2％Ca(NO3)2作为早强剂，混凝土的6h、8h、10h、28d强度分别为3.8Mpa、7.2MPa、8.3MPa、80.6MPa；添加2％本发明晶核型促凝早强剂，混凝土的6h、8h、10h、28d强度分别为7.3Mpa、17.5MPa、26.8MPa、81.7MPa。结论：本发明晶核型促凝早强剂对混凝土早期强度提高显著。
本晶核型促凝早强剂大幅度降低了水泥水化成核壁垒，促凝效果明显，早期强度增幅优于传统类型的早强剂。本晶核型促凝早强剂添包含的早强型聚羧酸减水剂一方面提供了合成过程中的模板剂，控制晶体的生长和形貌，另一方面与C-S-H晶核一同在混凝土中对早强强度起到了协同增益的作用。本晶核型促凝早强剂既能有效提高混凝土早期强度、对后期强度无负作用，又能有效避免对钢筋、混凝土的腐蚀作用，同时不会发生泛霜、碱-骨料反应，具有水泥适应性良好，掺量敏感度小等优点。制备过程简单，成本低。
Claims (4)
1.一种用于混凝土的晶核型促凝早强剂，由硝酸钙、硅酸钠、18#早强型聚羧酸减水剂制成，其特征在于：制备所用材料成分的重量比是：硝酸钙1.55份，硅酸钠1.24份，18#早强型聚羧酸1份。
2.一种用于混凝土的晶核型促凝早强剂的制备方法，其特征在于：取硝酸钙1.55份、硅酸钠1.24份、18#早强型聚羧酸1份，制备步骤如下：
(1)将固体硝酸钙配制成一定质量浓度的溶液I备用，具体质量浓度范围为0.01％-51％，更优的选择是0.01％-15％；
(2)将固体硅酸钠配制成一定质量浓度的溶液II备用，具体质量浓度范围为0.01％-55％，更优的选择是0.01％-10％；
(3)将18#早强型聚羧酸减水剂配制成一定质量浓度的溶液III备用，具体质量浓度范围为0.1％-30％，更优的选择是0.1％-10％；
(4)在一个反应釜中加入一定量的溶液III，调节搅拌转速达到300rpm，用NaOH调节溶液pH在8-11范围内，然后分别按照100ml/h和50ml/h的速度向反应釜中滴加溶液I和溶液II，保持反应温度在20℃-80℃范围内；
(5)按照Ca/Si摩尔比0.6-2，更优的选择是1.1-1.8来计算溶液I和溶液II的相对滴加量；按照溶液总含固量为1％-25％来计算溶液I和溶液II的总滴加量；
(6)滴加完后再搅拌30min，反应结束后所得溶液即为晶核型促凝早强剂。
3.根据权利要求2所述的一种用于混凝土的晶核型促凝早强剂的制备方法，其特征在于：将步骤(6)得到的晶核型促凝早强剂溶液置于表面皿中，在60℃下烘干得固体形晶核型促凝早强剂。
4.根据权利要求1至3任一项所述的一种用于混凝土的晶核型促凝早强剂及其制备方法，其特征在于：硝酸钙提供钙离子，可供选择的替代物有氯化钙、乙酸钙、柠檬酸钙、碳酸钙、碳酸氢钙、溴化钙、碘化钙、氟化钙、葡萄糖酸钙、硫酸氢钙等。
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