[go: up one dir, main page]

CN109336453A - 一种晶核型混凝土超早强剂的制备方法 - Google Patents

一种晶核型混凝土超早强剂的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN109336453A
CN109336453A CN201811219235.4A CN201811219235A CN109336453A CN 109336453 A CN109336453 A CN 109336453A CN 201811219235 A CN201811219235 A CN 201811219235A CN 109336453 A CN109336453 A CN 109336453A
Authority
CN
China
Prior art keywords
preparation
modified
solution
aqueous solution
type concrete
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201811219235.4A
Other languages
English (en)
Inventor
于浩
沈学涛
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Jiangsu Boxirui New Material Technology Co Ltd
Original Assignee
Jiangsu Boxirui New Material Technology Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Jiangsu Boxirui New Material Technology Co Ltd filed Critical Jiangsu Boxirui New Material Technology Co Ltd
Priority to CN201811219235.4A priority Critical patent/CN109336453A/zh
Publication of CN109336453A publication Critical patent/CN109336453A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B40/00Processes, in general, for influencing or modifying the properties of mortars, concrete or artificial stone compositions, e.g. their setting or hardening ability
    • C04B40/0028Aspects relating to the mixing step of the mortar preparation
    • C04B40/0039Premixtures of ingredients
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B22/00Use of inorganic materials as active ingredients for mortars, concrete or artificial stone, e.g. accelerators, shrinkage compensating agents
    • C04B22/06Oxides, Hydroxides
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B24/00Use of organic materials as active ingredients for mortars, concrete or artificial stone, e.g. plasticisers
    • C04B24/24Macromolecular compounds
    • C04B24/26Macromolecular compounds obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • C04B24/2652Nitrogen containing polymers, e.g. polyacrylamides, polyacrylonitriles
    • C04B24/2658Nitrogen containing polymers, e.g. polyacrylamides, polyacrylonitriles containing polyether side chains
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B24/00Use of organic materials as active ingredients for mortars, concrete or artificial stone, e.g. plasticisers
    • C04B24/40Compounds containing silicon, titanium or zirconium or other organo-metallic compounds; Organo-clays; Organo-inorganic complexes
    • C04B24/405Organo-inorganic complexes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F283/00Macromolecular compounds obtained by polymerising monomers on to polymers provided for in subclass C08G
    • C08F283/06Macromolecular compounds obtained by polymerising monomers on to polymers provided for in subclass C08G on to polyethers, polyoxymethylenes or polyacetals
    • C08F283/065Macromolecular compounds obtained by polymerising monomers on to polymers provided for in subclass C08G on to polyethers, polyoxymethylenes or polyacetals on to unsaturated polyethers, polyoxymethylenes or polyacetals
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2103/00Function or property of ingredients for mortars, concrete or artificial stone
    • C04B2103/10Accelerators; Activators
    • C04B2103/12Set accelerators

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)

Abstract

本发明涉及一种晶核型混凝土早强剂的制备方法,采用如下具体步骤:先在乙二醇水溶液中利用过渡金属配合物对水合硅酸镁进行搅拌处理得到改性硅酸镁溶液;再利用纳米二氧化钛对钙质化合物和硅溶胶进行改性得到改性钙硅水溶液。然后将遥爪聚合物和改性硅酸镁溶液置于釜底,同时滴加改性钙硅水溶液,反应结束后得到一种晶核型混凝土超早强剂。本发明利用遥爪聚合物对C‑S‑H晶核纳米凝胶结构进行改性,能够有效提高混凝土超早期强度,且对混凝土和易性及后期强度发展无影响,成本低廉、性能稳定。

Description

一种晶核型混凝土超早强剂的制备方法
技术领域
本发明涉及混凝土外加剂应用领域,具体涉及一种晶核型混凝土超早强剂的制备方法。
背景技术
混凝土是目前世界上用量最大的建筑材料,价格低廉、承载能力强、耐久性高是其主要优点。由于硅酸盐水泥水化反应过程缓慢、以及环境温度的影响,混凝土的强度发展缓慢,一般需要24小时以上才能达到拆除模板的强度,3天强度只能达到设计强度的40-50%,28天以上才能达到设计强度。此外,脆性大,抗裂能力较差也是很的重要缺点。为了克服混凝土材料的这些缺陷,土木科学领域以及材料科学领域的科学家及工程技术人员开展了大量的研究和探索工作。为了提高混凝土早期强度,加快模具周转,提高生产效率,一般采用如下的方法:(1)添加早强剂:氯盐类早强剂是最早应用的无机盐类早强剂,可以提高混凝土的早期强度,但却严重影响混凝土的后期强度,并且由于其含有Cl-,易引起钢筋锈蚀,而被限制应用。硫酸盐类早强剂容易导致后期性能变差,混凝土表面易析出“白霜”,影响外观。(2)降低水胶比、提高水泥用量或使用超细水泥的方法:这种方法带来的问题是混凝土的自收缩大幅增加,开裂风险增大,而且低水胶比不仅劣化混凝土的和易性,使生产操作困难,而且外加剂用量增加显著,生产成本大幅增加。(3)使用高温蒸汽养护:在高温蒸汽养护条件下,水泥水化的晶体尺寸粗大,脆性进一步增加,耐久性下降。为了克服混凝土脆性大、抗裂能力差的缺点,一般采用加入纤维、聚合物乳液等技术措施。然而纤维在混凝土中分散困难,会严重影响混凝土的工作性能,而且会大幅度提高混凝土的造价。(4)聚合物乳液能够在一定程度上提高混凝土的韧性,但会严重降低混凝土的抗压强度,应用也会受到限制。在水泥水化过程中,硅酸钙凝胶(calcium silicate hydrate,C-S-H)是水泥最主要水化产物之一,对混凝土的强度发展和耐久性能起着至关重要的作用,制备并深入了解C-S-H凝胶的组成及晶体结构模型特征,对于调节与控制混凝土的力学性能、耐久性能具有重要意义。随着现代施工技术的发展和众多专家学者一直致力于上述存在问题的研究,多数专家学者认为硅酸钙水合物凝胶(CSH)就是解决混凝土早期强度以及后期耐久性问题的方法。
采用纳米晶核技术提高混凝土的早期强度已经有所报道。中国专利CN104402009A公开了一种水化硅酸钙凝胶溶液早强剂及其制备方法,其中包括:钙质材料、硅质材料、凝胶分散剂和水,其中钙质材料和硅质材料的重量比为0.3~3:1,水的重量与钙质材料和硅质材料的总重量比为5~30:1,凝胶分散剂的质量分数为0.01%~0.50%。该早强剂的制备方法,首先称量反应物,并分别制作硅酸钠和硝酸钙水溶液;然后将二者混合反应得到凝胶混合液;接着进行抽滤;最后添加水和分散剂进行再分散。该早强剂均匀稳定,方便储存,使用便利程度高,早强效果好,且可有效降低碱骨料反应风险。专利CN 107352836A公开了一种超早强型混凝土外加剂超强晶核及其制备方法,由稳定剂、分散剂、硅酸钙、三乙醇胺、硝酸钙和水复配混合而成,其原料组成为:稳定剂0.2~0.5%,分散剂0.1~0.5%,硅酸钙8~13%、三乙醇胺5~8%、硝酸钙1~10%,余量为水,总量100%;在自然养护条件下就能有效提高混凝土的早期强度,加快模具周转,提高生产效率,能够使混凝土实现免蒸速养。
目前人工制备的C-S-H大多属于半结晶与真实水泥水化产物中无定形的C-S-H凝胶还是具有一定的差异;对C-S-H凝胶纳米层的改性刚刚起步,所使用的聚合物比较单一,一般都为水溶性聚合物,如PVA、PAA、PVP、PEG等,耐水性很差。对于聚合物与C-S-H凝胶硅氧四面体硅链的相互作用共识仍停留在定性阶段。改性C-S-H凝胶对混凝土超早期强度的影响无系统研究,也缺乏纳米层次上C-S-H凝胶的改性与混凝土宏观性能提升之间的衔接。因此,需要开发一种晶核型混凝土超早强剂,提高混凝土超早期强度,且不影响混凝土和易性及后期强度发展的聚合物改性C-S-H凝胶早强剂。
发明内容
为解决现有技术的不足,本发明旨在公开一种晶核型混凝土超早强剂,可以提高混凝土超早期强度,且不影响混凝土和易性及后期强度发展。本发明的另一目的是提供上述晶核型混凝土超早强剂的其制备方法。
本发明的技术方案为:一种晶核型混凝土超早强剂的制备方法,采用如下具体步骤:
(1)改性硅酸镁溶液的制备:在氮气保护下,将过渡金属配合物溶于乙二醇中,加入水合硅酸镁和去离子水进行搅拌处理3~12h得到改性硅酸镁溶液;其中所述水合硅酸镁、过渡金属配合物、乙二醇和水的质量组份比为1:(0.01~0.05):(0.8~1.2):(12~23);
(2)改性钙硅水溶液的制备:将纳米二氧化钛悬浮于水中,在50~80℃下开始滴加钙质化合物水溶液和硅溶胶,均滴加6~12h;其中所述钙质化合物水溶液、硅溶胶、纳米二氧化钛、水的质量组份比为1:(0.8~1.5):(0.005~0.01):(1.2~2.3);
(3)遥爪聚合物的制备:向反应釜中加入三聚氰酸类衍生物和催化剂后,抽真空,并通入氮气置换,加热至130~150℃,随后连续加入环氧乙烷和环氧丙烷进行开环反应3~6h,制得不饱和聚醚大单体,将制备的不饱和聚醚大单体、不饱和苯胺类单体和链转移剂在氮氧稳定自由基作用下在65~90℃下发生NMRP反应,反应时间3~7h得到的共聚物;其中所述环氧乙烷、环氧丙烷、三聚氰酸类衍生物和催化剂的摩尔比为1:(0.2~0.35):(0.004~0.02):(0.003~0.005)。其中不饱和聚醚大单体、不饱和苯胺类单体、链转移剂和氮氧稳定自由基的摩尔比为1:(2.5~5.5):(0.05~0.15):(0.06~0.23);
(4)晶核型混凝土超早强剂的制备:将步骤(1)改性硅酸镁溶液和步骤(3)遥爪聚合物加热至40~80℃搅拌反应2~8h,最后同时滴加步骤(2)改性钙硅水溶液,滴加时间为4~8h,滴加结束后保温1~2h,得到一种晶核型混凝土超早强剂。其中所述遥爪聚合物、改性硅酸镁溶液、改性钙硅水溶液的质量组份比为1:(0.2~0.8):(20~32)。
优选步骤(1)中所述的过渡金属配合物为(C5H5)2Fe/四[(2-吡啶基)甲基]乙二胺、(C5H5)2Fe/五甲基二乙烯三胺或(C5H5)2Fe/三[2-(二甲氨基)乙基]胺中的至少一种。
优选步骤(2)所述的纳米二氧化钛粒径为15~20nm。
优选步骤(2)中所述的钙质化合物为乙酸钙、硝酸钙或碳酸氢钙中的至少一种;其中所述钙质化合物水溶液质量浓度为10~20%;所述硅溶胶质量浓度为25~32%的硅溶胶;所述硅溶胶为pH为2~4。
优选步骤(3)所述的三聚氰酸类衍生物为三聚氰酸一酰胺、三聚氰酸三烯丙酯或三聚氰酸三甲酯的至少一种;其中所述催化剂为氢氧化钠、氢氧化钾、氢化钾、氢化钠或甲醇钠的至少一种;所述不饱和苯胺类单体为氰基乙烯基苯胺、苯乙烯基三苯胺或N,N-二苯基-4-乙烯基苯胺的至少一种;所述链转移剂为2,4-二苯基-4-甲基-1-戊烯、十二烷基硫醇或2-巯基乙磺酸的至少一种;所述氮氧稳定自由基为4-二甲氨基-2,2,6,6-四甲基哌啶或2,2,6,6-四甲基哌啶/偶氮二异丁腈的任意一种或几种;所述遥爪聚合物数均分子量为8000~13000。
优选步骤(4)制得的一种晶核型混凝土超早强剂的平均粒径分布为80~200nm。
本发明还提供了上述的晶核型混凝土超早强剂在混凝土中的应用。将晶核型混凝土超早强剂按照水泥质量的0.1~2%(优选0.2~1%)加入到拌合物中用于混凝土工程。
本发明具有以下优点:
(1)本发明利用过渡金属配合物对合硅酸镁进行改性处理,使得水合硅酸镁不同于一般硅酸盐层状结构,改性后的硅酸镁结构间的离子被过渡金属配合物络合形成苯环空间结构,能够使遥爪聚合物插入其中,形成稳定体系。
(2)本发明通过改性钙硅水溶液,形成具有纳米凝胶结构的[SiO4]4-四面体链层,与一般[SiO4]4-四面体链层不同的是其链层中间连接着的Ca-O层黏附了纳米二氧化钛,使得晶核型混凝土超早强剂中的C-S-H凝胶具有较小的纳米尺寸。
(3)本发明通过氮氧自由基可控聚合制备了互穿网络型的双端氨基遥爪聚合物,不但增加了端基位阻效应,与改性后的钙硅水溶液进一步反应后,与聚合物大分子会通过其极性基团的“爪子”与纳米尺寸的Ca2+键结,而Ca2+另一端与O-Si-O键连接,最后形成一个非常牢固的离子型纳米交联结构。在水泥水化中晶核迅速成长为致密网络结构,增强混凝土强度及韧性。
(4)本发明在自然养护条件下能够提高混凝土超早期强度(10h、18h),且不影响混凝土和易性及后期强度发展。
(5)本发明的一种晶核型混凝土超早强剂储存时间长达24个月,性能无变化,不会出现分层现象,原料环保无污染,适合大规模推广使用。
具体实施方式
实例1
(1)改性硅酸镁溶液的制备:在氮气保护下,将0.49g(C5H5)2Fe/三[2-(二甲氨基)乙基]胺溶于12g乙二醇中,加入10g水合硅酸镁和150g去离子水进行搅拌处理4h得到改性硅酸镁溶液。
(2)改性钙硅水溶液的制备:将1g纳米二氧化钛(15nm)悬浮于130g水中,在50℃下开始滴加质量浓度10.2%的乙酸钙水溶液100g和质量浓度25%的硅溶胶(pH为2.1)80g,均滴加10h后得到改性钙硅水溶液。
(3)遥爪聚合物的制备:向反应釜中加入0.02mol三聚氰酸一酰胺和0.003mol氢氧化钠后,抽真空,并通入氮气置换,加热至130℃,随后连续加入1mol环氧乙烷和0.2mol环氧丙烷进行开环反应6h,制得不饱和聚醚大单体,将制备的1mol不饱和聚醚大单体、5.5mol苯乙烯基三苯胺和0.05mol的2,4-二苯基-4-甲基-1-戊烯在0.1mol的2,2,6,6-四甲基哌啶/偶氮二异丁腈作用下在65℃下发生NMRP反应,反应时间7h得到数均分子量为8000的遥爪聚合物。
(4)晶核型混凝土超早强剂的制备:将步骤(3)制备的10g遥爪聚合物和步骤(1)制备的8g改性硅酸镁溶液加热至60℃搅拌反应2h,最后同时滴加步骤(2)制备的200g改性钙硅水溶液,滴加时间为6h,滴加结束后保温1h,得到一种平均粒径分布为150nm的晶核型混凝土超早强剂。
实例2
(1)改性硅酸镁溶液的制备:在氮气保护下,将0.1g(C5H5)2Fe/四[(2-吡啶基)甲基]乙二胺溶于8g乙二醇中,加入10g水合硅酸镁和120g去离子水进行搅拌处理10h得到改性硅酸镁溶液。
(2)改性钙硅水溶液的制备:将0.8g纳米二氧化钛(20nm)悬浮于200g水中,在60℃下开始滴加质量浓度15%的乙酸钙水溶液100g和质量浓度28%的硅溶胶(pH为2.7)150g,均滴加12h后得到改性钙硅水溶液。
(3)遥爪聚合物的制备:向反应釜中加入0.004mol三聚氰酸三烯丙酯和0.005mol甲醇钠后,抽真空,并通入氮气置换,加热至130℃,随后连续加入1mol环氧乙烷和0.3mol环氧丙烷进行开环反应5h,制得不饱和聚醚大单体,将制备的1mol不饱和聚醚大单体、5mol氰基乙烯基苯胺和0.08mol的十二烷基硫醇在0.06mol的4-二甲氨基-2,2,6,6-四甲基哌啶作用下在70℃下发生NMRP反应,反应时间5h得到数均分子量为13000的遥爪聚合物。
(4)晶核型混凝土超早强剂的制备:将步骤(3)制备的10g遥爪聚合物和步骤(1)制备的2g改性硅酸镁溶液加热至80℃搅拌反应4h,最后同时滴加步骤(2)制备的320g改性钙硅水溶液,滴加时间为4h,滴加结束后保温2h,得到一种平均粒径分布为180nm的晶核型混凝土超早强剂。
实例3
(1)改性硅酸镁溶液的制备:在氮气保护下,将0.2g(C5H5)2Fe/五甲基二乙烯三胺溶于11g乙二醇中,加入10g水合硅酸镁和180g去离子水进行搅拌处理3h得到改性硅酸镁溶液。
(2)改性钙硅水溶液的制备:将0.5g纳米二氧化钛(15nm)悬浮于230g水中,在80℃下开始滴加质量浓度17.2%的硝酸钙水溶液100g和质量浓度30%的硅溶胶(pH为3.8)120g,均滴加8h后得到改性钙硅水溶液。
(3)遥爪聚合物的制备:向反应釜中加入0.004mol三聚氰酸三甲酯和0.005mol氢氧化钾后,抽真空,并通入氮气置换,加热至150℃,随后连续加入1mol环氧乙烷和0.3mol环氧丙烷进行开环反应6h,制得不饱和聚醚大单体,将制备的1mol不饱和聚醚大单体、2.5molN,N-二苯基-4-乙烯基苯胺和0.11mol的2-巯基乙磺酸在0.2mol的4-二甲氨基-2,2,6,6-四甲基哌啶作用下在65℃下发生NMRP反应,反应时间7h得到数均分子量为10000的遥爪聚合物。
(4)晶核型混凝土超早强剂的制备:将步骤(3)制备的10g遥爪聚合物和步骤(1)制备的4.3g改性硅酸镁溶液加热至70℃搅拌反应3h,最后同时滴加步骤(2)制备的220g改性钙硅水溶液,滴加时间为8h,滴加结束后保温2h,得到一种平均粒径分布为100nm的晶核型混凝土超早强剂。
实例4
(1)改性硅酸镁溶液的制备:在氮气保护下,将0.35g(C5H5)2Fe/三[2-(二甲氨基)乙基]胺溶于9.5g乙二醇中,加入10g水合硅酸镁和230g去离子水进行搅拌处理12h得到改性硅酸镁溶液。
(2)改性钙硅水溶液的制备:将0.65g纳米二氧化钛(15nm)悬浮于220g水中,在75℃下开始滴加质量浓度20%的碳酸氢钙水溶液100g和质量浓度32%的硅溶胶(pH为4.0)130g,均滴加6h后得到改性钙硅水溶液。
(3)遥爪聚合物的制备:向反应釜中加入0.008mol三聚氰酸三烯丙酯和0.004mol氢化钾后,抽真空,并通入氮气置换,加热至135℃,随后连续加入1mol环氧乙烷和0.35mol环氧丙烷进行开环反应4h,制得不饱和聚醚大单体,将制备的1mol不饱和聚醚大单体、3.2mol苯乙烯基三苯胺和0.15mol的2-巯基乙磺酸在0.23mol的4-二甲氨基-2,2,6,6-四甲基哌啶作用下在90℃下发生NMRP反应,反应时间3h得到数均分子量为12000的遥爪聚合物。
(4)晶核型混凝土超早强剂的制备:将步骤(3)制备的10g遥爪聚合物和步骤(1)制备的6.5g改性硅酸镁溶液加热至40℃搅拌反应6h,最后同时滴加步骤(2)制备的270g改性钙硅水溶液,滴加时间为5h,滴加结束后保温1h,得到一种平均粒径分布为128nm的晶核型混凝土超早强剂。
实例5
(1)改性硅酸镁溶液的制备:在氮气保护下,将0.42g(C5H5)2Fe/五甲基二乙烯三胺溶于8.6g乙二醇中,加入10g水合硅酸镁和221g去离子水进行搅拌处理8h得到改性硅酸镁溶液。
(2)改性钙硅水溶液的制备:将0.73g纳米二氧化钛(20nm)悬浮于205g水中,在50℃下开始滴加质量浓度18.5%的碳酸氢钙水溶液100g和质量浓度32%的硅溶胶(pH为3.5)96g,均滴加10h后得到改性钙硅水溶液。
(3)遥爪聚合物的制备:向反应釜中加入0.012mol三聚氰酸三烯丙酯和0.003mol氢化钠后,抽真空,并通入氮气置换,加热至140℃,随后连续加入1mol环氧乙烷和0.25mol环氧丙烷进行开环反应6h,制得不饱和聚醚大单体,将制备的1mol不饱和聚醚大单体、4.5mol氰基乙烯基苯胺和0.1mol的2,4-二苯基-4-甲基-1-戊烯在0.15mol的2,2,6,6-四甲基哌啶/偶氮二异丁腈作用下在80℃下发生NMRP反应,反应时间6h得到数均分子量为8000的遥爪聚合物。
(4)晶核型混凝土超早强剂的制备:将步骤(3)制备的10g遥爪聚合物和步骤(1)制备的7.3g改性硅酸镁溶液加热至80℃搅拌反应5h,最后同时滴加步骤(2)制备的300g改性钙硅水溶液,滴加时间为7h,滴加结束后保温1h,得到一种平均粒径分布为80nm的晶核型混凝土超早强剂。
实例6
(1)改性硅酸镁溶液的制备:在氮气保护下,将0.5g(C5H5)2Fe/四[(2-吡啶基)甲基]乙二胺溶于10.3g乙二醇中,加入10g水合硅酸镁和205g去离子水进行搅拌处理10h得到改性硅酸镁溶液。
(2)改性钙硅水溶液的制备:将0.92g纳米二氧化钛(20nm)悬浮于120g水中,在65℃下开始滴加质量浓度12.5%的硝酸钙水溶液100g和质量浓度26%的硅溶胶(pH为3.5)108g,均滴加8h后得到改性钙硅水溶液。
(3)遥爪聚合物的制备:向反应釜中加入0.015mol三聚氰酸三甲酯和0.005mol甲醇钠后,抽真空,并通入氮气置换,加热至130℃,随后连续加入1mol环氧乙烷和0.25mol环氧丙烷进行开环反应5h,制得不饱和聚醚大单体,将制备的1mol不饱和聚醚大单体、5mol氰基乙烯基苯胺和0.08mol的十二烷基硫醇在0.15mol的2,2,6,6-四甲基哌啶/偶氮二异丁腈作用下在80℃下发生NMRP反应,反应时间6h得到数均分子量为13000的遥爪聚合物。
(4)晶核型混凝土超早强剂的制备:将步骤(3)制备的10g遥爪聚合物和步骤(1)制备的8g改性硅酸镁溶液加热至80℃搅拌反应8h,最后同时滴加步骤(2)制备的250g改性钙硅水溶液,滴加时间为5h,滴加结束后保温2h,得到一种平均粒径分布为200nm的晶核型混凝土超早强剂。
对照例1
市售晶核型水化硅酸钙早强剂液体,Ca/Si比为1~2:1。
性能测试
混凝土性能测试
试验参照GB8076-2008《混凝土外加剂》对实施例和对照例所得样品进行混凝土和易性及强度检测。并选取市售聚羧酸系高性能减水剂作为对照例2,晶核早强剂样品在水泥中的固体掺量为0.2%~1%,选用PO42.5中联水泥,养护条件:环境温度15±0.5℃环境中养护至1d后转入标准养护条件作对比。试验结果见表1。
表1混凝土坍落度、扩展度及抗压强度
从表1中可以看出,本发明方法制备的一种晶核型混凝土超早强剂与聚羧酸减水剂复配使用具有良好的和易性,不影响混凝土拌合物状态。实施例较对照例在混凝土中提高了超早期强度且不影响后期强度发展。

Claims (8)

1.一种晶核型混凝土超早强剂的制备方法,采用如下具体步骤:
(1)改性硅酸镁溶液的制备:在氮气保护下,将过渡金属配合物溶于乙二醇中,加入水合硅酸镁和去离子水进行搅拌处理3~12h得到改性硅酸镁溶液;其中所述水合硅酸镁、过渡金属配合物、乙二醇和水的质量组份比为1:(0.01~0.05):(0.8~1.2):(12~23);
(2)改性钙硅水溶液的制备:将纳米二氧化钛悬浮于水中,在50~80℃下开始滴加钙质化合物水溶液和硅溶胶,均滴加6~12h;其中所述钙质化合物水溶液、硅溶胶、纳米二氧化钛、水的质量组份比为1:(0.8~1.5):(0.005~0.01):(1.2~2.3);
(3)遥爪聚合物的制备:向反应釜中加入三聚氰酸类衍生物和催化剂后,抽真空,并通入氮气置换,加热至130~150℃,随后连续加入环氧乙烷和环氧丙烷进行开环反应3~6h,制得不饱和聚醚大单体,将制备的不饱和聚醚大单体、不饱和苯胺类单体和链转移剂在氮氧稳定自由基作用下在65~90℃下发生NMRP反应,反应时间3~7h得到的共聚物;其中所述环氧乙烷、环氧丙烷、三聚氰酸类衍生物和催化剂的摩尔比为1:(0.2~0.35):(0.004~0.02):(0.003~0.005)。其中不饱和聚醚大单体、不饱和苯胺类单体、链转移剂和氮氧稳定自由基的摩尔比为1:(2.5~5.5):(0.05~0.15):(0.06~0.23);
(4)晶核型混凝土超早强剂的制备:将步骤(1)改性硅酸镁溶液和步骤(3)遥爪聚合物加热至40~80℃搅拌反应2~8h,最后同时滴加步骤(2)改性钙硅水溶液,滴加时间为4~8h,滴加结束后保温1~2h,得到一种晶核型混凝土超早强剂。其中所述遥爪聚合物、改性硅酸镁溶液、改性钙硅水溶液的质量组份比为1:(0.2~0.8):(20~32)。
2.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于步骤(1)中所述的过渡金属配合物为(C5H5)2Fe/四[(2-吡啶基)甲基]乙二胺、(C5H5)2Fe/五甲基二乙烯三胺或(C5H5)2Fe/三[2-(二甲氨基)乙基]胺中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于步骤(2)所述的纳米二氧化钛粒径为15~20nm。
4.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于步骤(2)中所述的钙质化合物为乙酸钙、硝酸钙或碳酸氢钙中的至少一种;其中所述钙质化合物水溶液质量浓度为10~20%;所述硅溶胶质量浓度为25~32%的硅溶胶;所述硅溶胶为pH为2~4。
5.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于步骤(3)中所述的三聚氰酸类衍生物为三聚氰酸一酰胺、三聚氰酸三烯丙酯或三聚氰酸三甲酯的至少一种;其中所述催化剂为氢氧化钠、氢氧化钾、氢化钾、氢化钠或甲醇钠的至少一种;所述不饱和苯胺类单体为氰基乙烯基苯胺、苯乙烯基三苯胺或N,N-二苯基-4-乙烯基苯胺的至少一种;所述链转移剂为2,4-二苯基-4-甲基-1-戊烯、十二烷基硫醇或2-巯基乙磺酸的至少一种;所述氮氧稳定自由基为4-二甲氨基-2,2,6,6-四甲基哌啶或2,2,6,6-四甲基哌啶/偶氮二异丁腈的任意一种或几种;所述遥爪聚合物数均分子量为8000~13000。
6.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于步骤(4)中制得的一种晶核型混凝土超早强剂的平均粒径分布为80~200nm。
7.一种如权利要求1制备得到的晶核型混凝土超早强剂在混凝土中的应用。
8.根据权利要求7所述的应用,其特征在于晶核型混凝土超早强剂的固体掺量为混凝土中胶凝材料质量的0.1~2%。
CN201811219235.4A 2018-10-19 2018-10-19 一种晶核型混凝土超早强剂的制备方法 Pending CN109336453A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811219235.4A CN109336453A (zh) 2018-10-19 2018-10-19 一种晶核型混凝土超早强剂的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811219235.4A CN109336453A (zh) 2018-10-19 2018-10-19 一种晶核型混凝土超早强剂的制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN109336453A true CN109336453A (zh) 2019-02-15

Family

ID=65310350

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201811219235.4A Pending CN109336453A (zh) 2018-10-19 2018-10-19 一种晶核型混凝土超早强剂的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109336453A (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110963740A (zh) * 2019-12-25 2020-04-07 福泉凯威特新材料有限公司 一种利用磷肥副产硅胶制备的纳米晶核早强剂及其制备方法
CN112979204A (zh) * 2021-03-08 2021-06-18 武汉理工大学 一种具有长期稳定性的镁掺杂硅酸钙晶核早强剂及制备方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20130004533A (ko) * 2010-11-17 2013-01-11 이동희 지오폴리머와 실리카 졸·겔법을 이용한 무기 발포성형체의 제조방법
CN103626897A (zh) * 2013-11-28 2014-03-12 上海化工研究院 具有核壳结构的有机/无机复合微球及其制备方法和应用
CN105330194A (zh) * 2015-12-01 2016-02-17 江苏苏博特新材料股份有限公司 一种纳米悬浮液混凝土早强剂及其制备方法
CN106519139A (zh) * 2016-11-10 2017-03-22 江苏苏博特新材料股份有限公司 一种早强型外加剂及其制备方法和应用

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20130004533A (ko) * 2010-11-17 2013-01-11 이동희 지오폴리머와 실리카 졸·겔법을 이용한 무기 발포성형체의 제조방법
CN103626897A (zh) * 2013-11-28 2014-03-12 上海化工研究院 具有核壳结构的有机/无机复合微球及其制备方法和应用
CN105330194A (zh) * 2015-12-01 2016-02-17 江苏苏博特新材料股份有限公司 一种纳米悬浮液混凝土早强剂及其制备方法
CN106519139A (zh) * 2016-11-10 2017-03-22 江苏苏博特新材料股份有限公司 一种早强型外加剂及其制备方法和应用

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
王玉琨: "《物理有机化学问题研究》", 31 May 1998, 陕西科学技术出版社 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110963740A (zh) * 2019-12-25 2020-04-07 福泉凯威特新材料有限公司 一种利用磷肥副产硅胶制备的纳米晶核早强剂及其制备方法
CN112979204A (zh) * 2021-03-08 2021-06-18 武汉理工大学 一种具有长期稳定性的镁掺杂硅酸钙晶核早强剂及制备方法
CN112979204B (zh) * 2021-03-08 2023-02-10 武汉理工大学 一种具有长期稳定性的镁掺杂硅酸钙晶核早强剂及制备方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102358763B (zh) 一种用于抑制粘土副作用的外加剂的制备方法
CN108751785B (zh) 一种纳米晶种早强剂及其制备方法
CN110423315A (zh) 一种纳米c-s-h凝胶超早强剂及其制备方法
CN104725573B (zh) 一种促进水泥水化的超塑化剂及其制备方法与应用
CN113527592B (zh) 一种石膏基自流平砂浆用聚羧酸系减水剂及其制备方法和使用方法
CN114736336B (zh) 一种星型醇胺酯聚羧酸水泥助磨剂的制备方法
WO2014085996A1 (zh) 一种保坍型聚羧酸超塑化剂
CN107235650B (zh) 一种水性纳米复合型早强外加剂及其制备方法
CN102617065A (zh) 一种具有保坍性能的多支链聚羧酸减水剂及其制备方法
CN108467215A (zh) 一种用于建筑混凝土的纳米c-s-h晶种早强剂及制备方法
CN109111547B (zh) 一种硅丙改性乳液防水剂及其制备方法与应用
CN112552517B (zh) 一种高强度混凝土用超支化聚合物降粘剂及制备方法
CN109336453A (zh) 一种晶核型混凝土超早强剂的制备方法
CN110330258A (zh) 一种立磨粉磨矿渣用活性激发型助磨剂
CN102504135B (zh) 用于硅酸盐水泥和煅烧石膏的缓凝高效减水剂的制备方法
CN114195952B (zh) 一种早强减水剂及其制备方法和应用
CN109485323B (zh) 早强降粘型聚羧酸减水剂在制备预制构件混凝土中的用途
CN110698612A (zh) 一种降粘型聚羧酸系减水剂母液、减水剂及制备方法
CN112194762B (zh) 一种非交联网状聚羧酸减水剂制备方法
CN109721271B (zh) 一种自密实高和易性混凝土用聚羧酸减水剂组合物
CN107759745A (zh) 预制构件免蒸养用超早强型聚羧酸减水剂及其制备方法
CN113683735B (zh) 一种混凝土外加剂及其制备方法和应用
CN111253538B (zh) 一种环胺基脂肪醇醚结构的早强型聚羧酸减水剂的制备方法
CN110845654B (zh) 一种多羟基引气型混凝土用缓凝剂的制备方法
CN108084358A (zh) 一种保塌型聚羧酸减水剂的制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20190215

RJ01 Rejection of invention patent application after publication