CN110304857A - 一种纳米水泥基晶核型早强剂及其制备方法和应用 - Google Patents

一种纳米水泥基晶核型早强剂及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种纳米水泥基晶核型早强剂及其制备方法和应用，按重量份计，该纳米水泥基晶核型早强剂主要由以下组分通过湿磨工艺制得：水泥：20～35份，分散剂：1～3份，缓凝剂：0.5‑1份，水：64.5～79.5份。本发明的纳米水泥基晶核型早强剂以纳米级的水泥为水泥基材料水化提供晶核，诱导其快速水化；当掺入水泥基材料中后，能够从改善孔结构以及诱导成核两个方面达到早强的目的；同时，没有引入有害离子，与水泥的相容性好，不会发生碱骨料反应、泛霜等现象。

Description

一种纳米水泥基晶核型早强剂及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及混凝土外加剂技术领域，特别涉及一种纳米水泥基晶核型早强剂及其制备方法和应用。
背景技术
混凝土早强剂是一种非常常见的混凝土外加剂，它能促进水泥早期水化，提高混凝土早期强度，现在预制混凝土装配式结构等方向对早强剂的需求很大。传统早强剂按组成可分为有机型、无机型和复合型三类。这些早强剂仍存在许多问题，如容易引起钢筋锈蚀、碱骨料反应或者泛霜等。另外，新一代早强剂为水泥水化初期提供晶核类诱导剂，会降低早期水化产物的成核势垒，使得水化产物的结晶速度加快，从而提高早期强度。
现有文献中涉及到一种晶核型混凝土早强剂，其主要成分包括聚合物、偏硅酸钠五水合物、硝酸钙四水合物等。这种早强剂的性能好，可使混凝土凝固快，脱模时间短，不易塌模，并具有一定减水效果，混凝土后期强度损失少。还有文献公开了一种石墨烯基纳米晶核类早强剂，简称nanoC-S-H@GO，其是以硝酸钙为Ca源，硅酸钠为Si源，室温下通过原位沉淀反应将C-S-H纳米晶核负载于氧化石墨烯上。
可以看出，现有技术存在工艺复杂、成本高等问题，且没有对早强剂与混凝土的相容性问题未给出指导。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出纳米水泥基晶核型早强剂的制备方法，以解决现有纳米基晶核型早强剂与混凝土相容性不好的问题。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种纳米水泥基晶核型早强剂，按重量份计，所述纳米水泥基晶核型早强剂主要由以下组分通过湿磨工艺制得：水泥：20～35份，分散剂：1～3份，缓凝剂：0.5-1份，水：64.5～79.5份。
可选的，缓凝剂为柠檬酸钠、葡萄糖酸钠以及酒石酸钠中的一种或几种。
可选的，所述纳米水泥基晶核型早强剂的中值粒径为50-100nm。
可选的，所述分散剂为通过以下方法制备得到的分散剂：
将丙烯酸与甲基丙烯磺酸钠混合后溶于水配制成水溶液，向所述水溶液中加入过硫酸盐和巯基乙酸，搅拌并在一定温度下加热一段时间，即得分散剂。
可选的，所述丙烯酸与所述甲基丙烯磺酸钠的质量比为1∶(1.5-2)，所述过硫酸盐的质量为所述丙烯酸与所述甲基丙烯磺酸钠的总质量的0.1-0.2％，所述巯基乙酸的质量为所述丙烯酸与所述甲基丙烯磺酸钠的总质量的1-1.2％。
可选的，所述加热的加热温度为35℃～60℃，加热时间为1-2h。
本发明的第二目的在于提供一种上述纳米水泥基晶核型早强剂的制备方法，包括步骤：
将所述水泥、所述分散剂、所述缓凝剂和所述水混合后，研磨，即得所述纳米水泥基晶核型早强剂。
可选的，所述研磨中研磨体为氧化锆研磨体，且所述氧化锆研磨体的质量为所述水泥的质量的4～6倍。
可选的，所述研磨中研磨体的级配为：(2.0～2.5mm)∶(1.4～1.7mm)∶(0.6～0.8mm))＝1∶1∶2。
本发明的第三目的在于提供一种上述纳米水泥基晶核型早强剂在水泥基材料中的应用，在该应用中，所述水泥基材料包括水泥；所述纳米水泥基晶核型早强剂的用量为所述水泥的用量的0.25％～4.0％。
相对于现有技术，本发明所述的纳米水泥基晶核型早强剂及其制备方法具有以下优势：
1、本发明的纳米水泥基晶核型早强剂，以纳米级的水泥为水泥基材料水化提供晶核，诱导其快速水化；当掺入水泥基材料中后，能够从改善孔结构以及诱导成核两个方面达到早强的目的；同时，没有引入有害离子，与水泥的相容性好，不会发生碱骨料反应、泛霜等现象。
2、本发明纳米水泥基晶核型早强剂的制备方法，通过将水泥进行湿磨处理，其中值粒径达到50-100nm，可以给水泥基材料水化提供晶核生长点，降低成核势垒，加快早期水泥水化进程，并且优化水泥石孔结构，达到早强效果。
3、本发明的纳米水泥基晶核型早强剂，在水泥基材料中的掺量为0.25％～4.0％时，相对于未掺早强剂的试样，其水泥砂浆12h抗压强度最高可提升220％，28天强度倒缩率小于5％；因此，纳米水泥基晶核型早强剂可以有效提升水泥基材料的早期强度，且不会引起后期强度显著倒缩。
具体实施方式
随着纳米技术的发展，发现在水泥基材料中，掺入纳米材料可以提高混凝土的早期强度。但纳米颗粒非常容易团聚，如果不能良好的分散与混凝土相容，则无法有效提高早期强度；同时如纳米二氧化硅、纳米碳酸钙、碳纳米管等纳米材料成本较高，这会严重制约其在建筑行业的推广应用。因此，为增强早强剂与混凝土的相容性，且降低生产成本，本发明提供了一种纳米水泥基晶核型早强剂，以纳米级的水泥为水泥基材料水化提供晶核，诱导其快速水化；制备得到的纳米水泥基晶核型中值粒径为50-100nm，当掺入水泥基材料中后，能够从改善孔结构以及诱导成核两个方面达到早强的目的；同时，没有引入有害离子，与水泥的相容性好，不会发生碱骨料反应、泛霜等现象。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面将结合实施例来详细说明本发明。
表1为本发明实施例1～实施例5的纳米水泥基晶核型早强剂中各组分的配比，以及各实施例的纳米水泥基晶核型早强剂的中值粒径。其中，水泥为P.I 52.5级的市售产品，缓凝剂可以为柠檬酸钠、葡萄糖酸钠以及酒石酸钠中的一种或几种。
表1纳米水泥基晶核型早强剂组分配比及粒径
实施例1～实施例5中分散剂通过如下步骤制备得到：将丙烯酸与甲基丙烯磺酸钠加入反应釜中，混合均匀后，溶于水，配制成质量浓度为30％的水溶液，再向水溶液中加入过硫酸盐和巯基乙酸，混合均匀，并在50℃下加热1h，为使反应更加充分并使反应效率加快，加热过程中持续搅拌，即得分散剂。
其中，在实施例1～实施例5的分散剂制备过程中，丙烯酸与甲基丙烯磺酸钠的质量比优选为1∶2，过硫酸盐的质量优选为丙烯酸与甲基丙烯磺酸钠总质量的0.2％，巯基乙酸的质量优选为丙烯酸与甲基丙烯磺酸钠总质量的1％。
采用下述方法制备实施例1～实施例5的纳米水泥基晶核型早强剂，具体包括以下步骤：
1)按照上述分散剂的制备方法制备出分散剂；
2)按照上述表1中实施例1～实施例5中任一组分配比，将分散剂、水泥、缓凝剂和水加入到湿磨机中，再加入氧化锆研磨体进行研磨，直至湿磨机中物料的中值粒径达到各实施例的中值粒径要求(50-100nm)，过滤研磨体，即得到纳米水泥基晶核型早强剂。
其中，氧化锆研磨体级配为(2.0～2.5mm)∶(1.4～1.7mm)∶(0.6～0.8mm))＝1∶1∶2；纳米水泥基晶核型早强剂的粒径采用激光粒度分析仪进行测定。
将实施例1～实施例5的纳米水泥基晶核型早强剂应用于水泥基材料，在该应用中，水泥基材料包括水泥；纳米水泥基晶核型早强剂的用量(质量)为水泥的用量(质量)的0.25％～4.0％。实施例1～实施例5的纳米水泥基晶核型早强剂的具体掺量如表2所示。需要说明的是，本发明的纳米水泥基晶核型早强剂在用于提高水泥基材料早期强度时，若水泥基材料中用于胶结骨料的材料不仅仅为水泥，其还加入有改善水泥基材料性能的粉煤灰、矿粉等矿物掺合料，此时，将水泥与粉煤灰、矿粉等掺合料统称为胶凝材料，而纳米水泥基晶核型早强剂的用量(质量)即为胶凝材料的用量(质量)的0.25％～4.0％，即外掺本发明纳米水泥基晶核型早强剂的0.25％～4.0％。
参照标准GB8076-2008，对掺有实施例1～实施例5的纳米水泥基晶核型早强剂的水泥基材料(水泥砂浆)进行力学性能的测试，并将其与未加入纳本发明米水泥基晶核型早强剂的水泥砂(对比例)浆进行对比。测试结果如表2所示。
由表2可知，与对比例相比，掺入了0.25％～4.0％纳米水泥基晶核型早强剂的水泥基材料，其12h抗压强度的增长比范围为23.5％～270.6％，实现了超早强，且28d强度倒缩率小于5％，说明实施例1～实施例5的纳米水泥基晶核型早强剂的加入可促使水泥快速水化，从而使得水泥基材料的早期强度大幅度提升，且后期强度无明显倒缩甚至仍能实现一定的增长，具有大规模推广的价值。
表2不同配比的纳米水泥基晶核型早强剂组分的力学性能
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种纳米水泥基晶核型早强剂，其特征在于，按重量份计，所述纳米水泥基晶核型早强剂主要由以下组分通过湿磨工艺制得：水泥：20～35份，分散剂：1～3份，缓凝剂：0.5-1份，水：64.5～79.5份。
2.根据权利要求1所述的纳米水泥基晶核型早强剂，其特征在于，所述缓凝剂为柠檬酸钠、葡萄糖酸钠以及酒石酸钠中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的纳米水泥基晶核型早强剂，其特征在于，所述纳米水泥基晶核型早强剂的中值粒径为50-100nm。
4.根据权利要求1所述的纳米水泥基晶核型早强剂，其特征在于，所述分散剂为通过以下方法制备得到的分散剂：
将丙烯酸与甲基丙烯磺酸钠混合后溶于水配制成水溶液，向所述水溶液中加入过硫酸盐和巯基乙酸，搅拌并在一定温度下加热一段时间，即得分散剂。
5.根据权利要求4所述的纳米水泥基晶核型早强剂，其特征在于，所述丙烯酸与所述甲基丙烯磺酸钠的质量比为1∶(1.5-2)，所述过硫酸盐的质量为所述丙烯酸与所述甲基丙烯磺酸钠的总质量的0.1-0.2％，所述巯基乙酸的质量为所述丙烯酸与所述甲基丙烯磺酸钠的总质量的1-1.2％。
6.根据权利要求4所述的纳米水泥基晶核型早强剂，其特征在于，所述加热的加热温度为35℃-60℃，加热时间为1-2h。
7.制备权利要求1-6中任一项所述的纳米水泥基晶核型早强剂的方法，其特征在于，包括步骤：
将所述水泥、所述分散剂、所述缓凝剂和所述水混合后，研磨，即得所述纳米水泥基晶核型早强剂。
8.根据权利要求7所述的纳米水泥基晶核型早强剂的制备方法，其特征在于，所述研磨中研磨体为氧化锆研磨体，且所述氧化锆研磨体的质量为所述水泥的质量的4～6倍。
9.根据权利要求7所述的纳米水泥基晶核型早强剂的制备方法，其特征在于，所述研磨中研磨体的级配为：(2.0～2.5mm)∶(1.4～1.7mm)∶(0.6～0.8mm))＝1∶1∶2。
10.根据权利要求1-6中任一项所述的纳米水泥基晶核型早强剂在水泥基材料中的应用，其特征在于，所述水泥基材料包括水泥；所述纳米水泥基晶核型早强剂的用量为所述水泥的用量的0.25％～4.0％。
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112010581A (zh) * 2020-07-21 2020-12-01 武汉理工大学 一种水化硅酸钙纳米晶核悬浮液及其制备方法
CN112645657A (zh) * 2020-12-28 2021-04-13 湖北工业大学 一种多级处理镍渣制备的装配式混凝土及其应用
CN113024149A (zh) * 2021-03-17 2021-06-25 筑友智造科技投资有限公司 一种晶核型早强剂的制备方法
CN114180873A (zh) * 2021-12-27 2022-03-15 武汉理工大学 一种热碱激发矿粉晶核早强剂及制备方法和应用
CN114890707A (zh) * 2022-07-14 2022-08-12 中国电力科学研究院有限公司 一种适应聚羧酸减水剂的无碱速凝剂及其制备方法
CN115572096A (zh) * 2022-10-10 2023-01-06 嘉华特种水泥股份有限公司 一种水化硅酸钙型水泥早强剂及其制备方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103951798A (zh) * 2014-04-01 2014-07-30 海安县国力化工有限公司 一种聚羧酸盐分散剂及其制备方法
CN104628293A (zh) * 2013-11-12 2015-05-20 上海东大化学有限公司 早强型聚羧酸系减水剂及其制备和使用方法
CN105837729A (zh) * 2016-02-26 2016-08-10 宁波市嘉化新材料科技有限公司 一种分散剂
CN107352836A (zh) * 2017-08-04 2017-11-17 南京成弘建新材料有限公司 超早强型混凝土外加剂超强晶核及其制备方法
CN109293267A (zh) * 2018-08-31 2019-02-01 武汉理工大学 一种晶核早强型聚羧酸减水剂及其制备方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104628293A (zh) * 2013-11-12 2015-05-20 上海东大化学有限公司 早强型聚羧酸系减水剂及其制备和使用方法
CN103951798A (zh) * 2014-04-01 2014-07-30 海安县国力化工有限公司 一种聚羧酸盐分散剂及其制备方法
CN105837729A (zh) * 2016-02-26 2016-08-10 宁波市嘉化新材料科技有限公司 一种分散剂
CN107352836A (zh) * 2017-08-04 2017-11-17 南京成弘建新材料有限公司 超早强型混凝土外加剂超强晶核及其制备方法
CN109293267A (zh) * 2018-08-31 2019-02-01 武汉理工大学 一种晶核早强型聚羧酸减水剂及其制备方法

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112010581A (zh) * 2020-07-21 2020-12-01 武汉理工大学 一种水化硅酸钙纳米晶核悬浮液及其制备方法
CN112010581B (zh) * 2020-07-21 2021-11-12 武汉理工大学 一种水化硅酸钙纳米晶核悬浮液及其制备方法
CN112645657A (zh) * 2020-12-28 2021-04-13 湖北工业大学 一种多级处理镍渣制备的装配式混凝土及其应用
CN112645657B (zh) * 2020-12-28 2022-06-03 湖北工业大学 一种多级处理镍渣制备的装配式混凝土及其应用
CN113024149A (zh) * 2021-03-17 2021-06-25 筑友智造科技投资有限公司 一种晶核型早强剂的制备方法
CN113024149B (zh) * 2021-03-17 2022-02-08 筑友智造科技投资有限公司 一种晶核型早强剂的制备方法
CN114180873A (zh) * 2021-12-27 2022-03-15 武汉理工大学 一种热碱激发矿粉晶核早强剂及制备方法和应用
CN114890707A (zh) * 2022-07-14 2022-08-12 中国电力科学研究院有限公司 一种适应聚羧酸减水剂的无碱速凝剂及其制备方法
CN115572096A (zh) * 2022-10-10 2023-01-06 嘉华特种水泥股份有限公司 一种水化硅酸钙型水泥早强剂及其制备方法
CN115572096B (zh) * 2022-10-10 2023-10-20 嘉华特种水泥股份有限公司 一种水化硅酸钙型水泥早强剂及其制备方法

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