CN116514433A - 一种复合外加剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种复合外加剂及其制备方法，属于水泥外加剂技术领域。所述复合外加剂包括：化学早强组分、减水组分、矿物早强组分和水；所述化学早强组分包括乳酸或乳酸盐、甲酸或甲酸盐、乙酸或乙酸盐、碳酸锂、碳酸钠中的至少一种。所述复合外加剂具有良好的3天抗压强度、7天抗压强度、28天抗压强度、流动性等性能，用水量低，制备操作简单。
Description
技术领域
本发明涉及水泥外加剂技术领域，具体涉及一种复合外加剂及其制备方法。
背景技术
传统硅酸盐水泥的生产、使用和废弃过程伴随着严重的资源消耗和环境破坏，近年来，开发可以替代普通硅酸盐水泥的低碳绿色胶凝材料，以减轻水泥行业二氧化碳的排放已经成了行业焦点。超硫酸盐水泥(SSC，Supersulfated cement)是一种少熟料的矿渣基生态水泥，主要成分为矿渣和硫酸盐，仅含极少量(3％～5％，质量分数)水泥熟料，其生产过程中产生的能耗和二氧化碳排放远低于硅酸盐水泥。限制该低碳水泥应用和发展的主要因素在于其较低的早期强度，为了改善这一性能缺陷，加入适量的早强剂可以达到提高早期强度的效果，以满足生产需要。
早强剂是水泥混凝土行业常见的外加剂，按其成分划分可分为三类，分别是无机型早强剂，有机型早强剂和复合型早强剂。然而目前生产中常用的早强剂适用对象多为硅酸盐水泥，现有技术没有针对超硫酸盐水泥开发和使用的早强剂报道。
现有技术的外加剂存在流动性差，28天抗压强度小，早期抗压强度小，需水量大，初凝时间过快和/或终凝时间过久等技术问题。
因此，亟需一种兼具有利于提高超硫酸盐水泥早期抗压强度、28天抗压强度、流动性等性能，降低用水量，简化制备操作的外加剂。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种复合外加剂及其制备方法。
第一方面，本发明提供一种复合外加剂。
一种复合外加剂，其包括：化学早强组分、减水组分、矿物早强组分和水；所述化学早强组分包括乳酸或乳酸盐、甲酸或甲酸盐、乙酸或乙酸盐、碳酸锂、碳酸钠中的至少一种，优选为乳酸或乳酸盐。
在一些实施例中，所述减水组分包括聚羧酸减水剂、萘系减水剂中的至少一种。在一些优选的实施例中，所述减水组分为聚羧酸减水剂。
在一些实施例中，所述矿物早强组分包括硅酸盐水泥熟料、硫铝酸盐水泥熟料中的至少一种。
在一些实施例中，所述乳酸盐包括乳酸钠。
在一些实施例中，所述复合外加剂包括：3～15重量份(例如3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14或15重量份)的化学早强组分、0.5～2.5重量份(例如0.5、1、1.5、2或2.5重量份)的减水组分、1～5重量份(例如1、2、3、4或5重量份)的矿物早强组分和0～11重量份(例如0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10或11重量份)的水。
在一些实施例中，所述复合外加剂包括：3～15重量份(例如3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14或15重量份)的化学早强组分、0.5～2.5重量份(例如0.5、1、1.5、2或2.5重量份)的减水组分、1～5重量份(例如1、2、3、4或5重量份)的矿物早强组分和3-11重量份(例如3、4、5、6、7、8、9、10或11重量份)的水。
在一些实施例中，所述复合外加剂包括：3～15重量份(例如3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14或15重量份)的化学早强组分、0.5-2.5重量份(例如0.5、1、1.5、2或2.5重量份)的减水组分、1-5重量份(例如1、2、3、4或5重量份)的矿物早强组分和水，所述水的重量份为化学早强组分的重量份的0.50倍-1.00倍与减水组分的重量份的0.50倍-2.00倍之和或为化学早强组分的重量份的0.67倍与减水组分的重量份之和。
在一些实施例中，所述复合外加剂包括：6～12重量份(例如6、7、8、9、10、11或12重量份)的化学早强组分、1～2重量份(例如1、1.5或2重量份)的减水组分或1～1.5重量份的减水组分、1～5重量份(例如1、2、3、4或5重量份)的矿物早强组分和水，所述水的重量份为化学早强组分的重量份的0.50倍-1.00倍(例如0.50倍、0.55倍、0.60倍、0.65倍、0.66倍、0.67倍、0.70倍、0.75倍、0.80倍、0.85倍、0.90倍、0.95倍或1.00倍)与减水组分的重量份的0.50倍-2.00倍(例如0.50倍、0.60倍、0.65倍、0.70倍、0.80倍、0.90倍、1.00倍、1.10倍、1.20倍、1.50倍或2.00倍)之和或为化学早强组分的重量份的0.67倍与减水组分的重量份之和。
在一些实施例中，所述复合外加剂包括：6～12重量份(例如6、7、8、9、10、11或12重量份)的化学早强组分、1重量份的减水组分、2重量份的矿物早强组分和水，所述水的重量份为化学早强组分的重量份的0.50倍-1.00倍(例如0.50倍、0.55倍、0.60倍、0.65倍、0.66倍、0.67倍、0.70倍、0.75倍、0.80倍、0.85倍、0.90倍、0.95倍或1.00倍)与减水组分的重量份的0.50倍-2.00倍(例如0.50倍、0.60倍、0.65倍、0.70倍、0.80倍、0.90倍、1.00倍、1.10倍、1.20倍、1.50倍或2.00倍)之和或为化学早强组分的重量份的0.67倍与减水组分的重量份之和。
在一些实施例中，所述复合外加剂包括：12重量份的化学早强组分、0.5-2.5重量份(例如0.5、1、1.5、2或2.5重量份)的减水组分、2重量份的矿物早强组分和水，所述水的重量份为化学早强组分的重量份的0.50倍-1.00倍(例如0.50倍、0.55倍、0.60倍、0.65倍、0.66倍、0.67倍、0.70倍、0.75倍、0.80倍、0.85倍、0.90倍、0.95倍或1.00倍)与减水组分的重量份的0.50倍-2.00倍(例如0.50倍、0.60倍、0.65倍、0.70倍、0.80倍、0.90倍、1.00倍、1.10倍、1.20倍、1.50倍或2.00倍)之和或为化学早强组分的重量份的0.67倍与减水组分的重量份之和。
在一些实施例中，所述复合外加剂包括：12重量份的化学早强组分、1-2重量份或1.5-2重量份的减水组分、2重量份的矿物早强组分和水，所述水的重量份为化学早强组分的重量份的0.50倍-1.00倍(例如0.50倍、0.55倍、0.60倍、0.65倍、0.66倍、0.67倍、0.70倍、0.75倍、0.80倍、0.85倍、0.90倍、0.95倍或1.00倍)与减水组分的重量份的0.50倍-2.00倍(例如0.50倍、0.60倍、0.65倍、0.70倍、0.80倍、0.90倍、1.00倍、1.10倍、1.20倍、1.50倍或2.00倍)之和或为化学早强组分的重量份的0.67倍与减水组分的重量份之和。
在一些实施例中，所述复合外加剂包括：12重量份的化学早强组分、1重量份的减水组分、1-5重量份(例如1、2、3、4或5重量份)的矿物早强组分和水，所述水的重量份为化学早强组分的重量份的0.50倍-1.00倍(例如0.50倍、0.55倍、0.60倍、0.65倍、0.66倍、0.67倍、0.70倍、0.75倍、0.80倍、0.85倍、0.90倍、0.95倍或1.00倍)与减水组分的重量份的0.50倍-2.00倍(例如0.50倍、0.60倍、0.65倍、0.70倍、0.80倍、0.90倍、1.00倍、1.10倍、1.20倍、1.50倍或2.00倍)之和或为化学早强组分的重量份的0.67倍与减水组分的重量份之和。
在一些实施例中，所述化学早强组分为乳酸钠，所述减水组分为聚羧酸高效减水剂，所述矿物早强组分为硅酸盐水泥熟料。
在一些实施例中，所述复合外加剂还包括：缓凝剂、抗冻剂和消泡剂中的至少一种。在一些实施例中，所述复合外加剂还包括：缓凝剂、抗冻剂和消泡剂中的至少两种。在一些实施例中，所述复合外加剂还包括：缓凝剂、抗冻剂和消泡剂。
在一些实施例中，所述缓凝剂包括磷酸盐、硼酸、柠檬酸、水杨酸、酒石酸、葡萄糖酸中的至少一种或其盐。在一些实施例中，所述缓凝剂为酒石酸或其盐。所述盐为本领域常规用盐，例如碱金属盐，例如钠盐。
在一些实施例中，所述抗冻剂包括乙二醇、丙二醇、二甘醇、乙二醇丁醚、乙二醇丁醚醋酸酯、二甲基亚砜、甲酰胺、亚硝酸盐或氯盐中的至少一种。在一些实施例中，所述抗冻剂为丙二醇。
在一些实施例中，所述消泡剂包括聚乙二醇类消泡剂、聚硅氧烷类消泡剂、脂肪族化合物类消泡剂中的至少一种。在一些实施例中，所述消泡剂为聚硅氧烷类消泡剂。在一些实施例中，所述消泡剂为非离子型有机硅消泡剂。
在一些实施例中，前述复合外加剂还包括：0～5重量份(例如0、0.5、1、1.5、2、2.5、3、3.5、4、4.5或5重量份)的缓凝剂、0～5重量份(例如0、0.5、1、1.5、2、2.5、3、3.5、4、4.5或5重量份)的抗冻剂和0～5重量份(例如0、0.5、1、1.5、2、2.5、3、3.5、4、4.5或5重量份)的消泡剂。
在一些实施例中，前述复合外加剂还包括：0～3.5重量份(例如0、0.5、1、1.5、2、2.5、3或3.5重量份)的缓凝剂、0～3.5重量份(例如0、0.5、1、1.5、2、2.5、3或3.5重量份)的抗冻剂和0～3.5重量份(例如0、0.5、1、1.5、2、2.5、3或3.5重量份)的消泡剂。
在一些实施例中，前述复合外加剂还包括：2.5重量份的缓凝剂、0～3.5重量份(例如0、0.5、1、1.5、2、2.5、3或3.5重量份)的抗冻剂和0～3.5重量份(例如0、0.5、1、1.5、2、2.5、3或3.5重量份)的消泡剂。
在一些实施例中，前述复合外加剂还包括：2.5重量份的缓凝剂、0～3.5重量份(例如0、0.5、1、1.5、2、2.5、3或3.5重量份)的抗冻剂和0～3.5重量份(例如0、0.5、1、1.5、2、2.5、3或3.5重量份)的消泡剂，所述缓凝剂为酒石酸或其盐，所述抗冻剂为乙二醇，所述消泡剂为非离子型有机硅消泡剂。
在一些实施例中，所述复合外加剂包括：3～15重量份(例如3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14或15重量份)的化学早强组分、0.5～2.5重量份(例如0.5、1、1.5、2或2.5重量份)的减水组分、1～5重量份(例如1、2、3、4或5重量份)的矿物早强组分、0～11重量份(例如0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10或11重量份)的水、0～3.5重量份(例如0、0.5、1、1.5、2、2.5、3或3.5重量份)的缓凝剂、0～3.5重量份(例如0、0.5、1、1.5、2、2.5、3或3.5重量份)的抗冻剂和0～3.5重量份(例如0、0.5、1、1.5、2、2.5、3或3.5重量份)的消泡剂。
在一些实施例中，所述复合外加剂包括：包括：3～15重量份(例如3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14或15重量份)的化学早强组分、0.5～2.5重量份(例如0.5、1、1.5、2或2.5重量份)的减水组分、1～5重量份(例如1、2、3、4或5重量份)的矿物早强组分、3-11重量份(例如3、4、5、6、7、8、9、10或11重量份)的水、2.5重量份的缓凝剂、0～3.5重量份(例如0、0.5、1、1.5、2、2.5、3或3.5重量份)的抗冻剂和0～3.5重量份(例如0、0.5、1、1.5、2、2.5、3或3.5重量份)的消泡剂。
在一些实施例中，所述复合外加剂包括：12重量份的化学早强组分、1重量份的减水组分、1-5重量份的矿物早强组分、水、0～3.5重量份(例如0、0.5、1、1.5、2、2.5、3或3.5重量份)的缓凝剂、0～3.5重量份(例如0、0.5、1、1.5、2、2.5、3或3.5重量份)的抗冻剂和0～3.5重量份(例如0、0.5、1、1.5、2、2.5、3或3.5重量份)的消泡剂，所述水的重量份为化学早强组分的重量份的0.50倍-1.00倍(例如0.50倍、0.55倍、0.60倍、0.65倍、0.66倍、0.67倍、0.70倍、0.75倍、0.80倍、0.85倍、0.90倍、0.95倍或1.00倍)与减水组分的重量份的0.50倍-2.00倍(例如0.50倍、0.60倍、0.65倍、0.70倍、0.80倍、0.90倍、1.00倍、1.10倍、1.20倍、1.50倍或2.00倍)之和或为化学早强组分的重量份的0.67倍与减水组分的重量份之和。
在一些实施例中，所述复合外加剂包括：12重量份的化学早强组分、1重量份的减水组分、1-5重量份的矿物早强组分、水、2.5重量份的缓凝剂、0～3.5重量份(例如0、0.5、1、1.5、2、2.5、3或3.5重量份)的抗冻剂和0～3.5重量份(例如0、0.5、1、1.5、2、2.5、3或3.5重量份)的消泡剂，所述水的重量份为化学早强组分的重量份的0.50倍-1.00倍(例如0.50倍、0.55倍、0.60倍、0.65倍、0.66倍、0.67倍、0.70倍、0.75倍、0.80倍、0.85倍、0.90倍、0.95倍或1.00倍)与减水组分的重量份的0.50倍-2.00倍(例如0.50倍、0.60倍、0.65倍、0.70倍、0.80倍、0.90倍、1.00倍、1.10倍、1.20倍、1.50倍或2.00倍)之和或为化学早强组分的重量份的0.67倍与减水组分的重量份之和。
在一些实施例中，所述复合外加剂包括：12重量份的化学早强组分、1重量份的减水组分、1-5重量份的矿物早强组分、水、2.5重量份的缓凝剂、0～3.5重量份(例如0、0.5、1、1.5、2、2.5、3或3.5重量份)的抗冻剂和0～3.5重量份(例如0、0.5、1、1.5、2、2.5、3或3.5重量份)的消泡剂，所述水的重量份为化学早强组分的重量份的0.50倍-1.00倍(例如0.50倍、0.55倍、0.60倍、0.65倍、0.66倍、0.67倍、0.70倍、0.75倍、0.80倍、0.85倍、0.90倍、0.95倍或1.00倍)与减水组分的重量份的0.50倍-2.00倍(例如0.50倍、0.60倍、0.65倍、0.70倍、0.80倍、0.90倍、1.00倍、1.10倍、1.20倍、1.50倍或2.00倍)之和或为化学早强组分的重量份的0.67倍与减水组分的重量份之和；所述化学早强组分为乳酸钠，所述减水组分为聚羧酸高效减水剂，所述缓凝剂为酒石酸，所述抗冻剂为乙二醇，所述消泡剂为非离子型有机硅消泡剂。
在一些实施例中，所述复合外加剂用于作为超硫酸盐水泥的早强剂和/或减水剂。
在一些实施例中，所述复合外加剂用于作为矿渣基生态水泥的早强剂和/或减水剂。
在一些实施例中，所述超硫酸盐水泥包括75wt％～85wt％的矿粉、10wt％～20wt％的石膏和1wt％～5wt％的硅酸盐水泥熟料。
在一些实施例中，所述超硫酸盐水泥包括75wt％的矿粉、20wt％的石膏和5wt％的硅酸盐水泥熟料。
在一些实施例中，所述化学早强组分的重量与所述减水组分和矿物早强组分重量之和的比为6:3～12:3(即，化学早强组分的重量：(减水组分重量+矿物早强组分重量)＝6:3～12:3)。
在一些实施例中，所述减水组分的重量与化学早强组分和矿物早强组分重量之和的比为0.5:14-2.5:14、1:14-2:14或1:14-1.5:14(即，减水组分的重量：(化学早强组分重量+矿物早强组分重量)＝0.5:14-2.5:14、1:14-2:14或1:14-1.5:14)。
在一些实施例中，矿物早强组分的重量与减水组分和化学早强组分的重量之和的比为1:13-5:13(即，矿物早强组分的重量：(减水组分的重量+化学早强组分的重量)＝1:13-5:13)。
上述复合外加剂中，所述化学早强组分和减水组分的重量均指烘干溶剂后所得固体的重量。
第二方面，本发明提供一种制备第一方面所述复合外加剂的方法。
在一些实施例中，一种制备第一方面所述的复合外加剂的方法，其包括：将化学早强组分、减水组分、矿物早强组分和水混合，得到所述复合外加剂。
在一些实施例中，一种制备第一方面所述的复合外加剂的方法，其包括：将化学早强组分、减水组分和水混合，得到液体混合料，再将液体混合料与矿物早强组分混合，得到所述复合外加剂。
在一些实施例中，一种制备第一方面所述的复合外加剂的方法，其包括：将化学早强组分、减水组分、矿物早强组分、水、缓凝剂、抗冻剂和消泡剂混合，得到所述复合外加剂。
在一些实施例中，一种制备第一方面所述的复合外加剂的方法，其包括：将化学早强组分、减水组分、水、抗冻剂和消泡剂混合，得到液体混合料；将矿物早强组分和缓凝剂混合，得到固体混合料；将液体混合料和固体混合料混合，得到所述复合外加剂。
有益效果
相比现有技术，本发明的某一个实施例具有至少一个以下的有益效果：
(1)本发明所提供的复合外加剂，具有良好的3天抗压强度、7天抗压强度、28天抗压强度、流动性等性能，用水量低，制备操作简单。
(2)本发明所提供的复合外加剂具有较晚的初凝时间和较早的终凝时间，有利于施工过程的实际应用。
术语说明
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
术语“wt％”表示质量百分比。
在下面的内容中，无论是否使用“大约”或“约”等字眼，所有在此公开了的数字均为近似值。每一个数字的数值有可能会出现1％、2％、5％、7％、8％、10％、15％或20％等差异。每当公开一个具有N值的数字时，任何具有N+/-1％,N+/-2％,N+/-3％,N+/-5％,N+/-7％,N+/-8％,N+/-10％,N+/-15％or N+/-20％值的数字会被明确地公开,其中“+/-”是指加或减。
术语“固含量”指烘干溶剂后所得固体的重量占烘干溶剂前总质量的质量百分数。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面进一步披露一些非限制实施例，对本发明作进一步的详细说明。
本发明所使用的试剂均可以从市场上购得或者可以通过本发明所描述的方法制备而得。
复合外加剂配方：
以重量份计算，所述复合外加剂包含：化学早强组分3～15份，减水组分0.5～2.5份，矿物早强组分1～5份，缓凝剂0～5份，抗冻剂0～5份，消泡剂0～5份和水0～11份。
配方中化学早强组分(如乳酸及其盐、甲酸及其盐)、减水剂为必要组分，其他组分可根据情况减少。其中，化学早强组分(如乳酸及其盐、甲酸及其盐)的重量与减水组分和矿物早强组分重量之和的比优选为6:3～12:3，采用此优选范围的化学早强组分，有利于明显提高超硫酸盐水泥强度性能，并能显著提升超硫酸盐水泥后期强度；低于该用量时，强度提升幅度有限，高于该用量时，又导致一定程度的早期强度的下降，综合考虑胶砂抗压性能和使用成本，确定化学早强组分的重量与减水组分和矿物早强组分重量之和的比优选为6:3～12:3。减水剂的重量与化学早强组分和矿物早强组分重量之和的比优选为1:14～1.5:14，在此范围内，胶砂流动度良好，继续提高减水剂掺量可能会因超过减水剂饱和掺量导致胶砂流动度下降，结合实验结果确定减水剂的重量与化学早强组分和矿物早强组分重量之和的比优选为1:14～1.5:14。
化学早强组分包括但不限于：乳酸及乳酸盐、甲酸及甲酸盐、碳酸锂、碳酸钠等中的一种或几种。
减水组分可选用聚羧酸减水剂、萘系减水剂其中一种，聚羧酸减水剂为母液或粉体，其中母液要求固含量为20wt％～60wt％；其性能符合GB 8076—2008《混凝土外加剂》中规定的高性能减水剂性能指标。
矿物早强组分包括但不限于：硅酸盐水泥熟料、硫铝酸盐水泥熟料等中的一种或几种，其性能符合GB/T 21372—2008《硅酸盐水泥熟料》、GB/T 37125—2018《硫铝酸盐水泥熟料》中规定的水泥熟料技术要求。
缓凝剂包括但不限于：磷酸、硼酸、柠檬酸、水杨酸、酒石酸、葡萄糖酸等中的一种或几种或其盐，其性能符合《GB 8076—2008混凝土外加剂》中规定的凝结时间延长标准。
防冻剂包括但不限于：乙二醇、丙二醇、二甘醇、乙二醇丁醚、乙二醇丁醚醋酸酯、二甲基亚砜、甲酰胺、亚硝酸盐和氯盐等中的一种或几种，其性能符合《JC/T 2031—2010水泥砂浆防冻剂》中的技术要求；
消泡剂包括但不限于：聚乙二醇类消泡剂、聚硅氧烷类消泡剂、脂肪族化合物类消泡剂等中的一种或几种，其性能符合GB/T 21089.1—2007《建筑涂料水性助剂应用性能试验方法第1部分：分散剂、消泡剂和助磨剂》中规定的消泡性能。
实施例和对比例
按照制备方法将所描述的步骤，以及以下组分及表1配比制备实施例和对比例。
除另有说明外，以下实施例或对比例的各组分的选择如下：
矿物早强组分：硅酸盐水泥熟料，其性能符合GB/T 21372—2008《硅酸盐水泥熟料》中规定的技术要求；
化学早强组分水溶液：60wt％的乳酸钠水溶液；
减水组分水溶液：聚羧酸高效减水剂水溶液(固含量为50wt％，天津伟合科技发展有限公司生产的标准型聚羧酸高性能减水剂)；
缓凝剂：分析纯酒石酸；
抗冻剂：分析纯乙二醇；
消泡剂：非离子型有机硅消泡剂(上海麦克林生化科技有限公司生产的非离子型有机硅消泡剂)；
胶凝材料：超硫酸盐水泥(超硫酸盐水泥由75wt％矿粉，20wt％石膏和5wt％硅酸盐水泥熟料组成)；
另外说明：对比例1为不添加任何外加剂组分的超硫酸盐水泥；对比例2所使用的胶凝材料为基准水泥(其性能只需符合GB 8087-2008《混凝土外加剂》附录A中规定的要求)；对比例3所用胶胶凝材料为超硫酸盐水泥，对比例3的复合外加剂所采用的化学早强组分为三乙醇胺(西陇科学股份有限公司)，矿物早强组分为硅酸盐水泥熟料，所述矿物早强组分的性能符合GB/T 21372—2008《硅酸盐水泥熟料》中规定的技术要求；减水组分水溶液为聚羧酸高效减水剂水溶液(固含量为50wt％)；对比例4所用胶凝材料为超硫酸盐水泥，对比例4的复合外加剂所采用的减水剂为萘系减水剂(固体，厂家：山东万山化工有限公司)，矿物早强组分为硅酸盐水泥熟料，所述矿物早强组分的性能符合GB/T 21372—2008《硅酸盐水泥熟料》中规定的技术要求,化学早强组分水溶液为60wt％的乳酸钠水溶液。
表1
注：上述实施例中减水组分的投料重量以减水组分水溶液中的固含量计算，例如实施例1投料1重量份的减水组分(以聚羧酸高效减水剂固含量计算)，由于聚羧酸高效减水剂水溶液的固含量为50wt％，因此，聚羧酸高效减水剂水溶液的投料质量为1÷50％＝2重量份。
对比例1的制备方法：
参考GB/T17671-2021《水泥胶砂强度检验方法(ISO法)》，称取规定质量的超硫酸盐水泥、水和标准砂拌和均匀，制备胶砂试件，得到对比例1。
对比例2的制备方法：
参考GB/T17671-2021《水泥胶砂强度检验方法(ISO法)》，称取规定质量的基准水泥、水和标准砂拌和均匀，制备胶砂试件，得到对比例2。
实施例1～实施例12制备方法：1)称取化学早强组分水溶液和减水组分水溶液，混合均匀，得液体混合料；
2)于生产施工前将矿物早强组分和液体混合料混合均匀，得所述复合外加剂；
3)将复合外加剂掺入胶凝材料中，参考GB/T17671-2021《水泥胶砂强度检验方法(ISO法)》与标准砂和水拌和，制备胶砂试件。
实施例13～实施例22制备方法：
1)按照设计配比(表1)称取各组分，将称取的矿物早强组分与缓凝剂混合均匀，得固体混合料；
2)将称取的化学早强组分水溶液、减水组分水溶液、抗冻剂和消泡剂混合均匀，得液体混合料；
3)于生产施工前将所述固体混合料和液体混合料混合均匀，得所述复合外加剂；
4)将复合外加剂掺入胶凝材料中，参考GB/T17671-2021《水泥胶砂强度检验方法(ISO法)》与标准砂和水拌和，制备胶砂试件。
对比例3制备方法:
1)称取化学早强组分和减水组分水溶液，混合均匀，得液体混合料；
2)于生产施工前将矿物早强组分和液体混合料混合均匀，得所述复合外加剂；
3)将复合外加剂掺入胶凝材料中，参考GB/T17671-2021《水泥胶砂强度检验方法(ISO法)》与标准砂和水拌和，制备胶砂试件。
对比例4制备方法:
1)称取矿物早强组分和萘系减水剂，混合均匀，得固体混合料；
2)于生产施工前将化学早强组分和固体混合料混合均匀，得所述复合外加剂；
3)将复合外加剂掺入胶凝材料中，参考GB/T17671-2021《水泥胶砂强度检验方法(ISO法)》与标准砂和水拌和，制备胶砂试件。
养护方法：
胶砂试件置于25℃、湿度≥90％的恒温湿空气环境下养护。
性能测试
参考GB/T2419-2005《水泥胶砂流动度测定方法》、GB/T17671-2021《水泥胶砂强度检验方法(ISO法)》和GB/T1346-2011《水泥标准稠度、凝结时间、安定性检验方法》的相关规定，检测胶砂流动度、抗压强度和水泥净浆凝结时间等性能参数。
1、对实施例1-13，对比例1-4的流动度、抗压强度进行测试，测试结果如表2。
表2
结论：
(1)当复合外加剂配方中化学早强组分的重量与所述矿物早强组分和减水组分的重量之和的比(即，化学早强组分的重量:(矿物早强组分的重量+减水组分的重量))为3:3-15:3时，含有该配方的超硫酸盐水泥胶砂具有较好强度，当化学早强组分的重量与减水组分和矿物早强组分重量之和的比为6:1～12:1时，具有更好的早期强度。当复合外加剂配方中减水组分的重量与化学早强组分和矿物早强组分重量之和的比为0.5:14-2.5:14时，含有该配方的超硫酸盐水泥胶砂都具有较好强度，特别是复合外加剂配方中减水组分的重量与化学早强组分和矿物早强组分重量之和的比为1:14-2:14时，更优选地，当复合外加剂配方中减水组分的重量与化学早强组分和矿物早强组分重量之和的比为1:14-1.5:14时。当复合外加剂配方中矿物早强组分的重量与减水组分和化学早强组分的重量之和的比为1:13-5:13份时，含有该配方的超硫酸盐水泥胶砂都具有较好强度。
(2)本发明所提供的复合外加剂有利于提高超硫酸盐水泥胶砂的流动度，有利于减少需水量。
(3)相比其他化学早强组分，采用乳酸钠作为化学早强组分的复合外加剂更有利于提高超硫酸盐水泥胶砂的各时间阶段(如3天、7天、28天)的抗压强度。
(4)相比其他减水组分，采用聚羧酸高效减水剂作为减水组分的复合外加剂更有利于提高超硫酸盐水泥胶砂的流动度，有利于减少需水量。
2、对实施例1、实施例13-22的凝结时间、抗压强度进行测试，测试结果如表3。
表3
| 编号 | 初凝时间 | 终凝时间 | 28d抗压强度/MPa |
| 实施例1 | 4h15min | 5h35min | 67.1 |
| 实施例14 | 7h30min | 8h45min | 67.8 |
| 实施例15 | 4h30min | 5h15min | 67.3 |
| 实施例16 | 6h40min | 7h35min | 66.9 |
| 实施例17 | 8h55min | 10h30min | 65.4 |
| 实施例18 | 7h45min | 8h35min | 65.8 |
| 实施例19 | 7h20min | 8h40min | 67.2 |
| 实施例20 | 7h35min | 8h55min | 66.6 |
| 实施例21 | 7h25min | 8h35min | 66.8 |
| 实施例22 | 7h25min | 8h40min | 69.1 |
| 实施例23 | 7h30min | 8h40min | 68.4 |
本发明所提供的复合外加剂具有较晚的初凝时间和较早的终凝时间，有利于施工过程的实际应用。
本发明的方法已经通过较佳实施例进行了描述，相关人员明显能在本发明内容、精神和范围内对本文所述的方法和应用进行改动或适当变更与组合，来实现和应用本发明技术。本领域技术人员可以借鉴本文内容，适当改进工艺参数实现。特别需要指出的是，所有类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，它们都被视为包括在本发明内。
Claims (10)
1.一种复合外加剂，其特征在于，包括：化学早强组分、减水组分、矿物早强组分和水；所述化学早强组分包括乳酸或乳酸盐、乙酸或乙酸盐、甲酸或甲酸盐、碳酸锂、碳酸钠中的至少一种，优选为乳酸或乳酸盐。
2.根据权利要求1所述的复合外加剂，其特征在于，所述减水组分包括聚羧酸减水剂、萘系减水剂中的至少一种，优选为聚羧酸减水剂；和/或
所述矿物早强组分包括硅酸盐水泥熟料、硫铝酸盐水泥熟料中的至少一种；和/或
所述乳酸盐包括乳酸钠。
3.根据权利要求1-2任一项所述的复合外加剂，其特征在于，包括：3～15重量份的化学早强组分、0.5～2.5重量份的减水组分、1～5重量份的矿物早强组分和0～11重量份的水；或者
包括：3～15重量份的化学早强组分、0.5～2.5重量份的减水组分、1～5重量份的矿物早强组分和3-11重量份的水；或者
包括：3～15重量份的化学早强组分、0.5-2.5重量份的减水组分、1-5重量份的矿物早强组分和水，所述水的重量份为化学早强组分的重量份的0.50倍-1.00倍与减水组分的重量份的0.50倍-2.00倍之和或为化学早强组分的重量份的0.67倍与减水组分的重量份之和；或者
包括：6～12重量份的化学早强组分、1～2重量份的减水组分或1～1.5重量份的减水组分、1～5重量份的矿物早强组分和水，所述水的重量份为化学早强组分的重量份的0.50倍-1.00倍与减水组分的重量份的0.50倍-2.00倍之和或为化学早强组分的重量份的0.67倍与减水组分的重量份之和；或者
包括：6～12重量份的化学早强组分、1重量份的减水组分、2重量份的矿物早强组分和水，所述水的重量份为化学早强组分的重量份的0.50倍-1.00倍与减水组分的重量份的0.50倍-2.00倍之和或为化学早强组分的重量份的0.67倍与减水组分的重量份之和；或者
包括：12重量份的化学早强组分、0.5-2.5重量份的减水组分、2重量份的矿物早强组分和水，所述水的重量份为化学早强组分的重量份的0.50倍-1.00倍与减水组分的重量份的0.50倍-2.00倍之和或为化学早强组分的重量份的0.67倍与减水组分的重量份之和；或者
包括：12重量份的化学早强组分、1-2重量份或1.5-2重量份的减水组分、2重量份的矿物早强组分和水，所述水的重量份为化学早强组分的重量份的0.50倍-1.00倍与减水组分的重量份的0.50倍-2.00倍之和或为化学早强组分的重量份的0.67倍与减水组分的重量份之和；或者
包括：12重量份的化学早强组分、1重量份的减水组分、1-5重量份的矿物早强组分和水，所述水的重量份为化学早强组分的重量份的0.50倍-1.00倍与减水组分的重量份的0.50倍-2.00倍之和或为化学早强组分的重量份的0.67倍与减水组分的重量份之和。
4.根据权利要求3所述的复合外加剂，其特征在于，所述化学早强组分为乳酸钠，所述减水组分为聚羧酸高效减水剂，所述矿物早强组分为硅酸盐水泥熟料。
5.根据权利要求1-4任一项所述的复合外加剂，其特征在于，还包括：缓凝剂、抗冻剂和消泡剂中的至少一种；或者
所述缓凝剂包括磷酸盐、硼酸、柠檬酸、水杨酸、酒石酸、葡萄糖酸中的至少一种或其盐，优选为酒石酸或其盐；和/或
所述抗冻剂包括乙二醇、丙二醇、二甘醇、乙二醇丁醚、乙二醇丁醚醋酸酯、二甲基亚砜、甲酰胺、亚硝酸盐或氯盐中的至少一种，优选为乙二醇；和/或
所述消泡剂包括聚乙二醇类消泡剂、聚硅氧烷类消泡剂、脂肪族化合物类消泡剂中的至少一种，优选为非离子型有机硅消泡剂；和/或
所述复合外加剂还包括：0～5重量份的缓凝剂、0～5重量份的抗冻剂和0～5重量份的消泡剂；或者
所述复合外加剂还包括：0～3.5重量份的缓凝剂、0～3.5重量份的抗冻剂和0～3.5重量份的消泡剂；或者
所述复合外加剂还包括：2.5重量份的缓凝剂、0～3.5重量份的抗冻剂和0～3.5重量份的消泡剂；或者
所述复合外加剂还包括：2.5重量份的缓凝剂、0～3.5重量份的抗冻剂和0～3.5重量份的消泡剂，所述缓凝剂为酒石酸，所述抗冻剂为乙二醇，所述消泡剂为非离子型有机硅消泡剂。
6.根据权利要求1-5任一项所述的复合外加剂，其特征在于，所述复合外加剂包括：3～15重量份的化学早强组分、0.5～2.5重量份的减水组分、1～5重量份的矿物早强组分、0～11重量份的水、0～3.5重量份的缓凝剂、0～3.5重量份的抗冻剂和0～3.5重量份的消泡剂；或者
所述复合外加剂包括：包括：3～15重量份的化学早强组分、0.5～2.5重量份的减水组分、1～5重量份的矿物早强组分、3-11重量份的水、2.5重量份的缓凝剂、0～3.5重量份的抗冻剂和0～3.5重量份的消泡剂；或者
所述复合外加剂包括：12重量份的化学早强组分、1重量份的减水组分、1-5重量份的矿物早强组分、水、0～3.5重量份的缓凝剂、0～3.5重量份的抗冻剂和0～3.5重量份的消泡剂，所述水的重量份为化学早强组分的重量份的0.50倍-1.00倍与减水组分的重量份的0.50倍-2.00倍之和或为化学早强组分的重量份的0.67倍与减水组分的重量份之和；或者
所述复合外加剂包括：12重量份的化学早强组分、1重量份的减水组分、1-5重量份的矿物早强组分、水、2.5重量份的缓凝剂、0～3.5重量份的抗冻剂和0～3.5重量份的消泡剂，所述水的重量份为化学早强组分的重量份的0.50倍-1.00倍与减水组分的重量份的0.50倍-2.00倍之和或为化学早强组分的重量份的0.67倍与减水组分的重量份之和；或者
所述复合外加剂包括：12重量份的化学早强组分、1重量份的减水组分、1-5重量份的矿物早强组分、水、2.5重量份的缓凝剂、0～3.5重量份的抗冻剂和0～3.5重量份的消泡剂，所述水的重量份为化学早强组分的重量份的0.50倍-1.00倍与减水组分的重量份的0.50倍-2.00倍之和或为化学早强组分的重量份的0.67倍与减水组分的重量份之和；所述化学早强组分为乳酸钠，所述减水组分为聚羧酸高效减水剂，所述缓凝剂为酒石酸或其盐，所述抗冻剂为乙二醇，所述消泡剂为非离子型有机硅消泡剂。
7.根据权利要求1-6任一项所述的复合外加剂，所述复合外加剂用于作为超硫酸盐水泥的早强剂和/或减水剂或用于作为矿渣基生态水泥的早强剂和/或减水剂；和/或
所述超硫酸盐水泥包括75wt％～85wt％的矿粉、10wt％～20wt％的石膏和1wt％～5wt％的硅酸盐水泥熟料；或者
所述超硫酸盐水泥包括75wt％的矿粉、20wt％的石膏和5wt％的硅酸盐水泥熟料。
8.根据权利要求1-7任一项所述的复合外加剂，所述化学早强组分的重量与所述减水组分和矿物早强组分重量之和的比为6:3～12:3；和/或
所述减水组分的重量与化学早强组分和矿物早强组分重量之和的比为0.5:14-2.5:14、1:14-2:14或1:14-1.5:14；和/或
矿物早强组分的重量与减水组分和化学早强组分的重量之和的比为1:13-5:13。
9.一种制备权利要求1-4、7和8任一项所述的复合外加剂的方法，其特征在于，包括：将化学早强组分、减水组分、矿物早强组分和水混合，得到所述复合外加剂；或者
包括：将化学早强组分、减水组分和水混合，得到液体混合料，再将液体混合料与矿物早强组分混合，得到所述复合外加剂。
10.一种制备权利要求5-8任一项所述的复合外加剂的方法，其特征在于，包括：将化学早强组分、减水组分、矿物早强组分、水、缓凝剂、抗冻剂和消泡剂混合，得到所述复合外加剂；或者
包括：将化学早强组分、减水组分、水、抗冻剂和消泡剂混合，得到液体混合料；将矿物早强组分和缓凝剂混合，得到固体混合料；将液体混合料和固体混合料混合，得到所述复合外加剂。
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