一种高强度混凝土早强剂及其制备方法

1.本发明涉及混凝土添加剂技术领域，具体是一种高强度混凝土早强剂及其制备方法。

背景技术：

2.混凝土在施工过程中，从水化引起的凝结硬化到预期的强度需要一段较长的时间，掺加早强剂可以显著提高混凝土早期强度，从而缩短养护时间。早强剂又叫促强剂，它能够调节混凝土凝结、硬化速度。在冬期施工时或有早强要求的混凝土工程中一般需要添加早强剂，以缩短脱模和养护时间，加快施工进度，从而有效提高施工质量，节约混凝土施工成本。冬季施工由于气温下降常出现混凝土强度发展减缓而影响施工进度的情况，严重的甚至产生质量问题。快速发展中的混凝土制品行业也对混凝土的早期强度提升有迫切的需求。
3.目前我国较为常用的混凝土早强剂主要有氯盐系、硫酸盐系、碳酸盐系、有机物系、矿物类及复合早强剂。最常见的早强剂包括这几类：氯盐类早强剂：主要有氯化钙、氯化钠、氯化钾、氧化胺、氧化铁、氧化铝等,氯盐类早强剂均有良好的早强作用,其中氯化钙早强效果好而且成本低,应用最广；硫酸盐类早强剂：主要有硫酸钠(即元明粉)、硫代硫酸钠、硫酸钙、硫酸铝、硫酸铝钾等。其中硫酸钠应用较多。有机物类早强剂：有机胺类早强剂主要有三乙醇胺(简称tea)、三异丙醇胺(简称t p)、二乙醇胺等，其中早强效果以三乙醇胺为佳。
4.目前工程上采用的早强剂一般都是有机无机早强剂复配使用，但有机物和无机物复配使用往往存在相容性的问题，使得复配之后早强效果虽然有所提高，但会出现混凝土开裂现象，影响工程效果；且无机盐类早强剂用量过大会对钢筋腐蚀，降低混凝土强度。
5.以上背景技术内容的公开仅用于辅助理解本发明的发明构思及技术方案，其并不必然属于本专利申请的现有技术，在没有明确的证据表明上述内容在本专利申请的申请日已经公开的情况下，上述背景技术不应当用于评价本技术的新颖性和创造性。

技术实现要素：

6.本发明目的在于提供一种高强度混凝土早强剂及其制备方法。本发明采用无机-有机早强剂相结合，可以有效弥补单一采用无机或有机早强剂的不足，并加入分散剂，能够有效改善有机和无机之间的相容性和分散性问题，通过配方的选择及配比的优化，使得各组分起到了相应的协同作用，制备的早强剂能够保证混凝土的早强效果、缩短工程时间、减少混凝土开裂、提高混凝土的加工流动性、减少早强剂对钢筋腐蚀等优点。
7.为了实现以上目的，本发明采用的技术方案如下：一种高强度混凝土早强剂，包括如下重量份数的原料：聚羧酸减水剂3-5份、硅酸钙30-50份、贝壳粉3-5份、羟丙基甲基纤维素5-10份、氯盐类化合物3-5份、有机胺类化合物1-3份、硫脲0.5-2份和分散剂1-3份。
8.作为本发明方案的进一步优化：所述分散剂由苯乙烯-马来酰亚胺共聚物和乙烯基聚倍半硅氧烷组成。最优选地，所述苯乙烯-马来酰亚胺共聚物和乙烯基聚倍半硅氧烷的质量比为1-3:1。
9.作为本发明方案的进一步优化：所述氯盐类化合物包括聚合氯化铝、氯化钙、氯化钠和氯化铝中的一种或多种组合。最优选地，所述氯盐类化合物为聚合氯化铝。
10.作为本发明方案的进一步优化：所述有机胺类化合物包括三乙醇胺、三异丙醇胺或二乙醇胺中的一种或多种组合。最优选地，所述有机胺类化合物为三乙醇胺。
11.本发明还提供所述高强度混凝土早强剂的制备方法，包括如下步骤：s1:将硅酸钙、贝壳粉、氯盐类化合物、硫脲和分散剂混合搅拌均匀；得混合物；s2:再将聚羧酸减水剂、羟丙基甲基纤维素和有机胺类化合物加入至混合物中，搅拌均匀，干燥，即得到高强度混凝土早强剂。
12.与现有技术相比，本发明的优点及有益效果为：1、本发明采用无机-有机早强剂相结合，可以有效弥补单一采用无机或有机早强剂的不足，并加入分散剂，能够有效改善有机和无机之间的相容性和分散性问题，通过配方的选择及配比的优化，使得各组分起到了相应的协同作用，制备的早强剂能够保证混凝土的早强效果、缩短工程时间、减少混凝土开裂、提高混凝土的加工流动性、减少早强剂对钢筋腐蚀等优点，且制备工艺简单、生产成本降低、具有良好的市场前景。
13.2、本发明所用的苯乙烯-马来酰亚胺共聚物不仅能够有利于提高早强剂无机相和有机相之间的相容性，提高混凝土的强度和减少抗裂性能，其还具有优异的低温分散性和流动性，能够改善混凝土低温下的加工流动性；所用的乙烯基聚倍半硅氧烷能够与有机物和无机构有效的结合形成网络结构，使得相容性提高，还可以改善无机材料的相分布状态，使得分散更加均匀，进而提高混凝土的早强强度，且乙烯基聚倍半硅氧烷具有优异的热稳定性，使得混凝土在高温下作业性能不受到影响，因此采用苯乙烯-马来酰亚胺共聚物和乙烯基聚倍半硅氧烷不仅提高早强剂的分散剂、有机物和无机物之间的相容性问题，还能使得混凝土能够在低温或高温环境下性能提高。
14.3、本发明在早强剂加入硫脲不仅能够快速促进水泥水化速度，促进混凝土早期强度，提高混凝土早强效果，还能防止金属腐蚀；加入贝壳粉为多孔纤维状双螺旋体结构，不仅能够作为缩短混凝土的水化反应，缩短混凝土的凝固时间，提高早强效果，还能有效去除早强剂有机物的气味及减少混凝土的抗裂性能。
具体实施方式
15.下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
16.实施例1一种高强度混凝土早强剂，包括如下重量份数的原料：聚羧酸减水剂3.5份、硅酸钙40份、贝壳粉4份、羟丙基甲基纤维素6份、聚合氯化铝3.5份、三乙醇胺2份、硫脲1.6份、苯乙烯-马来酰亚胺共聚1.6份和乙烯基聚倍半硅氧烷0.8份。
17.所述早强剂的制备方法，包括如下步骤：s1:按照上述配比将硅酸钙、贝壳粉、聚合氯化铝、硫脲、苯乙烯-马来酰亚胺共聚和乙烯基聚倍半硅氧烷，在300r/min下搅拌10min，混合均匀；得混合物；s2:再将聚羧酸减水剂、羟丙基甲基纤维素和三乙醇胺加入至混合物中，在300r/min下搅拌5min，干燥，即得高强度混凝土早强剂。
18.实施例2一种高强度混凝土早强剂，包括如下重量份数的原料：聚羧酸减水剂4份、硅酸钙35份、贝壳粉3.8份、羟丙基甲基纤维素8份、氯化钙5份、三异丙醇胺3份、硫脲1.0份、苯乙烯-马来酰亚胺共聚1份和乙烯基聚倍半硅氧烷0.5份。
19.所述早强剂的制备方法，包括如下步骤：s1:按照上述配比将硅酸钙、贝壳粉、氯化钙、硫脲、苯乙烯-马来酰亚胺共聚和乙烯基聚倍半硅氧烷，在300r/min下搅拌10min，混合均匀；得混合物；s2:再将聚羧酸减水剂、羟丙基甲基纤维素和三异丙醇胺加入至混合物中，在300r/min下搅拌5min，干燥，即得高强度混凝土早强剂。
20.实施例3一种高强度混凝土早强剂，包括如下重量份数的原料：聚羧酸减水剂5份、硅酸钙45份、贝壳粉3份、羟丙基甲基纤维素7份、氯化钠4份、二乙醇胺3份、硫脲1.5份、苯乙烯-马来酰亚胺共聚1份和乙烯基聚倍半硅氧烷1份。
21.所述早强剂的制备方法，包括如下步骤：s1:按照上述配比将硅酸钙、贝壳粉、氯化钠、硫脲、苯乙烯-马来酰亚胺共聚和乙烯基聚倍半硅氧烷，在150r/min下搅拌10min，混合均匀；得混合物；s2:再将聚羧酸减水剂、羟丙基甲基纤维素和二乙醇胺加入至混合物中，在300r/min下搅拌5min，干燥，即得高强度混凝土早强剂。
22.实施例4一种高强度混凝土早强剂，包括如下重量份数的原料：聚羧酸减水剂3.5份、硅酸钙50份、贝壳粉4份、羟丙基甲基纤维素5份、氯化铝4.5份、三乙醇胺2.5份、硫脲0.8份、苯乙烯-马来酰亚胺共聚1.5份和乙烯基聚倍半硅氧烷0.5份。
23.所述早强剂的制备方法，包括如下步骤：s1:按照上述配比将硅酸钙、贝壳粉、氯化铝、硫脲、苯乙烯-马来酰亚胺共聚和乙烯基聚倍半硅氧烷，在200r/min下搅拌10min，混合均匀；得混合物；s2:再将聚羧酸减水剂、羟丙基甲基纤维素和三乙醇胺加入至混合物中，在300r/min下搅拌5min，干燥，即得到高强度混凝土早强剂。
24.实施例5一种高强度混凝土早强剂，包括如下重量份数的原料：聚羧酸减水剂5份、硅酸钙45份、贝壳粉4份、羟丙基甲基纤维素7份、氯化钙3份、三乙醇胺1份、硫脲2份、苯乙烯-马来酰亚胺共聚0.5份和乙烯基聚倍半硅氧烷0.5份。
25.所述早强剂的制备方法，包括如下步骤：s1:按照上述配比将硅酸钙、贝壳粉、氯化钙、硫脲、苯乙烯-马来酰亚胺共聚和乙烯基聚倍半硅氧烷，在150r/min下搅拌10min，混合均匀；得混合物；
s2:再将聚羧酸减水剂、羟丙基甲基纤维素和三乙醇胺加入至混合物中，在300r/min下搅拌5min，干燥，即得到高强度混凝土早强剂。
26.实施例6一种高强度混凝土早强剂，包括如下重量份数的原料：聚羧酸减水剂4份、硅酸钙40份、贝壳粉5份、羟丙基甲基纤维素9份、聚合氯化铝4份、三乙醇胺1.5份、硫脲1.2份、苯乙烯-马来酰亚胺共聚1份和乙烯基聚倍半硅氧烷1份。
27.所述早强剂的制备方法，包括如下步骤：s1:按照上述配比将硅酸钙、贝壳粉、聚合氯化铝、硫脲、苯乙烯-马来酰亚胺共聚和乙烯基聚倍半硅氧烷，在300r/min下搅拌10min，混合均匀；得混合物；s2:再将聚羧酸减水剂、羟丙基甲基纤维素和三乙醇胺加入至混合物中，在300r/min下搅拌5min，干燥，即得高强度混凝土早强剂。
28.对比例1一种混凝土早强剂，包括如下重量份数的原料：聚羧酸减水剂3.5份、硅酸钙40份、羟丙基甲基纤维素6份、聚合氯化铝3.5份、三乙醇胺2份、硫脲1.6份、苯乙烯-马来酰亚胺共聚1.6份和乙烯基聚倍半硅氧烷0.8份。其制备方法与实施例1相同。
29.对比例2一种高强度混凝土早强剂，包括如下重量份数的原料：聚羧酸减水剂3.5份、硅酸钙40份、贝壳粉4份、羟丙基甲基纤维素6份、聚合氯化铝3.5份、三乙醇胺2份、苯乙烯-马来酰亚胺共聚1.6份和乙烯基聚倍半硅氧烷0.8份。其制备方法与实施例1相同。
30.对比例3一种高强度混凝土早强剂，包括如下重量份数的原料：聚羧酸减水剂3.5份、硅酸钙40份、贝壳粉4份、羟丙基甲基纤维素6份、聚合氯化铝3.5份、三乙醇胺2份、硫脲1.6份和乙烯基聚倍半硅氧烷0.8份。其制备方法与实施例1相同。
31.对比例4一种混凝土早强剂，包括如下重量份数的原料：聚羧酸减水剂3.5份、硅酸钙40份、贝壳粉4份、羟丙基甲基纤维素6份、聚合氯化铝3.5份、三乙醇胺2份、硫脲1.6份和苯乙烯-马来酰亚胺共聚1.6份。其制备方法与实施例1相同。
32.对比例5一种混凝土早强剂，包括如下重量份数的原料：聚羧酸减水剂3.5份、硅酸钙40份、贝壳粉4份、羟丙基甲基纤维素6份、聚合氯化铝3.5份、三乙醇胺2份、硫脲1.6份。其制备方法与实施例1相同。
33.对比例6一种混凝土早强剂，包括如下重量份数的原料：聚羧酸减水剂3.5份、硅酸钙40份、羟丙基甲基纤维素6份、聚合氯化铝3.5份和三乙醇胺2份。其制备方法与实施例1相同。
34.对比例7一种混凝土早强剂，包括如下重量份数的原料：聚羧酸减水剂3.5份、硅酸钙40份和三乙醇胺2份组成。其制备方法与实施例1相同。
35.将上述实施例1-6及对比例1-7制得的混凝土早强剂以1.2%的掺量混合至c30普通混凝土中，在25℃
±
5℃下按照常规方法测定混凝土在1d、3d、28d和60d的抗压强度，测试结
果如表1所示。
36.表1：本发明早强剂应用在混凝土的早强性能测试结果样品1d抗压强度（mpa）3d抗压强度（mpa）28d抗压强度（mpa）实施例118.6737.2941.12实施例214.2332.2238.95实施例312.3130.1636.50实施例416.2034.6139.26实施例513.2431.8337.90实施例615.8935.6840.13对比例113.1630.5637.23对比例212.1929.8338.63对比例315.2633.1636.21对比例414.2731.6237.55对比例512.1230.2835.19对比例610.6227.6333.69对比例77.8320.3429.13从上述测试结果得知，本发明采用无机-有机早强剂相结合，可以有效弥补单一采用无机或有机早强剂的不足，并加入分散剂，能够有效改善有机和无机之间的相容性和分散性问题，通过配方的选择及配比的优化，使得各组分起到了相应的协同作用，制备的早强剂能够保证混凝土的早强效果、缩短工程时间等优点，且制备工艺简单、生产成本降低、具有良好的市场前景。
37.为了更好的测试本发明早强剂在低温或高温下的早强性能，将实施例1及对比例分别在0℃
±
5℃和50℃
±
5℃环境下测试混凝土的抗压强度，测试结果如表2。
38.表2：本发明早强剂在低温或高温下的抗压强度
样品低温1d抗压强度（mpa）低温3d抗压强度（mpa）低温28d抗压强度（mpa）高温1d抗压强度（mpa）高温3d抗压强度（mpa）高温28d抗压强度（mpa）实施例116.9234.2040.2719.2735.2138.26对比例310.1325.3736.2118.4633.3936.22对比例416.0333.1837.5514.6929.6134.89对比例59.8230.2834.1913.5528.6233.91对比例66.3118.3424.628.3723.6226.31对比例75.9012.8126.357.2118.3424.21
从上述测试结果得知，本发明加入苯乙烯-马来酰亚胺共聚物和乙烯基聚倍半硅氧烷，使得混凝土能够在低温或高温环境下抗压性能提高。
39.以上内容是结合具体的/优选的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，其还可以对这些已描述的实施例做出若干替代或变型，而这些替代或变型方式都应视为属于本发明的保护范围。

技术特征：

1.一种高强度混凝土早强剂，其特征在于：包括如下重量份数的原料：聚羧酸减水剂3-5份、硅酸钙30-50份、贝壳粉3-5份、羟丙基甲基纤维素5-10份、氯盐类化合物3-5份、有机胺类化合物1-3份、硫脲0.5-2份和分散剂1-3份。2.根据权利要求1所述的高强度混凝土早强剂，其特征在于：所述分散剂由苯乙烯-马来酰亚胺共聚物和乙烯基聚倍半硅氧烷组成。3.根据权利要求2所述的高强度混凝土早强剂，其特征在于：所述苯乙烯-马来酰亚胺共聚物和乙烯基聚倍半硅氧烷的质量比为1-3:1。4.根据权利要求1所述的高强度混凝土早强剂，其特征在于：所述氯盐类化合物包括聚合氯化铝、氯化钙、氯化钠和氯化铝中的一种或多种组合。5.根据权利要求4所述的高强度混凝土早强剂，其特征在于：所述氯盐类化合物为聚合氯化铝。6.根据权利要求1所述的高强度混凝土早强剂，其特征在于：所述有机胺类化合物包括三乙醇胺、三异丙醇胺或二乙醇胺中的一种或多种组合。7.根据权利要求6所述的高强度混凝土早强剂，其特征在于：所述有机胺类化合物为三乙醇胺。8.如权利要求1-7任一项所述的一种高强度混凝土早强剂的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：s1:按照配比将硅酸钙、贝壳粉、氯盐类化合物、硫脲和分散剂混合搅拌均匀；得混合物；s2:再将聚羧酸减水剂、羟丙基甲基纤维素和有机胺类化合物加入至混合物中，搅拌均匀，干燥，即得到高强度混凝土早强剂。9.如权利要求1-7任一项所述的一种高强度混凝土早强剂的应用，其特征在于：所述早强剂在水泥的质量掺量为1-2%。

技术总结

本发明公开了一种高强度混凝土早强剂及其制备方法，所述早强剂包括如下重量份数的原料：聚羧酸减水剂3-5份、硅酸钙30-50份、贝壳粉3-5份、羟丙基甲基纤维素5-10份、氯盐类化合物1-3份、有机胺类化合物1-3份、硫脲0.5-2份和分散剂1-3份。本发明采用无机-有机早强剂相结合，可以有效弥补单一采用无机或有机早强剂的不足，并加入分散剂，能够有效改善有机和无机之间的相容性和分散性问题，通过配方的选择及配比的优化，使得各组分起到了相应的协同作用，制备的早强剂能够保证混凝土的早强效果、缩短工程时间、减少混凝土开裂、提高混凝土的加工流动性、减少早强剂对钢筋腐蚀等优点。减少早强剂对钢筋腐蚀等优点。