一种纳米水化硅酸钙晶核早强剂及其制备方法与流程

1.本发明属于材料领域，具体涉及一种纳米水化硅酸钙晶核早强剂及其制备方法。

背景技术：

2.随着我国基础建设的推进混凝土预制构件的需求日益增大。预制构件生产过程中提高强度增长速度,可以加快模具周转,提高生产效率。构件厂通常采用高温蒸压养护和添加早强剂的方法来提高模具周转速度。高温蒸压养护能耗高,不利于节能减排。筛选合适的早强剂成为提高预制构件生产效率,降低能耗的优选技术途径。
3.以无机类、有机类为主的早强剂多年来应用普遍,但存在诸多弊端,常引起混凝土工作性及耐久性的降低,如三乙醇胺类早强剂用量不易控制,且过掺易造成超缓凝或快凝；含氯早强剂易引起钢筋腐蚀；硫酸盐类早强剂使水泥石中大孔含量提高,导致混凝土的抗渗性和耐腐蚀性降低。
4.晶核型早强剂于水泥水化初期提供晶核类诱导剂,降低水泥水化产物的成核势垒,加快水化产物的水化过程,进而提高水泥基材料的早期强度，并且掺入的晶种型早强剂一般为与水泥水化产物同一体系的物质，不存在引起钢筋锈蚀，后期强度倒缩严重等风险，因此，研发晶核型早强剂改善混凝土的力学性能，如防止强度倒缩，提高弹性模量，提高混凝土的耐久性等等，对水泥混凝土制品的发展及快速施工的和低温负温混凝土工程技术的提高有重要意义。

技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种纳米水化硅酸钙晶核早强剂及其制备方法，以未中和的聚丙烯酸为分散剂并作为底料，分别加入氧化钙和硅盐，聚丙烯酸与氧化钙，生成聚丙烯酸钙，与聚丙烯酸结合的钙与硅盐接触后生产chs，聚丙烯酸可以进一步与氧化钙反应，由于采用未中和的聚丙烯酸作为分散剂可以大大提高钙的过饱和度，促进生成的纳米chs粒径更小和更均匀。
6.本发明具体技术方案如下：
7.一种纳米水化硅酸钙晶核早强剂的制备方法，包括以下步骤：
8.1)在高速剪切机加入水、氧化钙和聚丙烯酸，进行搅拌；
9.2)在搅拌条件下，开始同时滴加硅盐溶液，滴加完成后，持续搅拌，静置，除掉沉淀物，即可得到纳米水化硅酸钙晶核早强剂。
10.步骤1)中所述搅拌，转速为1000-3000rpm/min；
11.步骤2)中滴加时间为1-8h；
12.步骤2)中持续搅拌10min-30min；
13.所述的氧化钙和硅盐溶液中的硅盐的摩尔比为1：1.0-1.5；
14.所述的氧化钙为氧化钙粉体，粒径＜300μm；
15.所述硅盐溶液的质量分数为10-40％；
16.所述硅盐为九水偏硅酸钠或五水偏硅酸钠；
17.所述的聚丙烯酸的分子量为3000-5000；丙烯酸聚合完成制得聚丙烯酸之后，未用氢氧化钠中和的产品；
18.所述氧化钙、硅盐、聚丙烯酸和水的质量比百分比为分别为：
19.氧化钙：1-10％；
20.硅盐：10-40％；
21.聚丙烯酸：0.2-1％；
22.其余为水；
23.水包括配置硅盐溶液所用的水。
24.本发明提供的一种纳米水化硅酸钙晶核早强剂，采用上述制备方法制备得到。
25.本发明所述的纳米水化硅酸钙晶核早强剂在水泥或混凝土中掺量的1-10wt％，能够提高。
26.纳米水化硅酸钙主要采用硝酸钙和硅酸钠通过化学合成的方法制备，生产成本较高，限制其应用。而本发明以未中和的聚丙烯酸为分散剂并作为底料，同时分别加入氧化钙和硅盐，丙烯酸与氧化钙，生成聚丙烯酸钙，与聚丙烯酸结合的钙与硅盐接触后生产chs(纳米离子)，聚丙烯酸可以进一步与氧化钙反应，由于溶液中用钙离子始终与分散剂的聚丙烯酸的量保持恒定，可以有效抑制纳米硅酸钙粒子的长大，促进生成的纳米chs粒径更小和更均匀。另外，氧化钙来源广泛，可极大的降低生产成本；显著提高水泥和混凝土早期强度，并不会引起后期强度倒缩。
具体实施方式
27.下实施例所用的氧化钙为氧化钙粉体，粒径＜300um；聚丙烯酸的分子量为3000-5000。
28.实施例1
29.一种纳米水化硅酸钙晶核早强剂的制备方法，包括以下步骤：
30.1)在高速剪切机加入100份水、100份氧化钙和5份聚丙烯酸，进行搅拌，转速1000rpm；
31.2)在搅拌条件下，开始同时滴加质量分数为26.32％的1900份九水偏硅酸钠溶液，1h滴加完成后，持续搅拌10min，静置，除掉沉淀物，即可得到纳米水化硅酸钙晶核早强剂。
32.实施例2
33.1)在高速剪切机加入200份水、100份氧化钙和8份聚丙烯酸，进行搅拌，转速2000rpm；
34.2)在搅拌条件下，开始同时滴加质量分数32.85％的1370份五水偏硅酸钠溶液，4h滴加完成，持续搅拌20min，静置，除掉沉淀物，即可得到纳米水化硅酸钙晶核早强剂。
35.实施例3
36.一种纳米水化硅酸钙晶核早强剂的制备方法，包括以下步骤：
37.1)在高速剪切机加入300份水、100份氧化钙和20份聚丙烯酸，进行搅拌，转速3000rpm；
38.2)在搅拌条件下，开始同时滴加质量浓度29.4％的1700份五水合硅酸钠溶液，8h
滴加完成后，持续搅拌30min，静置，除掉沉淀物，即可得到纳米水化硅酸钙晶核早强剂。
39.将以上3个实施例制备的纳米水化硅酸钙晶核早强剂按照掺杂量1wt％用于水泥中，以未加入纳米水化硅酸钙晶核早强剂的水泥为空白对照，对性能进行测试，结果如表1。
40.表1各实施例用于水泥中性能评价
[0041][0042]
从表1可以看出，本发明纳米水化硅酸钙晶核早强剂用于水泥，显著提高水泥和混凝土早期强度，并不会引起后期强度倒缩。

技术特征：

1.一种纳米水化硅酸钙晶核早强剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：1)在高速剪切机加入水、氧化钙和聚丙烯酸，进行搅拌；2)在搅拌条件下，开始同时滴加硅盐溶液，滴加完成后，持续搅拌，静置，除掉沉淀物，即可得到纳米水化硅酸钙晶核早强剂。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤1)中所述搅拌，转速为1000-3000rpm/min。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤2)中滴加时间为1-8h。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤2)中持续搅拌10min-30min。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的氧化钙和硅盐溶液中的硅盐的摩尔比为1：1.0-1.5。6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的氧化钙为氧化钙粉体，粒径＜300μm。7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述硅盐溶液的质量分数为10-40％。8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的聚丙烯酸的分子量为3000-5000。9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述氧化钙、硅盐溶液中的硅盐、聚丙烯酸和水的质量百分比为：氧化钙：1-10％；硅盐：10-40％；聚丙烯酸：0.2-1％；其余为水。10.一种权利要求1-9任一项所述制备方法制备的纳米水化硅酸钙晶核早强剂。

技术总结

本发明提供了一种纳米水化硅酸钙晶核早强剂及其制备方法，制备方法为：1)在高速剪切机加入水、氧化钙和聚丙烯酸，进行搅拌；2)在搅拌条件下，开始同时滴加硅盐溶液，滴加完成后，持续搅拌，静置，除掉沉淀物，即可得到纳米水化硅酸钙晶核早强剂。聚丙烯酸为分散剂并作为底料，同时分别加入氧化钙和硅盐，聚丙烯酸与氧化钙，生成聚丙烯酸钙，与聚丙烯酸结合的钙与硅盐接触后生产CHS，聚丙烯酸可以进一步与氧化钙反应，由于采用未中和的聚丙烯酸作为分散剂可以大大提高钙的过饱和度，促进生成的纳米CHS粒径更小和更均匀。另外，氧化钙来源广泛，可极大的降低生产成本。可极大的降低生产成本。