[发明专利]一种水泥基材料增强剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种水泥基材料增强剂及其制备方法。

背景技术

由于我国国土面积大，东北、华北、西北地区常年冬期较长，需要掺加早强剂和早强减水剂来提高混凝土早期强度发展。华东、华南地区冬季气温降至10℃以下的施工中也常掺用早强剂和早强减水剂。混凝土构件生产中为尽早张拉钢筋、加快模板周转和台座利用率，早强型的外加剂更是普遍应用。此外，为加快混凝土工程的施工进度，早强剂的使用也很普遍。总之，早强型外加剂在实际工程中的使用，可以在改善混凝土性能，提高施工效率和节约投资成本方面发挥了重要作用。

早强剂按照化学成分可分为无机盐类、有机物类、有机类和无机物复合的复合早强剂三类。

氯盐早强剂的组成主要包括氯化钙、氯化钠、氯化铝等。合理掺加氯盐类早强剂，会对混凝土的早期强度发展有利。氯盐类早强剂是应用历史最长、应用效果最显著的早强剂品种。不过氯盐类的早强剂只准在不配刚筋的素混凝土中掺加，对于钢筋混凝土，特别是预应力钢筋混凝上，以及有金属预埋件的混凝土中，要慎重使用这类外加剂，限制Cl-含量的引入量，甚至要禁止使用。

最常用的硫酸盐早强剂为硫酸钠、硫酸钾等，其早强效果不如氯盐。硫酸盐早强剂掺量应通过实验确定，避免因钾钠离子过多引起碱集料反应破坏，同时注意预防泛碱和白化现象。

硝酸盐和亚硝酸盐均对水泥水化过程起促进作用。这些盐类不仅能作为混凝土的早强剂组分，而且可以作为混凝土防冻剂组分使用。

最常用的有机化合物早强剂为三乙醇胺，其与氯盐复合使用，早强效果更佳。常用的有机化合物早强剂还有甲酸钙、乙酸盐等，其早强效果也很显著。然而，由于这些有机盐早强剂的价格高，目前在我国还较少使用。

早强剂尽管生产和应用历史较长，但随着人们对氯离子、硫酸根离子、硝酸根离子和碱金属离子等对混凝土性能和长期稳定性潜在危害的认识程度的加深，以及绝大多数传统早强剂尽管可明显提高混凝土的早期强度，但混凝土的后期强度会有一定的降低，且会一定程度上降低混凝土的耐久性。因此，今后要着重研究开发非氯盐、非硫酸盐类、非钾钠类的增强剂，它们不仅能显著提高混凝土的早期强度，而且可以提高后期强度，以及耐久性。

发明内容

本发明的目的为提出一种水泥基材料增强剂及其制备方法。

本发明提出的水泥基材料增强剂，所述增强剂原料由甲酸和矿渣组成，通过甲酸对矿渣进行化学处理制备得到该增强剂，矿渣与甲酸的重量比为0.5：1～5.0：1，所述矿渣为水淬高炉矿渣，其比表面积为300～800m²/kg；甲酸使用浓度为5～50 wt %（重量百分比）。

本发明提出的水泥基材料增强剂的制备方法，具体步骤如下：

按原料配比，将矿渣均匀地加入到浓度为5～50wt%的甲酸溶液中，同时用机械均匀搅拌溶液，控制反应温度为20～100℃；反应时间为1～24小时，即得到含水的增强剂产品；经烘干处理，得到不含水的增强剂产品。

本发明提出的水泥基材料增强剂的使用方法，具体步骤如下：

将增强剂按水泥或胶凝材料用量的1～6%加入到水泥基材料中。若增强剂为含水的产品，则计量时应扣除其中带入的水分。

本发明增强剂具有以下优点和效果：

①      混凝土1d、3d、7d、28d和60d的抗压强度分别提高20～70%、20～60%、20～60% 15～30%和10～30%。

②      水泥基材料的抗渗性提高10～50%。

具体实施方式

下面通过实施例进一步说明本发明。

实施例1：

（1）增强剂的配比为（重量百分比）：矿渣/甲酸=1.0，

（2）甲酸浓度为10%，

（3）按原料配比，将矿渣均匀地加入到甲酸溶液中，同时用机械均匀搅拌溶液，处理反应条件：反应温度为20℃；反应时间为24小时。

将上述各制备好的增强剂按水泥用量的4.5%入混凝土，其1d、3d、7d、28d和60d抗压强度增加效果见表1。

实施例2：

（1）增强剂的配比为（重量百分比）：矿渣/甲酸=1.2，

（2）甲酸浓度为15%，

（3）处理反应条件：反应温度为40℃；反应时间为10小时。

将上述各制备好的增强剂按比例加入混凝土，其1d、3d、7d、28d和60d抗压强度增加效果见表1。

实施例3：