[发明专利]纳米C-S-H凝胶浆料的制备方法及其在水泥基材料中的应用

说明书

本发明提供一种纳米C‑S‑H凝胶材料的制备方法及其在水泥基材料中的应用，该种纳米材料的制备方法包括如下步骤：采用溶剂来分别配制硅酸盐溶液、钙盐溶液和碱溶液；将配制的上述三种溶液以相同速度泵入全返混爆发式成核反应器中迅速反应2‑3min得到混合浆液；转入反应釜中，于50～80℃下反应5min～11520min；反应结束后离心洗涤至中性，制得纳米C‑S‑H凝胶浆料，将纳米C‑S‑H凝胶材料作为早强剂在水泥基材料中应用。本发明从简单的原料及晶化时间出发，简便、高效、经济性地合成纳米C‑S‑H凝胶浆料并将其作为早强剂添加到水泥基材料中，具有操作简单、反应条件温和、环境友好等优点，且适宜于规模化制备。

技术领域

本发明属于建筑材料领域，具体是涉及一种纳米C-S-H凝胶浆料的制备方法、及该纳米C-S-H凝胶浆料作为早强剂在水泥基材料中的应用和制备方法。

背景技术

目前国内特种水泥，包括硫铝酸盐水泥，高水材料、高铝水泥、铁铝水泥等等，这类水泥价格一般较高，生产的地域性较强，故很难广泛应用。而普通硅酸盐水泥较特种水泥成本低，原料来源广泛，具有广泛应用的可能，但因其早期强度低尚且不能满足一些工程的需求，故需要对其进行改性以满足特殊施工条件的要求。

近年来，越来越多的学者将具有纳米结构的材料应用于建筑领域来提高诸如强度、耐久性等方面的性能。纳米材料由于高的比表面能更容易作为水化产物的成核位，从而促进水泥水化产物的进行。常用的纳米材料有纳米SiO₂、纳米CaCO₃等，例如，赵延明(赵延明.纳米材料对水泥净浆体系的影响及作用机理研究[D].沈阳大学，2017.)在力学性能试验中掺入1.0％纳米SiO₂，相对于普通试件而言其3d的抗压强度提高了9.72％；在添加1.5％纳米CaCO₃时，相对于普通试件而言其3d的抗压强度提高了9.84％。

依据晶体成核理论，与水泥水化产物具有相同结构的晶种材料能够较好的促进水化产物的生成。水泥硬化浆体实际上是由C-S-H凝胶为主凝聚而成的初级纳米材料，因此，通过人工合成纳米C-S-H晶种材料来促进水泥水化反应的进行具有很好的应用价值和发展潜力，且C-S-H晶种的特性如粒径、形貌、钙硅比等均会影响其增强能力。目前有很多学者对C-S-H的合成做了研究，如Jin feng Sun等(Sun J，Qian B，Xu Z，et al.Effects ofsynthetic C-S-H/PCE nanocomposites on early cement hydration[J].Construction& Building Materials，2017，140：282-292.)采用共沉淀法在磁力搅拌下养护7d，冷冻干燥48h水洗后再次冷冻干燥48h来合成C-S-H/PCE纳米复合粒子；王宏霞利用硅酸钠和硝酸钙的混合物，养护7d得到C-S-H(王宏霞.掺杂有机大分子水化硅酸钙的结构及键合原理[D].中国建筑材料科学研究院，2005.)；叶家元利用硅酸钠和硝酸钙的混合物在60℃下养护7d来合成C-S-H(叶家元.水化硅酸钙的微观结构特征及其结构模拟[D].中国建筑材料科学研究总院，2007.)，可以发现，目前C-S-H晶种的合成时间都在7d以上，这严重制约了C-S-H的工业化应用。

因此，为了克服现有技术中出现的上述技术问题，本发明提供一种纳米C-S-H凝胶浆料的制备方法、及该纳米C-S-H凝胶浆料作为早强剂在水泥基材料中的应用和制备方法的技术方案。

发明内容

本发明的目的是克服上述现有技术中不足，高效制备纳米C-S-H凝胶浆料，提出一种纳米C-S-H凝胶浆料的制备方法及其在水泥基材料中的应用。本发明制备纳米C-S-H凝胶浆料应用在水泥基材料中，可以显著提高水泥的抗压强度，解决了现有普通硅酸盐水泥在早期强度发展中抗压强度不能满足施工条件的问题。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种纳米C-S-H凝胶材料的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：