[发明专利]一种水化铝硅酸钙纳米晶核早强剂及其制备方法

说明书

本发明公开一种水化铝硅酸钙纳米晶核早强剂及其制备方法，该制备方法包括以下步骤：将钙源的水溶液、硅源的水溶液和铝源的水溶液滴加至聚羧酸减水剂分散液中，调节pH至10.0～13.5，并进行搅拌反应，得到水化铝硅酸钙纳米晶核早强剂。本发明的水化铝硅酸钙纳米晶核早强剂颗粒尺寸小、分散稳定性好，且能大幅提高水泥基材料的早期水化与力学行为，具有很好的应用前景；本发明的水化铝硅酸钙纳米晶核早强剂的制备方法通过将钙源的水溶液、硅源的水溶液和铝源的水溶液按照特定的摩尔比、在特定的温度和pH条件下与聚羧酸减水剂混合，进行搅拌反应，制备过程简单、无需经过洗涤、干燥、超声分散等后续工艺，适于大规模生产。

技术领域

本发明涉及混凝土外加剂技术领域，具体涉及一种水化铝硅酸钙纳米晶核早强剂及其制备方法。

背景技术

混凝土制品以及装配式建筑因其精细化、模块化、高效率等优势已成为我国许多重大工程的重要实施手段。然而，混凝土材料在满足社会对基础设施建设需要的同时，也对环境造成了巨大负荷。与此同时，我国在冶金、化工、煤炭、电力、建筑等行业中排放的固体废弃物的堆存量也在逐年增加。这些大宗固体废弃物不仅占用大量土地资源，而且还对环境、水体造成了严重的污染。为了解决这个问题，人们将这些大宗固体废弃物作为矿物掺和料的形式用于建筑材料中，取得了很好的经济价值和社会效益。

然而，将工业固体废弃物作为矿物掺合料也存在一些缺点，如掺量较大时将导致混凝土制品早期强度发展缓慢，难以满足现今建筑行业对施工速度以及模具周转效率的要求。目前，针对混凝土制品早期强度提升手段，最普遍的做法是对水泥基材料通过一定时间的蒸汽(压)养护或加入早强型外加剂，如氯化钙，硫酸钠，三乙醇胺，三异丙醇胺等。这些早强常规手段虽然可以在很短的时间内快速提高大掺量工业固体废弃物水泥基材料的早期水化及强度发展，但也会导致水泥基材料后期强度倒缩，结构耐久性差等缺陷以及蒸汽(压)养护能耗大、不够环保等问题。

近年来，利用人工合成的水化硅酸钙纳米晶核作为一种新型、高效的早强手段用于提高大掺量矿物掺合料(矿粉、粉煤灰、煅烧黏土等)的水泥基材料早期强度引起了大家的重视。中国专利CN201810226554.1公布了一种利用矿物掺合料表面原位生长水化硅酸钙的方法，但该方法制得的矿物掺合料表面原位生长的水化硅酸钙在合成过程中并未加入分散剂，颗粒尺寸大，分散稳定性不佳，作为晶核材料时对水泥基材料早期强度提升的作用效果并不显著。

发明内容

本发明的目的在于克服上述技术不足，提出一种水化铝硅酸钙纳米晶核早强剂及其制备方法，解决现有技术中利用钙质、硅质原料制备水化硅酸钙纳米晶核时存在的颗粒尺寸较大、易团聚、对大掺量矿物掺合料水泥基材料早期抗压强度提升效果不佳的技术问题。

为达到上述技术目的，本发明的第一方面提供了一种水化铝硅酸钙纳米晶核早强剂的制备方法，包括以下步骤：

将钙源的水溶液、硅源的水溶液和铝源的水溶液滴加至聚羧酸减水剂分散液中，调节pH至10.0～13.5，并进行搅拌反应，得到水化铝硅酸钙纳米晶核早强剂。

本发明的第二方面提供了一种水化铝硅酸钙纳米晶核早强剂，该水化铝硅酸钙纳米晶核早强剂通过本发明第一方面提供的水化铝硅酸钙纳米晶核早强剂的制备方法得到。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明提供的水化铝硅酸钙纳米晶核早强剂与不加铝源的水化硅酸钙纳米晶核相比颗粒尺寸显著降低、分散稳定性显著提高，且能大幅提高大掺量矿物掺合料的水泥基材料的早期水化与力学行为，实现水泥基材料免蒸养脱模，模具周转周期大幅提高，具有很好的应用前景。

本发明提供的水化铝硅酸钙纳米晶核早强剂的制备方法通过将钙源的水溶液、硅源的水溶液和铝源的水溶液按照特定的摩尔比、在特定的温度和pH条件下与聚羧酸减水剂混合，进行搅拌反应，有利于减小水化铝硅酸钙纳米晶核的团聚、提高了水化铝硅酸钙纳米晶核的颗粒尺寸，制备过程简单、无需经过洗涤、干燥、超声分散等后续工艺，适于大规模生产。