[发明专利]一种减水剂/双金属氢氧化物复合物及其制备方法和用途

说明书

本发明公开了一种高分散减水剂/双金属氢氧化物复合物，其包括层状双金属氢氧化物和吸附在层状双金属氢氧化物表面的阴离子型减水剂，所述层状双金属氢氧化物的颗粒直径尺寸为15‑30nm，厚度约为0.8‑3nm，减水剂/层状双金属氢氧化物复合物的直径尺寸为30‑100nm，厚度为2‑5nm。先利用微通道反应器制备表面洁净的超薄类水滑石纳米片，然后将阴离子减水剂仅仅吸附在双金属氢氧化物纳米片表面，从而制得具有仍然具有超薄结构的复合物。该技术制备条件温和，所得减水剂/双金属氢氧化物在水中呈高分散状态，作为早强剂时，可以降低纳米颗粒和水泥之间的表面张力，增加水泥的水化程度，从而提高混凝土的早期强度。

技术领域：

本发明属于无机材料制备技术领域，涉及一种高分散减水剂/双金属氢氧化物复合物的制备方法及用途，通过控制阴离子减水剂仅仅吸附在双金属氢氧化物纳米片表面形成具有超薄结构的复合物，作为水泥早强剂提高水泥的早强性能。

背景技术：

混凝土由于相对廉价，材料易得，施工方便使得包括房屋建筑工程、路桥工程、水利工程等几乎所有建筑工程都离不开其参与。但在混凝土的应用过程中存在早期需要养护、固化后容易出现裂缝等实际问题。早强剂是可以加速混凝土早期强度发展的外加剂，主要作用是缩短养护工期，加快工程进度，提高工程作业的周转率，主要作用机理是加速水泥水化速度，加速水化产物的早期结晶和沉淀，从而促进混凝土早期强度的发展。目前我国现有的早强剂主要有无机类早强剂、有机类早强剂、复合型早强剂。无机类主要包括：氯盐类、硝酸盐类、硫酸盐类、碳酸盐类早强剂，但存在容易引起混凝土的泛霜、碱-骨料反应以及侵蚀，混凝土后期强度降低、韧性降低；有机类早强剂常见的主要有三乙醇胺(简称TEA)、三异丙醇胺(简称TP)、二乙醇胺、以及一些有机盐如甲酸盐、乙酸盐、丙酸盐等。最常用的有机类早强剂是三乙醇胺，常与其他早强剂复合使用。在实际工程应用中由于掺量很少，最佳掺量不易准确掌握，容易造成混凝土的缓凝。而且三乙醇胺等有机胺类早强剂不宜用于蒸汽蒸压养护的混凝土中。为综合多种早强剂及其他混凝土外加剂的特殊功能，将多种成分复合使用是提高混凝土性能的一种措施。

在混凝土技术领域，种子晶体技术已被人们所知很多年，但直到现在成功的例子也不多。作为晶核型早强剂，水合硅酸钙(C-S-H)可以作为种子晶体加速水泥水化得到了大量的关注。C-S-H是片状粒子，比表面积较大，与水泥颗粒接触面积较大，能够形成具有内锁结构的晶体而提高混凝土的强度，但是其在水泥通常的pH值条件下(约为13)C-S-H表面的硅醇基去质子化而携带负电荷，同时吸附水泥溶液中的Ca²⁺，使得其表面电荷降低，颗粒之间由于吸引力的增强而产生聚集，导致其丧失促进水化的作用。所以，可控制备稳定的胶体分散液是解决其作为高效晶核型早强剂的关键技术。L.Nicoleau等利用亲水性磷酸盐化的梳状减水剂控制C-S-H的聚集，得到了不规则形状的C-S-H，在垂直于片层的方向上没有堆积，但在边-边方向上，片层之间还是发生了聚集。德国慕尼黑工业大学Plank教授课题组研究发现，将不同分子量的阴离子PCE与Na₂SiO₃、Ca(NO₃)₂共沉淀，C-S-H-PCE复合物，在C₃S和C₂S的水化方面表现出一定的种子效应，但其粒径分布范围宽且不可控，影响了水化程度。