[发明专利]不同晶型碳酸钙纳米浆料的制备方法及其应用

说明书

本发明提供一种不同晶型碳酸钙纳米浆料的制备方法及其应用，该制备方法包括如下步骤：采用溶剂配制钙盐溶液和碳酸根溶液，并在配制的溶液中掺入表面活性剂；将配制钙盐溶液和碳酸根溶液以相同速率缓慢匀速倒入反应器中迅速反应得到混合浆液；将混合浆液静置陈化18～36h后，使用去离子水洗涤离心至混合浆液的pH为中性，得不同晶型的碳酸钙纳米浆料。本发明制备的不同晶型的碳酸钙纳米浆料作为早强剂添加到水泥基材料中，能显著提高水泥的早期强度，与未添加此纳米浆料的水泥早期强度相比，添加文石、方解石混合晶型纳米浆料后，普通硅酸盐水泥的1d抗压强度提高率高达30％。

技术领域

本发明属于建筑材料领域，具体是涉及一种制备不同晶型碳酸钙纳米浆料的方法、及该碳酸钙纳米浆料作为早强剂在不同水泥基材料中的应用。

背景技术

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。但在抢修加固工程或预制构件中，往往需要需要较高的早期强度。水泥早强剂能够加速水泥水化速度，促进早期抗压强度的发展，但往往导致中后期抗压强度出现倒缩的现象。

硫铝酸盐水泥熟料的矿物组成主要包括无水硫铝酸钙(C4A3S)、硅酸二钙(β-C2S)、铁铝酸四钙(C4AF)等矿物。硫铝酸盐水泥具有很多优异的性能，如低温水化性能和较好的抗腐蚀性能等。普通硅酸盐水泥，由硅酸盐水泥熟料、5％～20％的混合材料及适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，具有强度高、抗冻性好、干缩小，耐磨性较好、耐腐蚀性差等特性。此外，水泥基材料的应用较为广泛，如用于修复、加固等常用水灰比范围为0.3～1.5。然而在大水灰比条件下，水泥基材料所具有的早期强度较低，不能满足要求。

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。例如，李伟，朱浮声，王晓初等.纳米混凝土的制备及其干缩性能研究[J].东北大学学报(自然科学版)，2017，38(8):1173-1177，该文献是在力学性能试验中掺入1.0％纳米SiO₂，试件的抗压强度出现较大幅度上涨，在添加1.5％纳米CaCO₃时，抗压强度也出现了大幅度上升的情况。

针对目前水泥早强剂材料的不足，开发了一种既能提高早强抗压强度，且后期抗压强度不发生倒缩的纳米碳酸钙浆料。纳米碳酸钙不仅能够提供水泥水化时所需要的晶种，而且其能够与水泥的水化产物单硫型水化硫铝酸钙发生反应，更好的促进水泥的水化，具有较好的效果。碳酸钙晶型不同，与水泥水化产物发生反应的活性也不一样。经过查阅资料和文献知，目前尚无关于不同晶型碳酸钙纳米浆料作为早强剂在水泥基材料中的应用及其制备方法。

因此，本发明提供一种不同晶型碳酸钙纳米浆料的制备方法及该碳酸钙纳米浆料作为早强剂在不同水泥基材料中的应用的技术方案。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中的不足，提出一种碳酸钙纳米材料作为早强剂在水泥基材料中的应用及其制备方法。本发明制备不同晶型的碳酸钙纳米浆料并将其应用在水泥基材料中，可以显著提高水泥的早期抗压强度，解决了现有硫铝酸盐水泥和普通硅酸盐水泥在现有条件下早期强度较低，不能满足使用要求的问题。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种不同晶型碳酸钙纳米浆料的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：

1)配制溶液：采用溶剂来分别配制钙盐溶液和碳酸根溶液，并在配制的钙盐溶液和碳酸根溶液中分别掺入表面活性剂；

2)混合：将步骤1)配制的所述钙盐溶液和所述碳酸根溶液以相同速率缓慢匀速倒入反应器中迅速反应得到混合浆液；所述钙盐溶液和所述碳酸根溶液在反应器中反应时所采用的转速功率为35～50kW；

3)将步骤2)得的混合浆液静置陈化18～36h后，使用去离子水洗涤离心至混合浆液的pH为中性，得不同晶型的碳酸钙纳米浆料。