[发明专利]一种纳米水泥基晶核型早强剂及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种纳米水泥基晶核型早强剂及其制备方法和应用，按重量份计，该纳米水泥基晶核型早强剂主要由以下组分通过湿磨工艺制得：水泥：20～35份，分散剂：1～3份，缓凝剂：0.5‑1份，水：64.5～79.5份。本发明的纳米水泥基晶核型早强剂以纳米级的水泥为水泥基材料水化提供晶核，诱导其快速水化；当掺入水泥基材料中后，能够从改善孔结构以及诱导成核两个方面达到早强的目的；同时，没有引入有害离子，与水泥的相容性好，不会发生碱骨料反应、泛霜等现象。

技术领域

本发明涉及混凝土外加剂技术领域，特别涉及一种纳米水泥基晶核型早强剂及其制备方法和应用。

背景技术

混凝土早强剂是一种非常常见的混凝土外加剂，它能促进水泥早期水化，提高混凝土早期强度，现在预制混凝土装配式结构等方向对早强剂的需求很大。传统早强剂按组成可分为有机型、无机型和复合型三类。这些早强剂仍存在许多问题，如容易引起钢筋锈蚀、碱骨料反应或者泛霜等。另外，新一代早强剂为水泥水化初期提供晶核类诱导剂，会降低早期水化产物的成核势垒，使得水化产物的结晶速度加快，从而提高早期强度。

现有文献中涉及到一种晶核型混凝土早强剂，其主要成分包括聚合物、偏硅酸钠五水合物、硝酸钙四水合物等。这种早强剂的性能好，可使混凝土凝固快，脱模时间短，不易塌模，并具有一定减水效果，混凝土后期强度损失少。还有文献公开了一种石墨烯基纳米晶核类早强剂，简称nanoC-S-H@GO，其是以硝酸钙为Ca源，硅酸钠为Si源，室温下通过原位沉淀反应将C-S-H纳米晶核负载于氧化石墨烯上。

可以看出，现有技术存在工艺复杂、成本高等问题，且没有对早强剂与混凝土的相容性问题未给出指导。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出纳米水泥基晶核型早强剂的制备方法，以解决现有纳米基晶核型早强剂与混凝土相容性不好的问题。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种纳米水泥基晶核型早强剂，按重量份计，所述纳米水泥基晶核型早强剂主要由以下组分通过湿磨工艺制得：水泥：20～35份，分散剂：1～3份，缓凝剂：0.5-1份，水：64.5～79.5份。

可选的，缓凝剂为柠檬酸钠、葡萄糖酸钠以及酒石酸钠中的一种或几种。

可选的，所述纳米水泥基晶核型早强剂的中值粒径为50-100nm。

可选的，所述分散剂为通过以下方法制备得到的分散剂：

将丙烯酸与甲基丙烯磺酸钠混合后溶于水配制成水溶液，向所述水溶液中加入过硫酸盐和巯基乙酸，搅拌并在一定温度下加热一段时间，即得分散剂。

可选的，所述丙烯酸与所述甲基丙烯磺酸钠的质量比为1∶(1.5-2)，所述过硫酸盐的质量为所述丙烯酸与所述甲基丙烯磺酸钠的总质量的0.1-0.2％，所述巯基乙酸的质量为所述丙烯酸与所述甲基丙烯磺酸钠的总质量的1-1.2％。

可选的，所述加热的加热温度为35℃～60℃，加热时间为1-2h。

本发明的第二目的在于提供一种上述纳米水泥基晶核型早强剂的制备方法，包括步骤：

将所述水泥、所述分散剂、所述缓凝剂和所述水混合后，研磨，即得所述纳米水泥基晶核型早强剂。

可选的，所述研磨中研磨体为氧化锆研磨体，且所述氧化锆研磨体的质量为所述水泥的质量的4～6倍。

可选的，所述研磨中研磨体的级配为：(2.0～2.5mm)∶(1.4～1.7mm)∶ (0.6～0.8mm)＝1∶1∶2。

本发明的第三目的在于提供一种上述纳米水泥基晶核型早强剂在水泥基材料中的应用，在该应用中，所述水泥基材料包括水泥；所述纳米水泥基晶核型早强剂的用量为所述水泥的用量的0.25％～4.0％。