[发明专利]一种纳米C-S-H凝胶超早强剂及其制备方法

说明书

一种纳米C‑S‑H凝胶超早强剂，包括如下重量份组分，聚醚大单体30‑50份；不饱和酸3‑6份；早强单体0.5‑2份；链转移剂0.1‑0.3份；引发剂0.4‑1份；水40‑70份；本发明通过严格的控制钙源硅源比例、浓度，加入的早强型聚羧酸减水剂的用量、浓度及pH值，醇胺用量以及合成过程中转速、温度及滴加时间，制备得到包含表面吸附和具有插层结构的C‑S‑H的纳米薄片，这些纳米薄片通过将结晶中的自由活化能降低到零，从而促进晶体生长，极大地加速混凝土中硅酸盐水泥中C3S(硅酸三钙)、C2S(硅酸二钙)的水化，从而提高了混凝土的早期强度。

技术领域

本发明涉及混凝土外加剂领域，特别涉及一种纳米C-S-H凝胶超早强剂及其制备方法。

背景技术

随着混凝土技术的不断发展和完善，混凝土作为常用的建筑基础材料之一，在越来越多的领域得到广泛的应用，与此同时，对混凝土的性能也提出了越来越高的要求。

和易性优良、易于泵送施工、高强、高耐久性以及超早强等性能受到越来越多的关注。早强、超早强混凝土在公路、桥梁、港口、预应力高强管桩等工程的施工以及维修加固中具有广泛的市场应用前景。随着住房商品化的不断推进，也促使早强、超早强混凝土快速发展。在传统的混凝土设计中，通常采用降低单方用水量、提高水泥的强度等级、增加单方混凝土中胶凝材料的使用量以及改善砂石料的质量等手段提高混凝土强度。但随着资源的日益枯竭以及环保要求的不断提高，需要不断地发展新技术来解决混凝土的早强问题。混凝土外加剂的出现，尤其是高性能聚羧酸减水剂的发明在很大程度上提高了混凝土性能，促进了混凝土技术不断发展。众所周知，聚羧酸减水剂具有掺量低、减水率高、适应性广、坍落度损失小以及混凝土耐久性优异的特点。但在具备优异性能的同时，聚羧酸系减水剂也显著延缓了水泥的水化，影响了早期强度的发展，限制了其在冬季和寒冷环境下的使用，尤其是在预制构件时，缓凝作用使得生产周期加长，延长了蒸养时间，增加了养护能耗，降低了生产效率。

随着我国住宅产业化及基础建设的快速推进，混凝土预制构件的需求量日益增大。而大型构件厂通常采用高温蒸压养护来提高早期强度，但传统的高温蒸养不仅能耗成本极高，且生产周期较长，生产效率仍处于较低的水平。添加早强剂也是提高水泥早期强度的常用方法之一。但该方法的主要缺陷在于：如大量使用了含氯盐、硫酸盐类等无机盐类早强剂，常常容易引起钢筋腐蚀、混凝土抗渗性、耐久性降低；如三乙醇胺类早强剂用量难以控制，过掺则容易造成超缓凝现象。

因此，如何设计一种具有更高早期强度的混凝土添加剂，是本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种纳米C-S-H凝胶超早强剂及其制备方法，该超早强剂早强效果突出，可大幅度提高混凝土6-12小时的强度发展，6-12小时前的早期强度可达到普通聚羧酸高性能减水剂的3-4倍，且后期强度不会受到影响。

本发明的技术方案是：一种早强型聚羧酸减水剂，包括如下重量份组分：

聚醚大单体 30-50份；

不饱和酸 3-6份；

早强单体 0.5-2份；

链转移剂 0.1-0.3份；

引发剂 0.4-1份；

水 40-70份；

所述聚醚大单体为分子量为2400-5000的甲基烯基聚氧乙烯醚和/或异丁烯醇聚氧乙烯醚，所述不饱和酸为丙烯酸、甲基丙烯酸、富马酸中的任一种或几种混合，所述早强单体为丙烯酰胺和/或2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸，所述链转移剂为巯基乙醇，所述引发剂为30wt％浓度的过氧化氢水溶液、抗坏血酸。

过氧化氢、抗坏血酸的质量比为2：1。

进一步的，早强型聚羧酸减水剂包括如下重量份组分：