[发明专利]一种尺寸可控型纳米复合早强剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种尺寸可控型纳米复合早强剂及其制备方法，向十六烷基三甲基溴化铵水溶液中加入早强型聚羧酸减水剂水溶液，搅拌均匀，得到预分散混合溶液；所得预分散混合溶液在搅拌和水浴条件下，加入硅酸钠水溶液和硝酸钙水溶液，硅酸钠水溶液和硝酸钙水溶液加入完成后继续反应1～2d，进行共沉淀反应，在共沉反应过程中控制体系的pH值维持在11～13之间；将得到的反应体系减压蒸馏去除溶剂，冷冻干燥，水洗后，再次冷冻干燥，即得。本发明制备得到的尺寸可控型纳米复合早强剂平均尺寸能够控制在200nm以下，分散性较好，可以作为水泥水化产物C‑S‑H凝胶的晶核生长促进剂，从而提高水泥硬化浆体的早期强度。

技术领域

本发明涉及混凝土添加剂领域，具体涉及一种尺寸可控型纳米复合早强剂及其制备方法。

背景技术

近年来纳米技术的发展给传统水泥行业带来了技术创新和产业转型。纳米材料应用于水泥基材料中可以显著地提高水泥基材料的水化速率、强度、耐久性、孔结构等一系列性能。水泥基胶凝材料硬化体中C-S-H凝胶约占70％以上，若掺加矿粉等辅助胶凝材料，则凝胶的含量更高；低钙或贫钙的硅铝体系胶凝材料中几乎全部为凝胶。C-S-H凝胶的快速生成有助于胶凝材料机械强度的快速发展。

许多学者利用合成的C-S-H凝胶颗粒作为晶种来促进水化体系中C-S-H凝胶的生成并提升水泥水化性能。尽管合成的C-S-H能够在一定程度上促进水泥的水化，然而大多数实验研究中缩合成的C-S-H均为微米级，且当C-S-H凝胶达到纳米尺度时，此时的颗粒具有较高的比表面积和表面能，很容易团聚。经典成核理论表明，水化产物的成核和加速取决于所加入细颗粒的总表面积，团聚这一缺陷将会极大地限制纳米C-S-H凝胶在胶凝材料中的有效性发挥，导致其在低掺量尤其是低于1wt.％的时候，提升效果非常不明显。石磊等(Concrete 2013(11):101-104,107.)研究了利用水热法合成不同钙硅比为1.2的C-S-H凝胶(比表为68.94mm²/g)对水泥水化性能的影响，发现掺量为5wt.％时，甚至会降低水泥水化3d的放热总量，而掺量为1-5wt.％之间，水泥砂浆强度变化不大。Land等(Cement andConcrete Composites 2015,57:64-67.)展开了粉磨法获得的纳米级硬硅钙石型C-S-H(420nm，280mm²/g)和托勃莫来石型C-S-H(630nm，198mm²/g)对硅酸盐水泥的水化控制研究，发现两种类型的C-S-H在掺量低于1wt.％时对水泥水化放热无明显作用，硬硅钙石型C-S-H掺量大于4wt.％时促进作用明显，而托勃莫来石型C-S-H掺量大于10wt.％时促进作用明显。