[发明专利]用于抑制碱-骨料反应的L-A-S-H纳米凝胶前驱体及制备方法与应用

说明书

本发明公开用于抑制碱‑骨料反应的L‑A‑S‑H纳米凝胶前驱体及制备方法与应用。按质量份计，所述L‑A‑S‑H纳米凝胶前驱体由包括以下的组分制成：氢氧化锂15～30份；纳米二氧化硅20～40份；纳米氧化铝20～35份；去离子水500～1000份；无水乙醇100～200份。本发明采用水热合成法制备，制备方法成熟稳定、反应过程简单、操作方便、能耗低、易于处理、无二次污染。本发明的L‑A‑S‑H纳米凝胶前驱体能有效抑制混凝土碱‑骨料反应的发生，还能有效抑制混凝土内部微裂缝的发展，而且也可以对已发生碱‑骨料反应的部位起到修复作用，使其尺寸保持稳定，对混凝土耐久性的提升具有重要意义。

技术领域

本发明涉及抑制碱-骨料反应研究的技术领域，尤其涉及一种用于抑制碱-骨料反应的L-A-S-H纳米凝胶前驱体及制备方法与应用。

背景技术

碱-骨料反应引起的有害膨胀、开裂是引起混凝土大坝老化的最主要动因之一，其已知潜伏期可长达60年(英国Meantwrog大坝)，被誉为混凝土的“癌症”。对于这种由于骨料在碱性体系中不稳定生成膨胀性凝胶，进而引起混凝土开裂、耐久性衰退的现象，全世界范围内尚无有效解决办法，主要以预防为主。迄今国际混凝土工程界对预防碱-骨料反应损害有六种措施，其出发点为从控制碱-骨料反应物的含量(碱、活性硅、水)及提供反应空间两方面出发，分别为控制水泥碱含量、控制混凝土碱含量、使用非碱活性骨料、用火山灰质掺和料及水淬矿渣、掺用引气剂、隔绝水及空气来源。

对于用矿物掺合料抑制碱-骨料反应，各国混凝土工程大量试验和应用实践证明，在含有硅酸质碱活性骨料的混凝土中选择性使用掺合料可以对碱-骨料反应起到相当有效的缓解抑制作用。这类掺合料包括火山灰、粉煤灰、矿渣、锂硅粉、偏高岭乃至沸石。当综合使用矿物混合材、无机外加剂和纤维材料抑制碱骨料反应，发现粉煤灰的掺加量为25％以上，硅灰的掺加量为20％以上，偏高岭土的掺加量为15％以上时，抑制效果较好；聚丙烯纤维的掺加量超过0.75kg/m³时，对碱骨料反应能起到较好的抑制效果；锂盐溶液的掺加量为0.1％以上时，可以将试样规定龄期的膨胀率限制在0.1％以下，即可以有效抑制碱骨料反应。其中锂盐类的矿物掺合料，可以通过Li⁺取代碱骨料反应产物中的K⁺和Na⁺，生成非膨胀性的锂硅酸凝胶L-S-H，因而有效地阻碍了试样的膨胀，起到了抑制试件碱骨料反应的作用。但是，现有的锂盐碱骨料抑制剂所起到的抑制碱骨料反应的效果有限，且锂盐抑制剂的大量添加还会导致水泥砂浆强度的降低。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种用于抑制碱-骨料反应的L-A-S-H纳米凝胶前驱体及制备方法与应用，旨在解决现有锂盐碱骨料抑制剂中，抑制水泥浆体膨胀能力不足以及影响浆体强度发展的问题。

本发明的技术方案如下：

一种用于抑制碱-骨料反应的L-A-S-H纳米凝胶前驱体，其中，包括组分：Li₂O、Al₂O₃、SiO₂和H₂O。

可选地，按质量份计，所述L-A-S-H纳米凝胶前驱体由包括以下的组分制成：

一种本发明所述的用于抑制碱-骨料反应的L-A-S-H纳米凝胶前驱体的制备方法，其中，包括以下步骤：

将去离子水、纳米二氧化硅、纳米氧化铝和氢氧化锂按顺序倒入罐体中，进行超声分散；

分散完成后将罐体密封，进行水浴加热并搅拌，温度设置为60～95℃，时间设置为1～6h；

水浴完成后将罐体取出，用无水乙醇和去离子水对产物进行洗涤及过滤，将滤饼烘干、研磨，得到L-A-S-H纳米凝胶前驱体。

可选地，所述进行超声分散的步骤，具体为：每次加入粉体后均超声分散5-10min。