[发明专利]一种适用于低温环境下的纳米晶种超早强剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种适用于低温环境下的纳米晶种超早强剂及其制备方法，按质量百分数计，所述纳米晶种超早强剂由以下组分制成；钙源10‑20％、硅源5‑10％、高稳定性悬浮分散剂0.5‑1.5％、辅助早强剂5‑10％和pH值调节剂0.05‑0.1％，余量为水及不可避免的杂质；其中，所述辅助早强剂是在C‑S‑H前驱体形成后再加入，最终形成所述纳米晶种超早强剂。本发明的纳米晶种超早强剂具有可操作性强、适合批量生产的特点，产品在低温环境中对混凝土的工作性能影响小、早期强度提升明显、后期强度无倒缩，对提高预制构件冬季生产效率方面具有很高的应用价值，克服了现有早强剂的性能缺陷及低温下早强效果较差的问题。

技术领域

本发明涉及混凝土外加剂技术领域，特别涉及一种适用于低温环境下的纳米晶种超早强剂及其制备方法。

背景技术

当前商品混凝土行业关于早强混凝土的应用更多的集中于预制构件中，并且随着我国基础建设的推进，建筑预制率要求在逐年增加，早强混凝土在预制构件中的应用也会越来越广。为了提高生产效率，预制构件厂通常使用早强混凝土或在浇筑完成后进行采用蒸汽养护的方式来提高构件的早期强度，使之尽快达到标准的脱模强度要求，通过加速模具的周转速率来增加生产利润。其中蒸汽养护前期设备资金投入大，能耗高，对环境有一定的污染。同时混凝土试块在高温蒸汽养护下会使水泥水化的晶体尺寸粗大，耐久性下降，存在强度倒缩的风险，导致构件产生表面裂缝和贯穿裂缝的机率很高，影响预制构件的整体质量，进行额外的修补和维护，增加生产成本。因此，为了保证预制构件的质量以及提高生产效率，早强剂是一种新的选择方向。

常见的传统早强剂由于掺量问题易对混凝土的物理性能造成负面影响，如三乙醇胺类早强剂用量不易控制，且过掺易造成超缓凝；含氯早强剂易引起钢筋腐蚀；硫酸盐类早强剂容易导致混凝土的抗渗性和耐腐蚀性降低等造成混凝土耐久性变差等。复合型早强剂虽然可以在一定程度上避免这些问题，但其复配调试过程冗杂且适应性较差。另外，传统早强剂在低温环境下由于早强机理等原因使其在正常掺量下早强效率较低。因此，传统早强组分已逐渐不能满足绿色、高性能混凝土的要求，而应用晶种成核的方式是提高混凝土早期强度的一个新方向。

中国专利CN107337372A公开了一种基于复合纳米材料的早强剂，其由纳米碳酸钙和分散剂制得悬浮液，再与可溶性钙盐和可溶性硅酸盐混合制得。其通过引入高分子分散剂来保证纳米粒子的良好分散，然后通过引入两种不同的活性、早强效果和时效互补的纳米材料来实现早强组分之间的优势互补，在低掺量下即具有显著的早强效果。

中国专利CN108467215A公开了一种用于纳米C-S-H晶种早强剂，技术方案大致为：将丙烯酸类单体、硅烷偶联剂、改性聚氧乙烯醚加入过硫酸铵、维C和十二烷基硫醇组成的氧化还原体系中，经聚合反应制得分子量为4000-20000的高分子聚合物，以该高分子聚合物作为底液，加入偏硅酸钠和硝酸钙，由此制备得到纳米C-S-H晶种早强剂。通过硝酸钙与偏硅酸钠混合后生成偏硅酸钙沉淀，高分子聚合物中的硅烷偶联剂部分与沉淀物的无机界面形成键合，较强第吸附于沉淀颗粒表面，分散沉淀颗粒、阻止颗粒之间的接触，实现限制沉淀颗粒继续长大的目的。其作为水泥水化产物的成核点可大大降低势垒，加速水泥水化反应进程，显著提高早期强度。

中国专利CN111847977A公开了一种纳米PCE-CSH晶核早强剂及其制备方法，其技术方案大致为：以聚羧酸分散剂C的水溶液为底料，同时向底料中滴加可溶性钙源水溶液和可溶性硅源水溶液，得到纳米PCE/CSH晶核早强剂。该专利技术通过在分散剂结构中引入能与C-S-H晶核发生化学键合作用的烷氧基硅烷，实现化学键合分散替代电荷吸附分散，分散体系稳定，提高了C-S-H晶核的分散程度，抑制了C-S-H晶核的长大。