一种基于腐殖酸-植酸配位和LDH的超硫酸盐水泥防水增强剂的制备方法与流程

本发明涉及水泥材料，具体涉及一种基于腐殖酸-植酸配位和ldh的超硫酸盐水泥防水增强剂的制备方法。

背景技术：

1、本发明背景技术中公开的信息仅仅旨在增加对本发明总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

2、超硫酸盐水泥主要由粒化高炉矿渣、石膏和少量碱性激发组分制成，能够大量利用工业固体废弃物，具有较低的熟料用量和碳排放，因此在绿色建材领域具有较好的应用前景。与普通硅酸盐水泥相比，超硫酸盐水泥的水化过程相对缓慢，早期强度发展不足。与此同时，超硫酸盐水泥硬化后内部容易残留较多毛细孔，局部区域还可能出现孔隙连通和微裂缝的情况，在潮湿或水压环境下容易吸水和渗水，限制了超硫酸盐水泥在防水砂浆、地下工程、海洋工程等中领域的应用。

3、目前，超硫酸盐水泥的防水主要依靠硅烷、脂肪酸盐或其他有机憎水物质降低材料表面吸水性而实现，但此类组分与超硫酸盐水泥的水化体系存在适应性问题，使用不当时容易影响浆体分散、水化反应和后期强度，难以同时满足防水性能和力学性能要求。因此，有必要针对超硫酸盐水泥的水化特点，开发能够改善孔隙结构并减少强度损失的新型复合外加剂。

技术实现思路

1、针对上述的问题，本发明提供一种基于腐殖酸-植酸配位和ldh的超硫酸盐水泥防水增强剂的制备方法，能够在提高超硫酸盐水泥抗渗性能的同时保持良好的力学性能，有助于拓展超硫酸盐水泥材料的工程应用范围。具体地，本发明的技术方案如下所示。

2、一种基于腐殖酸-植酸配位和ldh的超硫酸盐水泥防水增强剂的制备方法，包括如下步骤：

3、（1）将风化煤腐殖酸粉末加到水中形成分散液，然后加入碱液将体系调节为碱性，再加入过氧化氢后加热反应，然后在其中加入饱和石灰水，反应后分离出固体产物，干燥得到部分钙化的分级氧化腐殖酸，备用。

4、（2）将植酸水溶液与所述部分钙化的分级氧化腐殖酸混合，然后在搅拌条件下加入钙铝层状双金属氢氧化物（ca-al-ldh），再依次加入无定形磷酸钙、甲酸钙或乙酸钙、柠檬酸钙或乳酸钙，然后进行搅拌处理。完成后分离出固体产物干燥，即得所述防水增强剂。

5、进一步地，步骤（1）中，所述加入碱液将体系ph调节为10~13。可选地，所述碱液包括：氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液、氨水等中的至少一种。

6、进一步地，步骤（1）中，所述过氧化氢为腐殖酸干基质量的1~4%。

7、进一步地，步骤（1）中，所述加热反应的温度为50~60℃，时间为70~90min。

8、进一步地，步骤（1）中，所述饱和石灰水与腐殖酸干基的质量比为1：6~10。

9、进一步地，步骤（1）中，加入所述饱和石灰水后的反应温度为60~80℃，时间为50~60min。

10、进一步地，步骤（1）中，所述部分钙化的分级氧化腐殖酸的粒径为5~20μm。

11、进一步地，步骤（2）中，所述植酸与部分钙化的分级氧化腐殖酸的质量比为1：4~6。

12、进一步地，步骤（2）中，所述混合的时间为20~30min。

13、进一步地，步骤（2）中，所述植酸与钙铝层状双金属氢氧化物的质量比为1：7~9.5。

14、进一步地，步骤（2）中，加入所述钙铝层状双金属氢氧化物后继续搅拌20~40min。

15、进一步地，步骤（2）中，所述无定形磷酸钙与钙铝层状双金属氢氧化物的质量比为1：3~5。

16、进一步地，步骤（2）中，所述甲酸钙或乙酸钙与钙铝层状双金属氢氧化物的质量比为1：6~8。

17、进一步地，步骤（2）中，所述柠檬酸钙或乳酸钙与钙铝层状双金属氢氧化物的质量比为1：12~16。

18、进一步地，步骤（2）中，所述搅拌处理的时间为10~20min。

19、相较于现有技术，本发明的技术方案至少具有以下方面的有益效果：

20、本发明首先利用过氧化氢对风化煤腐殖酸进行氧化处理，从而增加羧基、酚羟基等活性位点，并改善其分散性和反应活性。然后本发明利用饱和石灰水进一步处理，在此过程中ca2+与上述活性位点发生配位和桥联使腐殖酸析出沉淀，同时又在腐殖酸分子上保留了部分未参与配位和桥联的羧基和酚羟基等活性位点，得到部分钙化的分级氧化腐殖酸，从提升其在超硫酸盐水泥体系中的稳定性。进一步地，所述发生配位和桥联的位点利用其钙离子与植酸的磷酸基团配位后将植酸均匀固定在所述部分钙化的分级氧化腐殖酸的表面，从而降低腐殖酸的溶出速率造成的水泥过度缓凝，影响其早期强度的发展。同时，所述部分钙化的分级氧化腐殖酸上未参与配位和桥联的活性位点置换钙铝层状双金属氢氧化物（ca-al-ldh）的表面羟基，并与ca-al-ldh 中的al3+、ca2+ 形成内圈配位键，得到的产物进入超硫酸盐水泥体系中后可更加精准地定位吸附在矿渣颗粒及孔壁上调节ca2+、al3+、fe3+等的迁移，并促进钙矾石、c-(a)-s-h凝胶等水化产物在毛细孔和微裂缝中生成，使孔隙细化、连通性降低，从而提高超硫酸盐水泥的抗渗性，同时减少对水泥水化和力学强度的不利影响。而所述无定形磷酸钙可在水泥孔隙水中可发生部分溶解和再沉积，与ca2+及植酸中的磷酸基团共同形成含钙磷沉积物，进一步提高超硫酸盐水泥的抗渗性。而所述ca-al-ldh在超硫酸盐水泥的富硫酸根环境中发生层间阴离子交换和结构重构后可促进钙矾石、c-(a)-s-h凝胶及含钙磷沉积物在毛细孔和微裂缝内生成。另外，所述甲酸钙或乙酸钙可快速提供ca2+促进矿渣颗粒的水化和早期强度增长。所述柠檬酸钙或乳酸钙可缓释ca2+并调节ca2+、al3+的反应速率，使水化产物均匀生成，从而实现快速促硬-缓慢调控目的。通过本发明的防水增强剂使超硫酸盐水泥兼具良好的力学性能和抗渗性。

1.一种基于腐殖酸-植酸配位和ldh的超硫酸盐水泥防水增强剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的基于腐殖酸-植酸配位和ldh的超硫酸盐水泥防水增强剂的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，所述加入碱液将体系ph调节为10~13；

3.根据权利要求1所述的基于腐殖酸-植酸配位和ldh的超硫酸盐水泥防水增强剂的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，所述过氧化氢为腐殖酸干基质量的1~4%；

4.根据权利要求1所述的基于腐殖酸-植酸配位和ldh的超硫酸盐水泥防水增强剂的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，步骤（1）中，所述饱和石灰水与腐殖酸干基的质量比为1：6~10。

5.根据权利要求1所述的基于腐殖酸-植酸配位和ldh的超硫酸盐水泥防水增强剂的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，加入所述饱和石灰水后的反应温度为60~80℃，时间为50~60min；

6.根据权利要求1所述的基于腐殖酸-植酸配位和ldh的超硫酸盐水泥防水增强剂的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，所述植酸与部分钙化的分级氧化腐殖酸的质量比为1：4~6；可选地，步骤（2）中，所述混合的时间为20~30min。

7.根据权利要求1所述的基于腐殖酸-植酸配位和ldh的超硫酸盐水泥防水增强剂的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，所述植酸与钙铝层状双金属氢氧化物的质量比为1：7~9.5；可选地，步骤（2）中，加入所述钙铝层状双金属氢氧化物后继续搅拌20~40min。

8.根据权利要求1所述的基于腐殖酸-植酸配位和ldh的超硫酸盐水泥防水增强剂的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，所述无定形磷酸钙与钙铝层状双金属氢氧化物的质量比为1：3~5。

9.根据权利要求1所述的基于腐殖酸-植酸配位和ldh的超硫酸盐水泥防水增强剂的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，所述甲酸钙或乙酸钙与钙铝层状双金属氢氧化物的质量比为1：6~8。

10.根据权利要求1所述的基于腐殖酸-植酸配位和ldh的超硫酸盐水泥防水增强剂的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，所述柠檬酸钙或乳酸钙与钙铝层状双金属氢氧化物的质量比为1：12~16；可选地，步骤（2）中，所述搅拌处理的时间为10~20min。