用于混凝土的早强剂的制作方法

1.本发明涉及建筑材料技术领域，尤其涉及一种用于混凝土的早强剂。


背景技术：

2.早强剂是指能提高混凝土早期强度，并且对后期强度无显著影响的外加剂。早强剂的主要作用在于加速水泥水化速度，促进混凝土早期强度的发展。既具有早强功能，又具有一定减水增强功能。
3.混凝土早强剂是外加剂发展历史中最早使用的外加剂品种之一。到目前为止，人们已先后开发除氯盐和硫酸盐以外的多种早强型外加剂，如亚硝酸盐，铬酸盐等；以及有机物早强剂，如三乙醇胺、甲酸钙、尿素等。并且在早强剂的基础上，生产应用多种复合型外加剂，如早强减水剂、早强防冻剂和早强型泵送剂等。早强剂尽管生产和应用历史较长，但随着人们对氯离子、硫酸根离子、硝酸根离子和碱金属离子等对混凝土性能和长期稳定性潜在危害的认识程度的加深，以及大掺量矿渣粉或粉煤灰混凝土的开发，在早强剂方面还需做大量的工作。早强剂主要作用是增加水泥和水的反应速度，缩短水泥的凝结、硬化时间，促进混凝土早期强度的增长。防水剂可以提高混凝土的抗渗性能，使混凝土的质量吸水量率减少，耐久性也明显提高。
4.氯盐系早强剂对钢筋有明显的锈蚀作用，因此氯化物系早强剂应用已很少。硫酸盐系早强剂也由于引起混凝土“泛霜”，以及存在碱骨料反应危害风险，其应用也受到很大的限制。其它一些种类早强剂，或存在着早强效果不佳，或影响后期强度，或存在原料来源，困难生产成本高等问题。
5.公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于提供一种用于混凝土的早强剂，从而克服现有早强剂引起混凝土泛霜，早强效果不佳和后期强度大幅下降的缺点。
7.为实现上述目的，本发明提供了一种用于混凝土的早强剂，主要有以下原料制成：硫酸钙、纳米碳酸钙、改性纳米二氧化硅、三乙醇胺、硼酸、沸石粉、异丙醇和脂肪酸甲脂磺酸钠；
8.所述改性纳米二氧化硅的制备方法如下：在催化剂条件下，将纳米二氧化硅、十二烷基苯磺酸钠、硅烷混合，在65
‑
70℃条件下，转速为400
‑
450r/min，反应0.5
‑
1.5h。
9.优选地，上述技术方案中，所述的用于混凝土的早强剂，按重量份数计，主要有以下原料制成：硫酸钙20
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35份、纳米碳酸钙15
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20份、改性纳米二氧化硅8
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18份、三乙醇胺5
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10份、硼酸2
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9份、沸石粉5
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10份、异丙醇1
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5份和脂肪酸甲脂磺酸钠1
‑
5份。
10.优选地，上述技术方案中，所述催化剂为硝酸或盐酸。
11.优选地，上述技术方案中，所述硅烷为甲基三甲氧基硅烷或十六烷基三甲基硅烷。
12.优选地，上述技术方案中，所述纳米二氧化硅、十二烷基苯磺酸钠、硅烷混合的质量比为10
‑
30:0.5
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9:1
‑
10。
13.优选地，上述技术方案中，所述的用于混凝土的早强剂，所述早强剂还包括：高岭土、甲酸钙、氢氧化钠、亚硝酸钠、甲基丙烯酸和纤维素醚。
14.优选地，上述技术方案中，所述的用于混凝土的早强剂，按重量份数计，所述早强剂还包括：高岭土10
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20份、甲酸钙5
‑
15份、氢氧化钠1
‑
3份、亚硝酸钠2
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9份、甲基丙烯酸1
‑
3份和纤维素醚1
‑
3份。
15.优选地，上述技术方案中，所述的用于混凝土的早强剂，所述纤维素醚为羟乙基甲基纤维素、羧甲基纤维素、乙基纤维素、苄基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基甲基纤维素中的一种或几种。
16.上述的用于混凝土的早强剂的用途，所述早强剂的掺量为混凝土中胶凝材料质量的3
‑
5％。
17.与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：本发明用于混凝土的早强剂，各原料组份发挥协同互补作用，能快速的促进普通硅酸盐水泥早期强度，且后期强度不降低或小幅降低。同时还能抑制混凝土的泛霜效应。
具体实施方式
18.下面结合具体实施例，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
19.实施例1
20.一种用于混凝土的早强剂，按重量份数计，主要有以下原料制成：硫酸钙30份、纳米碳酸钙17份、改性纳米二氧化硅12份、三乙醇胺7份、硼酸5份、沸石粉8份、异丙醇3份、脂肪酸甲脂磺酸钠3份、高岭土17份、甲酸钙9份、氢氧化钠2份、亚硝酸钠4份、甲基丙烯酸2份和羟乙基甲基纤维素2份。
21.所述改性纳米二氧化硅的制备方法如下：在硝酸条件下，将纳米二氧化硅、十二烷基苯磺酸钠、甲基三甲氧基硅烷混合，在65℃条件下，转速为430r/min，反应1h。所述纳米二氧化硅、十二烷基苯磺酸钠、甲基三甲氧基硅烷混合的质量比为25:3:4。
22.使用时，混凝土使用的胶凝材料为普通硅酸盐水泥，早强剂掺量为普通硅酸盐水泥质量的4％。
23.实施例2
24.一种用于混凝土的早强剂，按重量份数计，主要有以下原料制成：硫酸钙35份、纳米碳酸钙15份、改性纳米二氧化硅8份、三乙醇胺10份、硼酸2份、沸石粉10份、异丙醇1份、脂肪酸甲脂磺酸钠5份、高岭土20份、甲酸钙5份、氢氧化钠1份、亚硝酸钠9份、甲基丙烯酸1份和羧甲基纤维素1份。
25.所述改性纳米二氧化硅的制备方法如下：在盐酸条件下，将纳米二氧化硅、十二烷基苯磺酸钠、十六烷基三甲基硅烷混合，在70℃条件下，转速为450r/min，反应1.5h。所述纳米二氧化硅、十二烷基苯磺酸钠、十六烷基三甲基硅烷混合的质量比为30:2:1。
26.使用时，混凝土使用的胶凝材料为普通硅酸盐水泥，早强剂掺量为普通硅酸盐水泥质量的3％。
27.实施例3
28.一种用于混凝土的早强剂，按重量份数计，主要有以下原料制成：硫酸钙20份、纳米碳酸钙20份、改性纳米二氧化硅18份、三乙醇胺5份、硼酸9份、沸石粉5份、异丙醇5份、脂肪酸甲脂磺酸钠1份、高岭土10份、甲酸钙15份、氢氧化钠3份、亚硝酸钠2份、甲基丙烯酸3份和乙基纤维素3份。
29.所述改性纳米二氧化硅的制备方法如下：在硝酸条件下，将纳米二氧化硅、十二烷基苯磺酸钠、甲基三甲氧基硅烷混合，在65℃条件下，转速为450r/min，反应0.5h。所述纳米二氧化硅、十二烷基苯磺酸钠、甲基三甲氧基硅烷混合的质量比为10:0.5:2。
30.使用时，混凝土使用的胶凝材料为普通硅酸盐水泥，早强剂掺量为普通硅酸盐水泥质量的3.3％。
31.实施例4
32.一种用于混凝土的早强剂，按重量份数计，主要有以下原料制成：硫酸钙32份、纳米碳酸钙18份、改性纳米二氧化硅8份、三乙醇胺10份、硼酸3份、沸石粉7份、异丙醇3份、脂肪酸甲脂磺酸钠1份、高岭土13份、甲酸钙6份、氢氧化钠3份、亚硝酸钠6份、甲基丙烯酸1份和乙基纤维素2份。
33.所述改性纳米二氧化硅的制备方法如下：在硝酸条件下，将纳米二氧化硅、十二烷基苯磺酸钠、十六烷基三甲基硅烷混合，在65
‑
70℃条件下，转速为400
‑
450r/min，反应0.5
‑
1.5h。所述纳米二氧化硅、十二烷基苯磺酸钠、十六烷基三甲基硅烷混合的质量比为20：4：3。
34.使用时，混凝土使用的胶凝材料为普通硅酸盐水泥，早强剂掺量为普通硅酸盐水泥质量的:4.2％。
35.实施例5
36.一种用于混凝土的早强剂，按重量份数计，主要有以下原料制成：硫酸钙26份、纳米碳酸钙16份、改性纳米二氧化硅11份、三乙醇胺6份、硼酸4份、沸石粉7份、异丙醇1份、脂肪酸甲脂磺酸钠5份、高岭土13份、甲酸钙12份、氢氧化钠2份、亚硝酸钠6份、甲基丙烯酸2份和羟乙基纤维素1份。
37.所述改性纳米二氧化硅的制备方法如下：在盐酸条件下，将纳米二氧化硅、十二烷基苯磺酸钠、十六烷基三甲基硅烷混合，在65
‑
70℃条件下，转速为400
‑
450r/min，反应0.5
‑
1.5h。所述纳米二氧化硅、十二烷基苯磺酸钠、硅烷混合的质量比为16:3:7。
38.使用时，混凝土使用的胶凝材料为普通硅酸盐水泥，早强剂掺量为普通硅酸盐水泥质量的5％。
39.实施例6
40.一种用于混凝土的早强剂，按重量份数计，主要有以下原料制成：硫酸钙30份、纳米碳酸钙15份、改性纳米二氧化硅18份、三乙醇胺7份、硼酸3份、沸石粉9份、异丙醇5份、脂肪酸甲脂磺酸钠1份、高岭土13份、甲酸钙7份、氢氧化钠1份、亚硝酸钠4份、甲基丙烯酸2份和羟乙基甲基纤维素3份。
41.所述改性纳米二氧化硅的制备方法如下：在盐酸条件下，将纳米二氧化硅、十二烷基苯磺酸钠、甲基三甲氧基硅烷混合，在65℃条件下，转速为430r/min，反应1h。所述纳米二氧化硅、十二烷基苯磺酸钠、甲基三甲氧基硅烷混合的质量比为24:5:2。
42.使用时，混凝土使用的胶凝材料为普通硅酸盐水泥，早强剂掺量为普通硅酸盐水泥质量的3.6％。
43.对比例1
44.一种用于混凝土的早强剂，按重量份数计，主要有以下原料制成：硫酸钙30份、纳米碳酸钙17份、三乙醇胺7份、硼酸5份、沸石粉8份、异丙醇3份、脂肪酸甲脂磺酸钠3份、高岭土17份、甲酸钙9份、氢氧化钠2份、亚硝酸钠4份、甲基丙烯酸2份和羟乙基甲基纤维素2份。
45.使用时，混凝土使用的胶凝材料为普通硅酸盐水泥，早强剂掺量为普通硅酸盐水泥质量的4％。
46.对比例2
47.一种用于混凝土的早强剂，按重量份数计，主要有以下原料制成：硫酸钙30份、纳米碳酸钙17份、三乙醇胺7份、异丙醇3份、脂肪酸甲脂磺酸钠3份、甲酸钙9份、氢氧化钠2份、亚硝酸钠4份、甲基丙烯酸2份和羟乙基甲基纤维素2份。
48.使用时，混凝土使用的胶凝材料为普通硅酸盐水泥，早强剂掺量为普通硅酸盐水泥质量的4％。
49.对比例3
50.一种用于混凝土的早强剂，按重量份数计，主要有以下原料制成：硫酸钙30份、纳米碳酸钙17份、改性纳米二氧化硅12份、三乙醇胺7份、异丙醇3份、脂肪酸甲脂磺酸钠3份、甲酸钙9份、氢氧化钠2份、甲基丙烯酸2份和羟乙基甲基纤维素2份。
51.所述改性纳米二氧化硅的制备方法如下：在硝酸条件下，将纳米二氧化硅、十二烷基苯磺酸钠、甲基三甲氧基硅烷混合，在65℃条件下，转速为430r/min，反应1h。所述纳米二氧化硅、十二烷基苯磺酸钠、甲基三甲氧基硅烷混合的质量比为25:3:4。
52.使用时，混凝土使用的胶凝材料为普通硅酸盐水泥，早强剂掺量为普通硅酸盐水泥质量的4％。
53.对比例4
54.一种用于混凝土的早强剂，按重量份数计，主要有以下原料制成：硫酸钙30份、纳米碳酸钙17份、纳米二氧化硅12份、三乙醇胺7份、硼酸5份、沸石粉8份、异丙醇3份、脂肪酸甲脂磺酸钠3份、高岭土17份、甲酸钙9份、氢氧化钠2份、亚硝酸钠4份、甲基丙烯酸2份和羟乙基甲基纤维素2份。
55.使用时，混凝土使用的胶凝材料为普通硅酸盐水泥，早强剂掺量为普通硅酸盐水泥质量的4％。
56.使用实施例1
‑
6和对比例1
‑
4的早强剂用于混凝土，混凝土的配比如表1所示。
57.表1混凝土配比(kg/m3)
58.水泥粉煤灰矿粉砂子石子水36076115730990153
59.将所得普通硅酸盐水泥混合物在标准养护条件下进行养护并根据《普通混凝土力学性能试验标准》gb/t50081
‑
2002试验规范，检测得混凝土l、3、7d的抗压强度和28d的抗压强度，以及28d龄期普通硅酸盐水泥混合物质量吸水量率，将不加早强剂的混凝土作为空白组。上述实施例和对比例中所得数据如表2中数据所示。
60.表2
[0061][0062]
前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。