阅读说明：本技术 一种混凝土晶核早强剂 (Concrete crystal nucleus early strength agent ) 是由 刘子毅 胡凯伟 倪锐 沈学涛 于浩 于 2019-11-14 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种混凝土晶核早强剂,其原料组分及各组分的质量分数为：酰氧基硅烷18％～33％、钙盐5％～15％、纳米纤维2.5％～5.5％、水合硅酸镁0.4％～1.0％、改性聚乙烯醇0.1％～0.5％、水55％～64％。本发明能够有效提高混凝土超早期强度,且对混凝土和易性及后期强度发展无影响,可以有效缩短预制构件脱模时间,成本低廉、性能稳定。(The invention relates to a concrete crystal nucleus early strength agent which comprises the following raw material components in percentage by mass: 18 to 33 percent of acyloxysilane, 5 to 15 percent of calcium salt, 2.5 to 5.5 percent of nano-fiber, 0.4 to 1.0 percent of hydrous magnesium silicate, 0.1 to 0.5 percent of modified polyvinyl alcohol and 55 to 64 percent of water. The invention can effectively improve the ultra-early strength of the concrete, has no influence on the workability and the later strength development of the concrete, can effectively shorten the demoulding time of the prefabricated part, and has low cost and stable performance.)

一种混凝土晶核早强剂

技术领域

本发明涉及一种混凝土晶核早强剂，属于混凝土技术领域。

背景技术

混凝土是目前世界上用量最大的建筑材料，价格低廉、承载能力强、耐久性高是其主要优点。由于硅酸盐水泥水化反应过程缓慢、以及环境温度的影响，混凝土的强度发展缓慢，一般需要24小时以上才能达到拆除模板的强度，3天强度只能达到设计强度的40-50％，28天以上才能达到设计强度。此外，脆性大，抗裂能力较差也是很的重要缺点。为了克服混凝土材料的这些缺陷，土木科学领域以及材料科学领域的科学家及工程技术人员开展了大量的研究和探索工作。为了提高混凝土早期强度，加快模具周转，提高生产效率，一般采用如下的方法：(1)添加早强剂：氯盐类早强剂是最早应用的无机盐类早强剂，可以提高混凝土的早期强度，但却严重影响混凝土的后期强度，并且由于其含有Cl-，易引起钢筋锈蚀，而被限制应用。硫酸盐类早强剂容易导致后期性能变差，混凝土表面易析出“白霜”，影响外观。(2)降低水胶比、提高水泥用量或使用超细水泥的方法：这种方法带来的问题是混凝土的自收缩大幅增加，开裂风险增大，而且低水胶比不仅劣化混凝土的和易性，使生产操作困难，而且外加剂用量增加显著，生产成本大幅增加。(3)使用高温蒸汽养护：在高温蒸汽养护条件下，水泥水化的晶体尺寸粗大，脆性进一步增加，耐久性下降。为了克服混凝土脆性大、抗裂能力差的缺点，一般采用加入纤维、聚合物乳液等技术措施。然而纤维在混凝土中分散困难，会严重影响混凝土的工作性能，而且会大幅度提高混凝土的造价。(4)聚合物乳液能够在一定程度上提高混凝土的韧性，但会严重降低混凝土的抗压强度，应用也会受到限制。在水泥水化过程中，硅酸钙凝胶(calcium silicate hydrate，C-S-H)是水泥最主要水化产物之一，对混凝土的强度发展和耐久性能起着至关重要的作用，制备并深入了解C-S-H凝胶的组成及晶体结构模型特征，对于调节与控制混凝土的力学性能、耐久性能具有重要意义。随着现代施工技术的发展和众多专家学者一直致力于上述存在问题的研究，多数专家学者认为硅酸钙水合物凝胶(CSH)就是解决混凝土早期强度以及后期耐久性问题的方法。

采用纳米晶核技术提高混凝土的早期强度已经有所报道。中国专利CN104402009A公开了一种水化硅酸钙凝胶溶液早强剂及其制备方法，其中包括：钙质材料、硅质材料、凝胶分散剂和水，其中钙质材料和硅质材料的重量比为0.3～3：1，水的重量与钙质材料和硅质材料的总重量比为5～30：1，凝胶分散剂的质量分数为0.01％～0.50％。该早强剂的制备方法，首先称量反应物，并分别制作硅酸钠和硝酸钙水溶液；然后将二者混合反应得到凝胶混合液；接着进行抽滤；最后添加水和分散剂进行再分散。该早强剂均匀稳定，方便储存，使用便利程度高，早强效果好，且可有效降低碱骨料反应风险。但合成采用的硅酸钠中的钠离子数量较多，难以避免混凝土应用耐久性产生影响。专利CN 107352836A公开了一种超早强型混凝土外加剂超强晶核及其制备方法，由稳定剂、分散剂、硅酸钙、三乙醇胺、硝酸钙和水复配混合而成，其原料组成为：稳定剂0.2～0.5％，分散剂0.1～0.5％，硅酸钙8～13％、三乙醇胺5～8％、硝酸钙1～10％，余量为水，总量100％；在自然养护条件下就能有效提高混凝土的早期强度，加快模具周转，提高生产效率，能够使混凝土实现免蒸速养。但该方法制备的晶核早强剂由于钙盐和三乙醇胺的络合作用不稳固，会导致储存期较短，难以满足6个月以上的稳定性需求。

发明内容

本发明的目的是为避免以上所述晶核早强剂的碱含量过大造成的耐久性问题和储存不稳定缺陷而创造发明的一种无碱无氯、稳定性高，且能提高混凝土超早期强度及缩短预制构件脱模时间的混凝土晶核早强剂。

本发明的技术方案为：一种混凝土晶核早强剂，其特征在于其原料组分及各组分的质量分数为：

优选所述的酰氧基硅烷为3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷、3-(甲基丙烯酰氧)丙基三乙氧基硅烷或3-(甲基丙烯酰氧)丙基甲基二甲氧基硅烷中的至少一种。

优选所述的钙盐为甲酸钙或乳酸钙中的至少一种。优选所述的纳米纤维的直径为1nm～50nm。

优选所述的改性聚乙烯醇为氨基化的纳米二氧化硅表面接枝聚乙烯醇或烷基化的纳米二氧化硅表面接枝聚乙烯醇中的至少一种。

将称取的各原料置于反应釜中搅拌混合均匀，即得一种混凝土晶核早强剂。

有益效果：

1.本发明制备的一种混凝土晶核早强剂原料易混、过程工艺简单、通过乳化剂及一水合硅酸镁、纳米纤维的协同作用有效稳定钙盐的锚固及防沉变，该发明的晶核早强剂稳定储存期可达12个月。

2.本发明制备的晶核型混凝土早强剂，具有独特的微纤维结构和强极性基团，在晶核诱导和成核势垒作用下，使水泥颗粒排列更加致密，对混凝土超早期强度与后期强度都有显著的增强作用，且显著缩短预制构件的脱模时间，与混凝土适应性良好。

3.本发明制备的一种混凝土晶核早强剂在混凝土应用中与其他减水剂复配使用相容性极好，无析出沉淀现象。

具体实施方式

实施例1

按照质量百分比称取各原料：

将称取的各原料置于反应釜中搅拌混合均匀，即得一种混凝土晶核早强剂。

实施例2

按照质量百分比称取各原料：

将称取的各原料置于反应釜中搅拌混合均匀，即得一种混凝土晶核早强剂。

实施例3

按照质量百分比称取各原料：

将称取的各原料置于反应釜中搅拌混合均匀，即得一种混凝土晶核早强剂。

实施例4

按照质量百分比称取各原料：

将称取的各原料置于反应釜中搅拌混合均匀，即得一种混凝土晶核早强剂。

实施例5

按照质量百分比称取各原料：

将称取的各原料置于反应釜中搅拌混合均匀，即得一种混凝土晶核早强剂。

对比实施例1

在40℃下，反应釜中加入60g二乙醇胺和850g水，边搅拌边逐步加入50g九水硅酸钠和40g硝酸钙四水合物，反应12h后，再，搅拌均匀即可。

实施效果：

选取市售上海三瑞VIVID-300晶核早强剂作为对比实施例2，将其掺入基准对照例的混凝土中。

性能测试

混凝土性能测试

试验采用C50混凝土配合比：

C：S：G小：G中：W＝460:630:468:702:140进行混凝土强度检测。晶核早强剂样品在水泥中的固体掺量为1％，选用P.O52.5海螺水泥，养护条件：环境温度15±0.5℃环境中养护至1d后转入标准养护条件作对比。试验结果见表1。

表1混凝土试验性能测试结果：

从上述混凝土试验性能测试结果可以看出，本发明制备的一种混凝土晶核早强剂应用于预制构件C50混凝土时，与市售晶核早强剂对比，脱模时间缩短，且对混凝土早期及后期强度有显著的增强作用，混凝土拌合和易性良好。