一种氢氧化铝纳米浆料作为早强剂在水泥基材料中的应用及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种氢氧化铝纳米浆料的制备方法及作为早强剂在水泥基材料中的应用，属于建筑材料领域。该制备方法为采用水或有机溶剂作为溶剂，分别溶解铝盐和氨水，配制铝盐溶液和氨水溶液；然后将两种溶液同时倒入全返混爆式成核反应器中反应；反应完毕后将得到的液体倒入反应釜中，高温条件下反应；反应结束后离心洗涤至中性，制得氢氧化铝纳米浆料。本发明专利技术制备氢氧化铝纳米浆料应用在水泥基材料中，可以在大水灰比条件下，显著提高水泥的抗压强度，解决了现有硫铝酸盐水泥在大水灰比条件下抗压强度不能满足要求的问题。

Application and preparation method of a nano aluminum hydroxide nano size as early strength agent in cement based materials

The invention provides a preparation method of aluminum hydroxide nanoscale and an application as an early strength agent in cement based material, and belongs to the field of building materials. The preparation method for using water or organic solvent as solvent, respectively dissolved aluminum salt and ammonia, preparation of aluminum salt solution and ammonia solution; then the two solutions at the same time into full back mix explosive nucleary reactor for reaction; after the reaction will be liquid into the reactor, the reaction of high temperature conditions after the reaction; centrifugal washing to neutral, prepared nano aluminum hydroxide slurry. The preparation of aluminum hydroxide nano slurry in cement based material can significantly improve the compressive strength of cement under the condition of large water cement ratio, and solves the problem that the present sulphoaluminate cement can not meet the requirements under the condition of large water cement ratio.

【技术实现步骤摘要】
一种氢氧化铝纳米浆料作为早强剂在水泥基材料中的应用及其制备方法
本专利技术涉及一种氢氧化铝纳米浆料作为早强剂在水泥基材料中的应用及其制备方法，属于建筑材料领域。
技术介绍
硫铝酸盐水泥熟料的矿物组成主要包括无水硫铝酸钙(C4A3S)、硅酸二钙(β-C2S)、铁铝酸四钙(C4AF)等矿物。硫铝酸盐水泥具有很多优异的性能，如低温水化性能和较好的抗腐蚀性能等。水泥基材料用于修复加固应用时的水灰比范围为0.5～1.5，大水灰比条件下，硫铝酸盐水泥基材料的抗压强度不能满足要求。近年来，越来越多的学者将具有纳米结构的材料应用于建筑领域来提高诸如强度、耐久性等方面的性能。例如，李伟，朱浮声，王晓初等.纳米混凝土的制备及其干缩性能研究[J].东北大学学报(自然科学版),2017,38(8):1173-1177.在力学性能试验中掺入1.0％纳米SiO2，试件的抗压强度出现较大幅度上涨的情况；在添加1.5％纳米CaCO3时，抗压强度也出现了大幅度上升的情况。氢氧化铝为硫铝酸盐水泥的水化产物之一，理论上将纳米氢氧化铝作为晶种材料促进硫铝酸盐水泥的水化，具有较好的效果。经过查阅资料和文献知，目前尚无相关关于氢氧化铝纳米材料作为早强剂在硫铝酸盐水泥基材料中的应用及其制备方法。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种氢氧化铝纳米材料作为早强剂在水泥基材料中的应用及其制备方法。本专利技术制备氢氧化铝纳米浆料应用在水泥基材料中，可以在大水灰比条件下，显著提高水泥的抗压强度，解决了现有硫铝酸盐水泥在大水灰比条件下抗压强度不能满足要求的问题。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：一种氢氧化铝纳米浆料的制备方法，首先用水或有机溶剂作为溶剂，分别溶解铝盐和氨水，配制铝盐溶液和氨水溶液；然后将两种溶液同时倒入全返混爆式成核反应器中反应；反应完毕后将得到的液体倒入反应釜中，在110～200℃下反应2～72h；反应结束后离心洗涤至中性，制得氢氧化铝纳米浆料。优选的，所述有机溶剂为乙醇、异丙醇、丁醇、丙酮、乙醇水溶液、异丙酮水溶液、丁醇水溶液、丙酮水溶液中的其中一种。优选的，所述铝盐为氯化铝、硫酸铝、硝酸铝、明矾中的其中一种。优选的，所述铝盐溶液浓度为0.01～20mol/L，氨水溶液浓度为0.02～15mol/L，两者等体积混合。优选的，所述铝盐溶液浓度为0.2mol/L，氨水溶液浓度为2mol/L～5mol/L，两者等体积混合。优选的，所用氨水的质量分数为25％～28％。优选的，所述铝盐和氨水两种溶液在全返混爆式成核反应器中反应2～3min。优选的，所述反应釜在120～160℃下反应。按照上述的制备方法制备的氢氧化铝纳米浆料。上述制备方法制备的氢氧化铝纳米浆料作为早强剂在水泥基材料中的应用。优选的，按硫铝酸盐水泥的0.1％～10％添加上述制备的氢氧化铝纳米浆料，并将氢氧化铝纳米浆料经100W功率下超声分散5min后分散在萘系减水剂溶液中。优选的，所制备水泥的水灰比为0.29～1.5，进一步优选为0.8。优选的，上述应用中所用萘系减水剂溶液的质量分数为0.05％～5％。与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：(1)本专利技术制备氢氧化铝纳米浆料的方法操作简单，所用原料为铝盐、有机溶剂、氨水，原料易得，成本低，并且重复性好。(2)本专利技术制备的氢氧化铝纳米浆料作为早强剂添加到水泥基材料中，能显著提高水泥的早期强度，填补了氢氧化铝作为早强剂应用于建筑领域的空白，具有广阔的应用前景。附图说明图1为本专利技术实施例中不同氨水浓度下制备的氢氧化铝浆料的XRD图。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术作进一步的详细说明。下述实施例中所用的原材料，如无特别说明，均有市售，所用氨水为分析纯。实施例1本实施例的氢氧化铝纳米浆料的制备过程如下：称取37.52gAl(NO3)3搅拌溶解于去离子水后，定容于500mL容量瓶，制得0.2mol/L的硝酸铝溶液；量取72.46mL质量分数为26％的氨水搅拌溶解于去离子水后，定容到500mL容量瓶中，制得2mol/L的氨水溶液。将两种溶液迅速于全返混爆发式成核反应器中混合，反应3min，然后把浆液倒入高温高压反应釜中，在120℃的真空干燥箱内反应24h，冷却之后拿出，之后用去离子水离心洗涤2次，至PH值为中性，得到氢氧化铝纳米浆料，取部分浆料，用于真空干燥，得到浆料的固含量为9.722％。硫铝酸盐水泥熟料279g，硬石膏208.125g，生石灰69.375g，钠基膨润土43.5g，纳米氢氧化铝浆料的折固总量为硫铝酸盐水泥熟料、硬石膏及生石灰质量的4％。将纳米浆料溶于480ml质量分数为0.5％的萘系减水剂溶液中，搅拌并超声5分钟后，将其与熟料、硬石膏、石灰及钠基膨润土混合，倒入模具成型。实验结果表明，上述制备得到的硫铝酸盐水泥，其4h的抗压强度提高23.54％，1d的抗压强度提高69.93％，7d的抗压强度提高14.68％。实施例2本实施例的氢氧化铝纳米浆料的制备过程如下：称取37.52gAl(NO3)3搅拌溶解于去离子水后，定容于500mL容量瓶，制得0.2mol/L的硝酸铝溶液；量取108.70mL质量分数为25％的氨水搅拌溶解于去离子水后，定容到500mL容量瓶中，制得3mol/L的氨水溶液。将两种溶液迅速于全返混爆发式成核反应器中混合，反应3min，然后将浆液倒入高温高压反应釜中，在120℃的真空干燥箱内反应24h，冷却之后拿出，之后用去离子水离心洗涤3次，至PH值为中性，得到氢氧化铝纳米浆料，取部分浆料，用于真空干燥，得到浆料的固含量为13.099％。硫铝酸盐水泥熟料279g，硬石膏208.125g，生石灰69.375g，钠基膨润土43.5g，纳米氢氧化铝浆料的折固总量为硫铝酸盐水泥熟料、硬石膏及生石灰质量的4％。将纳米浆料溶于480ml质量分数为0.5％的萘系减水剂溶液中，搅拌并超声5分钟后，将其与熟料、硬石膏、石灰及钠基膨润土混合，倒入模具成型。实验结果表明，上述制备得到的硫铝酸盐水泥，其4h的抗压强度提高30.19％，1d的抗压强度提高31.16％，7d的抗压强度提高63.36％。实施例3本实施例的氢氧化铝纳米浆料的制备过程如下：称取37.52gAl(NO3)3搅拌溶解于去离子水后，定容于500mL容量瓶，制得0.2mol/L的硝酸铝溶液；量取144.93mL质量分数为25％的氨水搅拌溶解于去离子水后，定容到500mL容量瓶中，制得4mol/L的氨水溶液。将两种溶液迅速于全返混爆发式成核反应器中混合，反应3min，然后将浆液倒入高温高压反应釜中，在120℃的真空干燥箱内反应24h，冷却之后拿出，之后用去离子水离心洗涤3次，至PH值为中性，得到氢氧化铝纳米浆料，取部分浆料，用于真空干燥，得到浆料的固含量为19.048％。硫铝酸盐水泥熟料279g，硬石膏208.125g，生石灰69.375g，钠基膨润土43.5g，纳米氢氧化铝浆料的折固总量为硫铝酸盐水泥熟料、硬石膏及生石灰质量的4％。将纳米浆料溶于480ml0.5％的萘系减水剂溶液中，搅拌并超声5分钟后，将其与熟料、硬石膏，石灰及钠基膨润土混合，倒入模具成型。实验结果表明，上述制备得到的硫铝酸盐水泥，其4h的抗压强度提高20.55％，1d的抗压强度提高90.01％，7d的抗压强度本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种氢氧化铝纳米浆料的制备方法，其特征在于，首先用水或有机溶剂作为溶剂，分别溶解铝盐和氨水，配制铝盐溶液和氨水溶液；然后将两种溶液同时倒入全返混爆式成核反应器中反应；反应完毕后将得到的液体倒入反应釜中，在110~200℃下反应2~72h；反应结束后离心洗涤至中性，制得氢氧化铝纳米浆料。

【技术特征摘要】
1.一种氢氧化铝纳米浆料的制备方法，其特征在于，首先用水或有机溶剂作为溶剂，分别溶解铝盐和氨水，配制铝盐溶液和氨水溶液；然后将两种溶液同时倒入全返混爆式成核反应器中反应；反应完毕后将得到的液体倒入反应釜中，在110~200℃下反应2~72h；反应结束后离心洗涤至中性，制得氢氧化铝纳米浆料。2.根据权利要求1所述的一种氢氧化铝纳米浆料的制备方法，其特征在于，所述有机溶剂为乙醇、异丙醇、丁醇、丙酮、乙醇水溶液、异丙酮水溶液、丁醇水溶液、丙酮水溶液中的其中一种。3.根据权利要求1所述的一种氢氧化铝纳米浆料的制备方法，其特征在于，所述铝盐为氯化铝、硫酸铝、硝酸铝、明矾中的其中一种。4.根据权利要求1所述的一种氢氧化铝纳米浆料的制备方法，其特征在于，所述铝盐溶液浓度为0.01~20mol/L，氨水溶液浓度为...

【专利技术属性】
技术研发人员：李海艳，管学茂，李九戌，韦帅，张增才，肖治海，胡星星，司鹤洋，袁张苏，刘金萍，
申请(专利权)人：河南理工大学，
类型：发明
国别省市：河南,41