碳酸钙超细浆料的制备方法及其在水泥基材料中的应用技术

本发明专利技术提供一种碳酸钙超细浆料的制备方法，包括如下步骤：1)配制溶液：采用溶剂来配制钙盐溶液和碳酸根溶液，并分别在配制的钙盐溶液和碳酸根溶液中掺入表面活性剂；2)将配制的钙盐溶液和碳酸根溶液以相同速率倒入反应器中迅速反应得到混合浆液；3)将得的混合浆液陈化后，再经抽滤、洗涤后，得碳酸钙超细浆料。本发明专利技术制备碳酸钙超细浆料的方法操作简单，所用原料易得，制备步骤少、成本低，并且重复性好。本发明专利技术制备的碳酸钙超细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，与未添加此碳酸钙超细浆料的水泥的早期强度相比，添加碳酸钙超细浆料到水泥基材料中制备的水泥的28d的抗压强度增长率高达45％。

Preparation of Calcium Carbonate Ultrafine Slurry and Its Application in Cement-based Materials

The invention provides a preparation method of calcium carbonate superfine slurry, which comprises the following steps: 1) preparing solution: using solvent to prepare calcium salt solution and carbonate solution, and adding surfactants into the prepared calcium salt solution and carbonate solution respectively; 2) pouring the prepared calcium salt solution and carbonate solution into the reverse at the same rate. Mixed slurry can be obtained by rapid reaction in the reactor. 3) After aging the mixed slurry, it can be filtered and washed to obtain superfine calcium carbonate slurry. The method for preparing superfine calcium carbonate slurry has the advantages of simple operation, easy availability of raw materials, less preparation steps, low cost and good repeatability. The calcium carbonate superfine slurry prepared by the invention can significantly improve the early strength of cement when it is added into the cement-based material as an early strength agent. Compared with the early strength of cement without the calcium carbonate superfine slurry, the compressive strength of cement prepared by adding the calcium carbonate superfine slurry into the cement-based material increases by 45% in 28 days.

【技术实现步骤摘要】
碳酸钙超细浆料的制备方法及其在水泥基材料中的应用
本专利技术属于建筑材料领域，具体是涉及一种碳酸钙超细浆料的制备方法、及该碳酸钙超细浆料作为早强剂在水泥基材料中的应用和制备方法。
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。该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。此外，水泥基材料的应用较广泛，如用于修复加固应用时的水灰比范围为0.5～1.5，然而在大水灰比条件下，硫铝酸盐水泥基材料所达到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。碳酸钙为硫铝酸盐水泥的水化产物之一，理论上将超细碳酸钙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，目前尚无关于不同超细碳酸钙形貌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。因此，本专利技术提供一种碳酸钙超细浆料的制备方法、及该碳酸钙超细浆料作为早强剂在水泥基材料中的应用和制备方法的技术方案。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服上述现有技术中不足，提出一种碳酸钙超细材料作为早强剂在水泥基材料中的应用及其制备方法。本专利技术制备碳酸钙超细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。为了实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种碳酸钙超细浆料的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：1)配制溶液：采用溶剂来配制钙盐溶液和碳酸根溶液，并分别在配制的钙盐溶液和碳酸根溶液中掺入表面活性剂；2)混合：将步骤1)配制的所述钙盐溶液和所述碳酸根溶液以相同速率倒入反应器中迅速反应得到混合浆液；3)将步骤2)得的混合浆液陈化后，再经抽滤、洗涤后，得碳酸钙超细浆料。如上所述的制备方法，优选，所述步骤1)中，所述表面活性剂为聚乙烯吡咯烷酮或柠檬酸；优选地，所述表面活性剂的掺入量分别按照钙盐溶液和碳酸根溶液的体积来添加，具体为0.1～10g/L。如上所述的制备方法，优选，所述步骤1)中，所述溶剂为水或有机溶剂；优选地，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、丁醇水溶液和丙酮水溶液中的一种。如上所述的制备方法，优选，所述步骤1)中，在配制所述钙盐溶液时，所采用的钙盐为氯化钙、硫酸钙和硝酸钙中的一种或多种组合。如上所述的制备方法，优选，所述步骤1)中，所述钙盐溶液浓度为0.01～20mol/L，碳酸根溶液浓度为0.02～15mol/L。如上所述的制备方法，优选，所述步骤2)中，配制所述混合浆液时所述钙盐溶液和所述碳酸根溶液的体积比为1∶1；优选地，配制混合浆液时以相同速率将所述钙盐溶液和所述碳酸根溶液倒入反应器中，该倒入反应器的速率为1mL/min～70mL/min。如上所述的制备方法，优选，所述步骤2)中，所述反应器为全返混液膜反应器；优选地，所述钙盐溶液和所述碳酸根溶液在反应器中反应时所采用的转速为3500rpm～4500rpm；优选地，所述步骤3)中，将步骤2)得的混合浆液陈化0～36h后，再经过抽滤，用去离子水洗涤至中性，得碳酸钙超细浆料。一种如上所述制备方法制得的碳酸钙超细浆料的应用，将所述碳酸钙超细浆料作为早强剂在水泥基材料中的应用；优选地，所述碳酸钙超细浆料掺入到水泥基材料中的掺入量按硫铝酸盐水泥的0.1％～10％添加。如上所述酸钙超细浆料的应用，优选，所述碳酸钙超细浆料是在50～120W功率下超声分散3～7min后分散在减水剂溶液中。如上所述酸钙超细浆料的应用，优选，所述减水剂为萘系、密胺系和氨基磺酸盐系减水剂中的一种；再优选地，所述碳酸钙超细浆料作为早强剂在水泥基材料中的应用时所制备水泥的水灰比为0.29～1.5。与最接近的现有技术相比，本专利技术提供的技术方案具有如下有益效果：本专利技术制备碳酸钙超细浆料的方法操作简单，所用原料为钙盐、碳酸盐、有机溶剂、表面活性剂，原料易得，制备步骤少、成本低，并且重复性好。本专利技术制备的碳酸钙超细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，具有广阔的应用前景。与未添加此碳酸钙超细浆料的水泥早期强度相比，添加碳酸钙超细浆料到水泥基材料中制备的水泥的28d的抗压强度增长率高达45％。本专利技术提供的技术方案是从简单的原料出发，简便、高效、经济性地合成碳酸钙超细浆料及其作为早强剂添加到水泥基材料中的方法，该方法具有操作简单、反应条件温和、环境友好等优点，且适宜于规模化制备。附图说明图1为本专利技术具体实施例方解石型碳酸钙(块状)的SEM图；图2为本专利技术具体实施例方解石型碳酸钙(类球状)的SEM图；图3为本专利技术具体实施例柠檬酸的量为1.5g/L时方解石型碳酸钙(类圆柱状)的SEM图；图4为本专利技术另一具体实施例方解石型碳酸钙(类圆柱状)的SEM图；图5为本专利技术另一具体实施例方解石型碳酸钙(类圆柱状)的SEM图；图6为本专利技术另一具体实施例方解石型碳酸钙(类圆柱状)的SEM图；图7为本专利技术另一具体实施例方解石型碳酸钙(类圆柱状)的SEM图。具体实施方式下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本专利技术。需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。本专利技术的具体实施例提供一种碳酸钙超细浆料的制备方法，该制备方法包括如下步骤：1)配制溶液：采用水或有机溶剂作为溶剂来配制钙盐溶液和碳酸根溶液，并分别在配制的钙盐溶液和碳酸根溶液中掺入一定量的表面活性剂。在本专利技术中，表面活性剂为聚乙烯吡咯烷酮或柠檬酸。优选地，表面活性剂的掺入量分别按照钙盐溶液和碳酸根溶液的体积来添加，具体为0.1～10g/L(例如0.5g/L、1g/L、1.5g/L、2g/L、2.5g/L、3g/L、3.5g/L、4g/L、4.5g/L、5g/L、5.5g/L、6g/L、6.5g/L、7g/L、7.5g/L、8g/L、8.5g/L、9g/L、9.5g/L)。进一步优选地，所采用的机溶剂为乙醇、异丙醇、丁醇、丙酮、乙醇水溶液、异丙酮水溶液、丁醇水溶液和丙酮水溶液中的一种。在配制钙盐溶液时，所采用的钙盐为氯化钙、硫酸钙和硝酸钙中的一种或几种。在本专利技术中，钙盐溶液浓度为0.01～20mol/L(例如1mol/L、2mol/L、3mol/L、4mol/L、5mol/L、6mol/L、7mol/L、8mol/L、9mol/L、10mol/L、11mol/L、12mol/L、13mol/L、14mol/L、15mol/L、16mol/L、17mol/L、18mol/L、19mol/L)本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种碳酸钙超细浆料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：1)配制溶液：采用溶剂来配制钙盐溶液和碳酸根溶液，并分别在配制的钙盐溶液和碳酸根溶液中掺入表面活性剂；2)混合：将步骤1)配制的所述钙盐溶液和所述碳酸根溶液以相同速率倒入反应器中迅速反应得到混合浆液；3)将步骤2)得的混合浆液陈化后，再经抽滤、洗涤后，得碳酸钙超细浆料。

【技术特征摘要】
1.一种碳酸钙超细浆料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：1)配制溶液：采用溶剂来配制钙盐溶液和碳酸根溶液，并分别在配制的钙盐溶液和碳酸根溶液中掺入表面活性剂；2)混合：将步骤1)配制的所述钙盐溶液和所述碳酸根溶液以相同速率倒入反应器中迅速反应得到混合浆液；3)将步骤2)得的混合浆液陈化后，再经抽滤、洗涤后，得碳酸钙超细浆料。2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤1)中，所述表面活性剂为聚乙烯吡咯烷酮或柠檬酸；优选地，所述表面活性剂的掺入量分别按照钙盐溶液和碳酸根溶液的体积来添加，具体为0.1～10g/L。3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤1)中，所述溶剂为水或有机溶剂；优选地，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、丁醇水溶液和丙酮水溶液中的一种。4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤1)中，在配制所述钙盐溶液时，所采用的钙盐为氯化钙、硫酸钙和硝酸钙中的一种或多种组合。5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤1)中，所述钙盐溶液浓度为0.01～20mol/L，碳酸根溶液浓度为0.02～15mol/L。6.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤2...

【专利技术属性】
技术研发人员：李海艳，管学茂，王松先，李九戌，郭文豪，刘智豪，侯沛然，王金凯，曹凤仙，
申请(专利权)人：河南理工大学，
类型：发明
国别省市：河南,41