早强成核剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及一种用于制备早强成核剂的组合物，包括如下原料：聚醚单体、丙烯酸类单体、可溶性硅酸盐、可溶性钙盐、引发剂、还原剂、链转移剂、pH调节剂和去离子水。本发明专利技术的早强成核剂，应用在混凝土工程中起到了显著的作用，由于其作为晶核掺入水泥浆体后可大大降低水化过程中水化硅酸钙(C‑S‑H)的成核能垒，进一步加速了水化速度，缩短凝结时间，混凝土凝结硬化加快，从而使得混凝土的早期强度增强。

【技术实现步骤摘要】
早强成核剂及其制备方法和应用
本专利技术属于混凝土加工
，具体涉及一种早强成核剂及其制备方法和应用。
技术介绍
混凝土工程中如何提高水泥混凝土早期强度一直作为关键有效的指标，其在土木工程领域的应用和预制混凝土产业的推进方面起到了积极的作用。但是，为提高混凝土预制构件的生产效率，蒸汽养护和蒸压养护方式，难免在生产工序中带来一些负面影响，比如预制构件孔洞结构稀松、易断裂以及耐久性差等缺陷。传统的水泥混凝土早强成核剂以无机类和有机类为主，但往往会出现很多问题，从而影响混凝土的耐久性和工作性，比如氯盐类早强成核剂易造成钢筋腐蚀；硫酸盐类早强成核剂易引起水泥结构孔含量的增多，极大降低了混凝土的抗渗性和耐腐蚀性，另外，不同类型的早强成核剂在使用过程中会导致后期强度降低，从而在应用领域中大量使用被间接的限制。因此，用于提高混凝土早期强度的水泥混凝土外加剂的研发尤为迫切。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种早强成核剂及其制备方法，以提高混凝土工程中水泥混凝土的工作性能和耐久性能。第一方面，本专利技术提出了一种用于制备早强成核剂的组合物。本专利技术的用于制备早强成核剂的组合物，包括如下重量份数的原料：本专利技术的一种早强成核剂，应用在混凝土工程中起到了显著的作用，由于其作为晶核掺入水泥浆体后可大大降低水化过程中水化硅酸钙(C-S-H)的成核能垒，进一步加速了水化速度，缩短凝结时间，混凝土凝结硬化加快，从而使得混凝土的早期强度增强。作为本专利技术的具体实施方式，所述用于制备早强成核剂的组合物包括：根据本专利技术的一些实施方式，所述聚醚单体选自异戊烯醇聚氧乙烯醚。根据本专利技术的优选实施方式，所述聚醚单体选自HPEG-2400、HPEG-4000、TPEG-4000和TPEG-5000中的一种或多种。根据本专利技术的进一步优选实施方式，所述聚醚单体选自TPEG-5000，根据本专利技术，选择TPEG-5000制备的早强成核剂在水泥砂浆抗压强度性能方面更加显著提升。根据本专利技术的一些实施方式，所述丙烯酸类单体选自甲基丙烯酸和丙烯酸中的一种或多种。根据本专利技术的一些实施方式，所述引发剂选自过氧化氢、过硫酸钾和过硫酸钠中的一种或多种。根据本专利技术的一些实施方式，所述还原剂选自抗坏血酸(VC)、亚硫酸氢钠和过硫酸铵中的一种或多种。根据本专利技术的一些实施方式，所述链转移剂选自β-巯基丙酸、3-巯基乙酸和3-巯基丙酸中的一种或多种。根据本专利技术的一些实施方式，所述pH调节剂选自氢氧化钠、碳酸氢钠和碳酸氢钾中的一种或多种。根据本专利技术的一些实施方式，所述可溶性硅酸盐选自硅酸钠和偏硅酸钠中的一种或多种。根据本专利技术的一些实施方式，所述可溶性钙盐选自硝酸钙、碳酸氢钙和硫酸氢钙中的一种或多种。本专利技术的第二方面提供了一种由第一方面所述的组合物制备的早强剂。本专利技术第三方面提供了一种早强成核剂的制备方法，其包括以下步骤：S101：将聚醚单体、丙烯酸类单体、引发剂、还原剂、链转移剂和去离子水混合，得到高分子表面活性剂；S102：将所述高分子表面活性剂与pH调节剂混合，调节pH至10.0-12.0，得到混合物；S103：分别将可溶性硅酸盐和可溶性钙盐溶解，20℃-25℃温度下，分别依次将可溶性硅酸盐溶液和可溶性钙盐溶液滴入所述混合物中，得到早强成核剂。本专利技术的早强成核剂的制备方法，合成材料成本较低，合成工艺简单，成品在较大程度上满足混凝土领域的施工需求。根据本专利技术的一些实施方式，步骤S101中，首先将聚醚单体和引发剂在45℃-60℃温度下溶解于去离子水中，再加入丙烯酸类单体、还原剂和链转移剂，并在50℃-55℃混合2h-3h，得到高分子表面活性剂。根据本专利技术的一些实施方式，步骤S102中，所述pH调节剂为质量浓度为15％-20％的氢氧化钠。根据本专利技术的一些实施方式，步骤S103中，所述可溶性硅酸盐溶液的质量浓度为22.18％-31.02％。根据本专利技术的一些实施方式，步骤S103中，所述可溶性钙盐的质量浓度为35.74％-46.72％。根据本专利技术的一些实施方式，步骤S103中，所述可溶性硅酸盐溶液的滴加速度为0.80mL/min-2.00mL/min，例如可以是0.90mL/min、1.00mL/min、1.2mL/min、1.3mL/min、1.4mL/min、1.5mL/min、1.6mL/min、1.7mL/min、1.8mL/min、1.9mL/min以及它们之间的任意值。根据本专利技术的一些实施方式，步骤S103中，所述可溶性硅酸盐溶液的滴加速度为1.03mL/min-1.50mL/min。根据本专利技术的一些实施方式，步骤S103中，所述可溶性钙盐溶液的滴加速度为0.50mL/min-1.20mL/min，例如可以是0.60mL/min、0.70mL/min、0.80mL/min、0.90mL/min、1.00mL/min、1.10mL/min以及它们之间的任意值。根据本专利技术的一些实施方式，步骤S103中，所述可溶性钙盐溶液的滴加速度为0.60mL/min-0.79mL/min。根据本专利技术的早强成核剂的制备方法，分别以0.80mL/min-2.00mL/min和0.50mL/min-1.20mL/min，优选1.03mL/min-1.50mL/min和0.60-0.79mL/min的滴加速度将Na2SiO3溶液和Ca(NO3)2溶液滴入混合物中后得到的早强成核剂，在水泥砂浆抗压强度性能方面更加显著提升。本专利技术的第四方面提供了一种本专利技术第一方面的组合物或本专利技术第二方面所述的早强剂或根据第三方面所述的制备方法得到的早强剂在混凝土领域中的应用。本专利技术与现有的技术相比具有如下优点：(1)本专利技术提供的早强成核剂可以在掺入量较低的情况下，使得混凝土的早期强度明显提升。(2)本专利技术合成工艺不复杂，成本要求较低。具体实施方式本专利技术通过以下实施例详细描述本专利技术，可使本专业技术人员更全面的理解本专利技术，但这些实施例并不对本专利技术的范围构成任何限制。本专利技术的早强成核剂，按其重量份计，主要由以下组分通过溶液聚合得到：聚醚大单体5.00-10.00份、功能性小单体0.30-0.80份、引发剂0.02-0.10份、还原剂0.005-0.02份、链转移剂0.005-0.02份、可溶性钙盐5.50-7.50份、可溶性硅酸盐5.00-7.50份、pH调节溶液0.50-3.50份以及去离子水60.00-85.00份。本专利技术实施例中pH调节溶液采用质量浓度为15％氢氧化钠(NaOH)溶液。本专利技术实施例中使用的聚醚大单体为：异戊烯醇聚氧乙烯醚(TPEG-5000)；功能性小单体为：丙烯酸；引发剂为：过氧化氢溶液；还原剂为：抗坏血酸(VC)；链转移剂为：β-巯基丙酸。实施例1本实施本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于制备早强成核剂的组合物，其特征在于，包括如下重量份数的原料：/n

【技术特征摘要】
1.一种用于制备早强成核剂的组合物，其特征在于，包括如下重量份数的原料：





2.根据权利要求1所述的用于制备早强成核剂的组合物，其特征在于，所述聚醚单体选自异戊烯醇聚氧乙烯醚，优选选自HPEG-2400、HPEG-4000、TPEG-4000和TPEG-5000中的一种或多种，更优选选自TPEG-5000；和/或
所述丙烯酸类单体选自甲基丙烯酸和丙烯酸中的一种或多种；和/或，
所述引发剂选自过硫酸钾、过氧化氢和过硫酸钠中的一种或多种；和/或，
所述还原剂选自抗坏血酸、亚硫酸氢钠和过硫酸铵中的一种或多种；和/或，
所述链转移剂选自β-巯基丙酸、3-巯基乙酸和3-巯基丙酸中的一种或多种；和/或，
所述pH调节剂选自氢氧化钠、碳酸氢钠和碳酸氢钾中的一种或多种；和/或，
所述可溶性硅酸盐选自硅酸钠和偏硅酸钠中的一种或多种；和/或，
所述可溶性钙盐选自硝酸钙、碳酸氢钙和硫酸氢钙中的一种或多种。


3.由权利要求1或2所述的组合物制备的早强成核剂。


4.根据权利要求1-3任一项所述的早强成核剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S101：将聚醚单体、丙烯酸类单体、引发剂、还原剂、链转移剂和去离子水混合，得到高分子表面活性剂；
S102：将所述高分子表面活性剂与pH调节剂混合，调节pH至10.0-12.0，得到混合物；
S103：分别将可溶性硅酸盐和可溶性钙盐溶解，20℃-25℃温度下，分...

【专利技术属性】
技术研发人员：王宏维，孙天磊，
申请(专利权)人：山西佳维新材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：山西;14