一种高分散性缓释型钙铝基氯离子固化剂及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种高分散性缓释型钙铝基氯离子固化剂及其制备方法，所述氯离子固化剂制备方法如下：1)将明胶和水加入三口烧瓶中，加热搅拌得到明胶胶体；2)将钙铝基固氯材料、N

【技术实现步骤摘要】
一种高分散性缓释型钙铝基氯离子固化剂及其制备方法


[0001]本专利技术属于使用无机材料作为有效成分的混凝土
，具体涉及一种高分 散性缓释型钙铝基氯离子固化剂及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着海洋工程建设逐步发展，全球建设用砂资源短缺问题日益凸显。沿海丰富 的海砂资源成为众多学者关注的焦点，若能够大规模开发利用，将显著减少海工用 砂运输成本，有效缓解内陆河砂资源短缺压力。然而海砂中含有过量的氯离子，作 为骨料应用于钢筋混凝土中，将会加剧钢筋电化学腐蚀反应，引起钢筋锈蚀，混凝 土结构被破坏。
[0003]目前，针对此问题，相关学者提出了通过钢筋混凝土自身硬化浆体作用实现的 自由氯离子固化技术，因其实施便利，成效显著被视为降低钢筋锈蚀风险的最有效 手段之一。氯离子固化包括物理固化和化学固化两种方式。其中化学固化是实现氯 离子固化最为有效稳定的方式，此方式主要利用化学反应形成Friedel
’
s盐 ([Ca2Al(OH)6·
2H2O]2·
Cl2·
4H2O)。近年来，国内外学者从硅酸盐水泥、矿物掺合 料和化学外加剂等方面对其进行了系统研究。这些氯离子固化剂常增加铝酸盐相含 量提升对氯离子化学固化能力，实现自由氯离子的固化。例如C3A(3CaO
·
Al2O3) 等在水化过程中能够直接与氯离子反应，生成Friedel
’
s盐，作为外加剂使用具有 优异的氯离子固化能力。然而，C3A作为外加剂使用时，早期会与水泥中石膏发生 反应生成钙矾石，石膏的消耗将会缩短凝结时间，影响水泥工作性能。基于工作性 相关难题，相关学者提出了使用胶囊(如海藻酸钠)包覆氯离子固化剂的方法，通 过胶囊后期吸水后缓慢发挥固氯作用的方式，避免了早期消耗大量石膏，实现缓释 固化氯离子的目的。
[0004]然而，目前现有胶囊型氯离子固化剂在分散性方面仍存在一些问题。例如氯离 子固化剂在使用海藻酸钠溶液进行胶囊包覆制备时，海藻酸钠与钙离子发生反应生 成海藻酸钙凝胶，硬化的海藻酸钙凝胶极易导致氯离子固化剂发生团聚，氯离子固 化剂分散性降低，显著影响氯离子固化剂胶囊包覆的可靠性。氯离子固化剂分散性 降低，一方面将导致固化剂中铝相活性不足，氯离子固化能力降低，另一方面由于 表面包覆存在缺陷，导致缓释固化能力不足，从而影响混凝土凝结时间等工作性能。

技术实现思路

[0005]本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的上述不足，提供一种高 分散性缓释型钙铝基氯离子固化剂及其制备方法，能够使包覆材料在固化剂表面分 布更加均匀，解决现有胶囊型氯离子固化剂制备中容易团聚导致包覆效果不佳的问 题，具有更加优异的缓释固化氯离子的能力。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术提供的技术方案是：
[0007]提供一种高分散性缓释型钙铝基氯离子固化剂，其制备方法步骤如下：
[0008]1)将明胶和水加入三口烧瓶中，加热搅拌得到明胶胶体；
[0009]2)将钙铝基固氯材料、N
‑
马来酰化明胶型聚羧酸减水剂和水加入湿磨机进 行一次湿磨，然后加入步骤1)所得的明胶胶体进行二次湿磨，将所得湿磨产物冷 却得到凝胶，然后真空冷冻干燥，再研磨过筛得到高分散性缓释型钙铝基氯离子固 化剂。
[0010]按上述方案，步骤1)所述明胶与水的质量比为1：5～10。
[0011]按上述方案，步骤1)所述加热搅拌温度为65～65℃，加热搅拌时间为3～5h。
[0012]按上述方案，步骤2)所述钙铝基固氯材料为CaAl
‑
NO
3 (Ca4Al2(OH)
12
(NO3)2·
4H2O)，AFm(Ca4Al2(OH)
12
(SO4)
·
6H2O)，C3A(3CaO
·
Al2O3) 中的一种或多种。
[0013]按上述方案，步骤2)所述N
‑
马来酰化明胶型聚羧酸减水剂的分子结构式为：
[0014][0015]其中n1：n2：n3＝2～3：1：3～6，R
‑
代表饱和烃基，所述N
‑
马来酰化明胶型聚 羧酸减水剂的数均分子量为8～10万。所述饱和烃基包括甲基、乙基、正丙基、异 丙基、正丁基、异丁基、仲丁基以及叔丁基。
[0016]按上述方案，所述N
‑
马来酰化明胶型聚羧酸减水剂的制备方法为：将N
‑
马 来酰化明胶(MA)、乙烯基磺酸钠(SVS)和甲基丙烯酸(MAA)按质量比MA： SVS：MAA＝3～5：1～2：6于80～85℃下恒温反应6～8h得到。
[0017]按上述方案，所述N
‑
马来酰化明胶由马来酸酐与明胶溶液按重量比1：40～50 于50～60℃反应1～2h得到，其中明胶溶液由数均分子量为5～6万的工业明胶分散 于水中得到，质量浓度为15～20％，粘度为0.08～0.12Pa
·
s。
[0018]按上述方案，步骤2)所述钙铝基固氯材料与N
‑
马来酰化明胶型聚羧酸减水 剂和水质量比为40～50：3～5：500～800。
[0019]按上述方案，步骤2)所述一次湿磨条件为：在20～30℃下以600～900rpm的 速率湿磨2～3h，球料比为5～10：1，研磨球各级配质量比为3mm：1mm：0.5mm＝1： 3～5：4～6。
[0020]按上述方案，步骤2)所述二次球磨条件为：在65～65℃温度下以600～900rpm 的速率湿磨1～2h。
[0021]按上述方案，步骤2)将所得湿磨产物冷却工艺条件为：置于10～15℃下保温 1～2h。
[0022]按上述方案，步骤2)所述真空冷冻干燥工艺条件为：于
‑
60～
‑
40℃下真空冷 冻干燥24～48h。
[0023]按上述方案，步骤2)所述过筛为过200目筛。
[0024]本专利技术还包括上述高分散性缓释型钙铝基氯离子固化剂的制备方法，步骤如 下：
[0025]1)将明胶和水加入三口烧瓶中，加热搅拌得到明胶胶体；
[0026]2)将钙铝基固氯材料、N
‑
马来酰化明胶型聚羧酸减水剂和水加入湿磨机进 行一次湿磨，然后加入步骤1)所得的明胶胶体进行二次湿磨，将所得湿磨产物冷 却得到凝胶，然后真空冷冻干燥，再研磨过筛得到高分散性缓释型钙铝基氯离子固 化剂。
[0027]以及上述高分散性缓释型钙铝基氯离子固化剂的使用方法，具体为：将所述 高分
散性缓释型钙铝基氯离子固化剂掺入水泥基材料中，掺量为胶凝材料质量的 4～5％。
[0028]本专利技术提供一种N
‑
马来酰化明胶型聚羧酸减水剂制备的高分散性缓释型钙 铝基氯离子固化剂，利用明胶对温度的敏感性(加热会溶解成胶体，冷却至35
‑...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高分散性缓释型钙铝基氯离子固化剂，其特征在于，其制备方法步骤如下：1)将明胶和水加入三口烧瓶中，加热搅拌得到明胶胶体；2)将钙铝基固氯材料、N
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马来酰化明胶型聚羧酸减水剂和水加入湿磨机进行一次湿磨，然后加入步骤1)所得的明胶胶体进行二次湿磨，将所得湿磨产物冷却得到凝胶，然后真空冷冻干燥，再研磨过筛得到高分散性缓释型钙铝基氯离子固化剂。2.根据权利要求1所述的高分散性缓释型钙铝基氯离子固化剂，其特征在于，步骤1)所述明胶与水的质量比为1：5～10；步骤1)所述加热搅拌温度为65～75℃，加热搅拌时间为3～5h。3.根据权利要求1所述的高分散性缓释型钙铝基氯离子固化剂，其特征在于，步骤2)所述钙铝基固氯材料为Ca4Al2(OH)
12
(NO3)2·
4H2O，Ca4Al2(OH)
12
(SO4)
·
6H2O，3CaO
·
Al2O3中的一种或多种。4.根据权利要求1所述的高分散性缓释型钙铝基氯离子固化剂，其特征在于，步骤2)所述N
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马来酰化明胶型聚羧酸减水剂的分子结构式为：其中n1：n2：n3＝2～3：1：3～6，R
‑
代表饱和烃基，所述N
‑
马来酰化明胶型聚羧酸减水剂的数均分子量为8～10万。5.根据权利要求1所述的高分散性缓释型钙铝基氯离子固化剂，其特征在于，步骤2)所述N
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马来酰化明胶型聚羧酸减水剂的制备方法为：将N
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马来酰化明胶、乙烯基磺酸钠和甲基丙烯酸按质量比MA：SVS：MAA＝3～5：1～2：6于80～85℃下恒温反应6～8h得到。6.根据权利要求5所述的高分散性缓释型钙铝基氯离子固化剂，其特征在于，所述N
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【专利技术属性】
技术研发人员：谭洪波，吕周岭，蹇守卫，贺行洋，苏英，刘晓海，陈偏，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：