一种硅酸钙盐晶种胶体及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种硅酸钙盐晶种胶体及其制备方法，属于胶凝辅助材料技术领域。其中，硅酸钙盐晶种与络合助剂形成胶体；所述络合助剂为醇酸溶液，其中，所述醇为聚合多元醇，所述酸为羧酸。本发明专利技术的提供的制备方法将络合助剂与硅酸盐晶种结合，采用聚合多元醇和羧酸作为络合助剂，羧酸与钙的配位能力强，胶体高度分散，有助于胶凝材料的分散，还可消除胶凝材料中氧化钙、氧化镁成分水化体积膨胀导致的不安定性；且未使用硝酸盐作为原料，生产过程安全性高。高。

【技术实现步骤摘要】
一种硅酸钙盐晶种胶体及其制备方法


[0001]本专利技术涉及建筑材料
，具体涉及一种硅酸钙盐晶种胶体及其制备方法。

技术介绍

[0002]将水泥熟料与一定量的活性混合材料共同磨制可得到混合材水泥。常用的水泥活性混合材料包括粒化高炉矿渣及其矿渣粉、粉煤灰和火山灰质混合材料。利用活性混合材制备水泥，一方面解决了工业废渣的排放问题，另一方面也可以改善水泥性能，降低水泥的生产成本，减少生产水泥过程中废气物的排放。但混合材水泥的早期强度较低，强度增长速度较慢，抗冻性差，这严重制约了混合材水泥在工程中的应用。实际工程中，常采用早强剂来提高水泥的早期强度。然而一般的早强剂在提高早期强度的同时，也对混凝土的长期性能产生诸多不良影响，例如后期强度的降低，氯盐早强剂引起的钢筋腐蚀，钾盐和钠盐早强剂造成的碱骨料反应等。
[0003]在完全水化的硅酸盐水泥石中，水化硅酸钙约占60%
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70%。水泥水化过程中，水化硅酸钙以凝胶和晶体状态填充孔隙，使水泥强度得以增长。科研工作者通过长期研究，证明水化硅酸钙提供强度的机理包括成核和生长两个过程。在混凝土制备过程中加入水化硅酸钙晶种，可节约水化硅酸钙的成核时间，加快水泥水化进程，从而促进水泥早期强度的发展。
[0004]通过固相直接反应法和水热法可制备水化硅酸钙晶种。固相直接反应法产物生成率较低，含有较多杂质，早强效果并不理想，一般不被采用。采用水热法制备的水化硅酸钙晶种易于团聚，较大尺寸的水化硅酸钙晶种难以起到促进水泥水化的作用。现有技术中通常使用硅酸钠、硝酸钙/氧化钙进行反应，从而制备硅酸盐晶种，硝酸盐易爆，使得硅酸盐晶种生产过程安全性不高。
[0005]因此，需要提出一种硅酸钙盐晶种胶体的制备方法并将其用于混合材水泥基材料，具有重大的经济、环境和社会意义。

技术实现思路

[0006]因此，本专利技术要解决的技术问题在于克服现有技术中的缺陷，从而提供一种硅酸钙盐晶种胶体（CSG）及其制备方法。
[0007]本专利技术提供了一种硅酸钙盐晶种胶体，硅酸钙盐晶种与络合助剂形成胶体；所述络合助剂为醇酸溶液，其中，所述醇酸溶液中醇为聚合多元醇，所述醇酸溶液中酸为羧酸。
[0008]优选地，所述醇酸溶液中羧酸的质量含量为0.5~5%。
[0009]优选地，所述羧酸包括甲酸、乙酸中的任意一种。
[0010]聚合多元醇是多元醇及聚合多元醇、聚合醇胺等多种有机物的液体混合物。主要成分包括：二乙二醇、丙三醇、二聚丙三醇、三聚丙三醇、三乙醇胺（TEA）、脂肪酸钠和水。进一步地，所述聚合多元醇分子量10000~100000、浓度为1~10wt%。
[0011]本专利技术还提供了一种上述硅酸钙盐晶种胶体的制备方法，包括以下步骤：
在20~50℃，向醇酸溶液中同时硅酸钠溶液、氢氧化钙悬浮液；获得包含络合助剂的硅酸钙盐晶种胶体。
[0012]优选地，所述硅酸钠与氢氧化钙的摩尔比大于1。这是因为，硅酸钠应当过量，以保持晶种胶体中硅酸钙的稳定性，而摩尔比小于1时由于氢氧化钙的附着导致无法制备出稳定的胶体体系。
[0013]优选地，所述硅酸钠溶液与醇酸溶液的体积比为5
‑
40:1000。
[0014]优选地，所述氢氧化钙悬浮液与醇酸溶液的体积比为1
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20:1000。
[0015]本专利技术技术方案，具有如下优点：1.本专利技术提供的具有络合助剂的硅酸钙盐晶体胶体溶液，可消除胶凝材料中氧化钙、氧化镁成分水化体积膨胀导致的不安定性；包含羧酸的醇酸溶液可充分分散并络合水泥基建材，可合理调控早期水化速度、显著提升成型体的后期强度增长。
[0016]2.本专利技术的络合助剂采用聚合多元醇和羧酸，羧酸（尤其是甲酸）与钙的配位能力强，胶体高度分散，有助于胶凝材料分散。
[0017]3.本专利技术未使用硝酸盐作为原料，生产过程安全性高。所得硅酸盐晶种胶体稳定性好，便于保存。
具体实施方式
[0018]以下通过具体实施方式对本专利技术的技术方案进行说明。
[0019]一种硅酸钙盐晶种胶体，硅酸钙盐晶种与络合助剂形成胶体；所述络合助剂为醇酸溶液，其中，所述醇酸溶液中醇为聚合多元醇，所述醇酸溶液中酸为羧酸。
[0020]本专利技术中，聚合多元醇是多元醇及聚合多元醇、聚合醇胺等多种有机物的液体混合物。主要成分包括：二乙二醇、丙三醇、二聚丙三醇、三聚丙三醇、三乙醇胺（TEA）、脂肪酸钠和水。进一步地，所述聚合多元醇分子量10000~100000、浓度为1~10wt%。
[0021]进一步地，所述醇酸溶液中羧酸的质量含量为0.5~5%。
[0022]进一步地，所述羧酸包括甲酸、乙酸中的任意一种。优选为甲酸，甲酸与钙的配位能力强，胶体高度分散，有助于胶凝材料分散。
[0023]本专利技术还提供了一种上述硅酸钙盐晶种胶体的制备方法，包括以下步骤：在20~50℃，向醇酸溶液中同时硅酸钠溶液、氢氧化钙悬浮液；获得包含络合助剂的硅酸钙盐晶种胶体。
[0024]需要说明的是，硅酸钠溶液、氢氧化钙悬浮液的含量不作限制，仅需要能形成硅酸钙盐晶种即可。在可选的具体实施方式中，硅酸钠溶液浓度为20wt%、氢氧化钙悬浮液浓度为10wt%。
[0025]进一步地，所述硅酸钠与氢氧化钙的摩尔比大于1。这是因为，硅酸钠应当过量，例如，摩尔比为1.1、1.2等，以保持晶种胶体中硅酸钙的稳定性；而摩尔比小于1时由于氢氧化钙的附着导致无法制备出稳定的胶体体系。
[0026]进一步地，所述硅酸钠溶液与醇酸溶液的体积比为5
‑
40:1000。
[0027]进一步地，所述氢氧化钙悬浮液与醇酸溶液的体积比为1
‑
20:1000。
[0028]以下通过具体实施方式对本专利技术的技术方案进一步说明。需要说明的是，本专利技术中所涉及的原料、试剂等均为普通市售产品。
[0029]实施例1在浓度为1%的聚合多元醇中溶入甲酸，醇酸溶液中甲酸的质量含量5%，20℃、快速搅拌下，向1000份醇酸溶液中同时滴入5份20%浓度的硅酸钠、1份10%浓度的氢氧化钙悬浮液，获得包含醇酸络合助剂的硅酸钙盐晶种胶体CSG。
[0030]实施例2在浓度为10%的聚合多元醇中溶入甲酸，醇酸溶液中甲酸的质量含量0.5%，50℃、快速搅拌下，向1000份醇酸溶液中同时滴入40份25%浓度的硅酸钠、20份12%浓度的氢氧化钙悬浮液，获得包含醇酸络合助剂的硅酸钙盐晶种胶体CSG。
[0031]实施例3在浓度为3%的聚合多元醇中溶入乙酸，醇酸溶液中甲酸的质量含量2%，30℃、快速搅拌下，向1000份醇酸溶液中同时滴入15份15%浓度的硅酸钠、5份8%浓度的氢氧化钙悬浮液，获得包含醇酸络合助剂的硅酸钙盐晶种胶体CSG。
[0032]实施例4在浓度为5%的聚合多元醇中溶入甲酸，醇酸溶液中甲酸的质量含量4%，40℃、快速搅拌下，向1000份醇酸溶液中同时滴入25份20%浓度的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种硅酸钙盐晶种胶体，其特征在于，硅酸钙盐晶种与络合助剂形成胶体；所述络合助剂为醇酸溶液，其中，所述醇酸溶液中醇为聚合多元醇，所述醇酸溶液中酸为羧酸。2.根据权利要求1所述的硅酸钙盐晶种胶体，其特征在于，所述聚合多元醇的浓度为1~10wt%。3.根据权利要求1所述的硅酸钙盐晶种胶体，其特征在于，所述醇酸溶液中羧酸的质量含量为0.5~5%。4.根据权利要求3所述的硅酸钙盐晶种胶体，其特征在于，所述羧酸包括甲酸、乙酸中的任意一种。5.权利要求1
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4任一项所述的一种硅酸钙盐晶种胶体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：在20~50℃，向醇酸溶液中同时加入硅酸钠溶液、氢氧化钙悬浮液；获得包含络合助剂的硅酸钙盐晶种胶体。6.根据权利要求5所述的硅酸钙盐晶种胶体的制备方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴振军，瞿双林，解修强，张晓兵，
申请(专利权)人：湖南大学，
类型：发明
国别省市：