(12)发明专利申请
(10)申请公布号 CN 111732364 A(43)申请公布日 2020.10.02
(21)申请号 201911275830.4(22)申请日 2019.12.12
(71)申请人 中国铁道科学研究院集团有限公司
铁道建筑研究所
地址 100081 北京市海淀区大柳树路2号铁
科院铁建所S411
申请人 中国铁道科学研究院集团有限公司
北京铁锋建筑工程技术有限公司 北京铁科特种工程技术有限公司(72)发明人 郑新国 郁培云 曾志 胡建伟
李书明 董全霄 刘竞 程冠之 潘永健 蔡德钩 贡照华 姚建平 楼梁伟 石越峰 谢永江 朱长华 董武 黄安宁 刘相会 杨德军 马国栋 王永华 刘文 潘卫 贾桂良 崔政清 孙景桐 张永朝 (54)发明名称
一种混凝土预制件用早强剂及制备方法(57)摘要
本发明公开了一种混凝土预制件用早强剂及制备方法，包括：可溶性钙盐、可溶性硅盐、阴离子分散剂、非离子分散剂、增稠剂和水；制备方法为：将可溶性钙盐、可溶性硅盐、阴离子分散剂、非离子分散剂和增稠剂在水溶液中进行复合反应，生成有机掺杂的水化硅酸钙凝胶悬浮液，即为混凝土预制件用早强剂。本发明利用阴离子和非离子复合分散剂对水化硅酸钙凝胶颗粒进行分散，可提供更好的分散作用；并在早强剂中添加增稠剂，减少水化硅酸钙凝胶颗粒之间的聚并，进一步提高稳定性。
张也 王钊
(74)专利代理机构 北京汇信合知识产权代理有
限公司 11335
代理人 周文(51)Int.Cl.
C04B 24/38(2006.01)C04B 103/14(2006.01)
权利要求书1页 说明书4页
CN 111732364 ACN 111732364 A
权 利 要 求 书
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1.一种混凝土预制件用早强剂，其特征在于，包括：可溶性钙盐、可溶性硅盐、阴离子分散剂、非离子分散剂、增稠剂和水。
2.如权利要求1所述的混凝土预制件用早强剂，其特征在于，按重量百分比计，所述可溶性钙盐为2.5％～20％；所述可溶性硅盐为2.4％～10％；所述阴离子分散剂为1.0％～10％；所述非离子型分散剂为0.4％～4.0％；所述增稠剂0.01％～0.1％；余量为水。
3.如权利要求1所述的混凝土预制件用早强剂，其特征在于，所述可溶性钙盐为四水合硝酸钙，所述可溶性硅盐为无水偏硅酸钠。
4.如权利要求1所述的混凝土预制件用早强剂，其特征在于，所述阴离子分散剂为聚羧酸，分子量3000～70000；所述非离子型分散剂为聚乙烯亚二胺，分子量600～70000。
5.如权利要求1所述的混凝土预制件用早强剂，其特征在于，所述增稠剂为温轮胶。6.一种如权利要求1-5中任一项所述的混凝土预制件用早强剂的制备方法，其特征在于，包括：
将所述可溶性钙盐、可溶性硅盐、阴离子分散剂、非离子分散剂和增稠剂在水溶液中进行复合反应，生成有机掺杂的水化硅酸钙凝胶悬浮液，即为所述混凝土预制件用早强剂。
7.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，包括：将所述可溶性钙盐、可溶性硅盐和增稠剂分别配置成水溶液；将所述阴离子分散剂、非离子分散剂、增稠剂水溶液和水添加到反应容器中，设置预设的反应温度和搅拌速率；
向所述反应容器中同时滴加可溶性钙盐溶液和可溶性硅盐溶液，反应完成后，得到混凝土预制件用早强剂。
8.如权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述可溶性钙盐溶液的质量浓度为50％～70％，所述可溶性硅盐溶液的质量浓度为5％～25％，所述增稠剂水溶液的质量浓度为0.3％～5％。
9.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述反应温度为20℃～90℃，搅拌速率为100rpm～800rpm；搅拌0.5h～2h后，保持搅拌且同时滴加可溶性钙盐溶液和可溶性硅盐溶液的时间为1h～48h，滴加完毕后继续搅拌反应0.5h～2h。
10.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述混凝土预制件用早强剂中水化硅酸钙凝胶的粒径为150nm～400nm。
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CN 111732364 A
说 明 书
一种混凝土预制件用早强剂及制备方法
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技术领域
[0001]本发明涉及早强剂技术领域，具体涉及一种混凝土预制件用早强剂及制备方法。背景技术
[0002]混凝土具有价格低、承载力强、耐久性高等优点，是目前世界上用量最大的建筑材料。随着我国高铁和地铁建设的大量开展，混凝土预制件已经成为我国混凝土产业一个重要的发展方向，这对混凝土早期强度和拆模时间提出了更高要求。传统的氯化物类早强剂含有氯离子，硫酸盐类无机早强剂含碱，因而应用存在局限性，亟需研制性能优良的新型早强剂。
[0003]水化硅酸钙是水泥水化的主要产物，对混凝土的强度发展和耐久性能起着至关重要的作用；因此，在混凝土中添加水化硅酸钙作为晶种可诱导水化产物更快的析出结晶，具有显著的早强效果。[0004]目前，利用水化硅酸钙作为晶核的早强剂制备方法主要为采用硅酸盐溶液和钙盐溶液在分散剂中进行复合反应，所用分散剂多为阴离子分散剂。中国专利CN105330194B公开了一种纳米悬浮液混凝土早强剂及其制备方法，利用聚羧酸分散可溶性钙盐和硅盐制备纳米早强剂，所述早强剂在固含量为10.0％时，可稳定存储75天；固含量为20.0％时，仅能稳定存储45天。较低的固含量会提高运输成本，而较短的储存稳定期则限制了早强剂的推广使用；因此，研制固含量高且储存稳定性佳的早强剂具很大的应用前景。发明内容
[0005]针对现有水化硅酸钙晶种早强剂悬浮液的早强效果好，但储存稳定性差的问题，本发明提供一种制备方法简单、早强效果好、固含量高且储存稳定性佳的混凝土预制件用早强剂及制备方法。
[0006]本发明公开了一种混凝土预制件用早强剂，包括：可溶性钙盐、可溶性硅盐、阴离子分散剂、非离子分散剂、增稠剂和水。[0007]作为本发明的进一步改进，按重量百分比计，[0008]所述可溶性钙盐为2.5％～20％；[0009]所述可溶性硅盐为2.4％～10％；[0010]所述阴离子分散剂为1.0％～10％；[0011]所述非离子型分散剂为0.4％～4.0％；[0012]所述增稠剂0.01％～0.1％；[0013]余量为水。
[0014]作为本发明的进一步改进，所述可溶性钙盐为四水合硝酸钙，所述可溶性硅盐为无水偏硅酸钠。
[0015]作为本发明的进一步改进，所述阴离子分散剂为聚羧酸，分子量3000～70000；所述非离子型分散剂为聚乙烯亚二胺，分子量600～70000。
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说 明 书
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作为本发明的进一步改进，所述增稠剂为温轮胶。
[0017]本发明还公开了一种混凝土预制件用早强剂的制备方法，包括：[0018]将所述可溶性钙盐、可溶性硅盐、阴离子分散剂、非离子分散剂和增稠剂在水溶液中进行复合反应，生成有机掺杂的水化硅酸钙凝胶悬浮液，即为所述混凝土预制件用早强剂。
[0019]作为本发明的进一步改进，包括：[0020]将所述可溶性钙盐、可溶性硅盐和增稠剂分别配置成水溶液；[0021]将所述阴离子分散剂、非离子分散剂、增稠剂水溶液和水添加到反应容器中，设置预设的反应温度和搅拌速率；
[0022]向所述反应容器中同时滴加可溶性钙盐溶液和可溶性硅盐溶液，反应完成后，得到混凝土预制件用早强剂。
[0023]作为本发明的进一步改进，所述可溶性钙盐溶液的质量浓度为50％～70％，所述可溶性硅盐溶液的质量浓度为5％～25％，所述增稠剂水溶液的质量浓度为0.3％～5％。[0024]作为本发明的进一步改进，所述反应温度为20℃～90℃，搅拌速率为100rpm～800rpm；搅拌0.5h～2h后，保持搅拌且同时滴加可溶性钙盐溶液和可溶性硅盐溶液的时间为1h～48h，滴加完毕后继续搅拌反应0.5h～2h。[0025]作为本发明的进一步改进，所述混凝土预制件用早强剂中水化硅酸钙凝胶的粒径为150nm～400nm。
[0026]与现有技术相比，本发明的有益效果为：
[0027]本发明利用阴离子和非离子复合分散剂对水化硅酸钙凝胶颗粒进行分散，可提供更好的分散作用；并在早强剂中添加增稠剂，减少水化硅酸钙凝胶颗粒之间的聚并，进一步提高稳定性。
具体实施方式
[0028]为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。[0029]下面对本发明做进一步的详细描述：
[0030]本发明提供一种混凝土预制件用早强剂，其原料包括：可溶性钙盐、可溶性硅盐、阴离子分散剂、非离子分散剂、增稠剂和水；其中，[0031]按重量百分比计，
[0032]可溶性钙盐为2.5％～20％；[0033]可溶性硅盐为2.4％～10％；[0034]阴离子分散剂为1.0％～10％；[0035]非离子型分散剂为0.4％～4.0％；[0036]增稠剂0.01％～0.1％；[0037]余量为水。
[0038]在上述混凝土预制件用早强剂中，
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CN 111732364 A[0039]
说 明 书
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本发明的可溶性钙盐为四水合硝酸钙，可溶性硅盐为无水偏硅酸钠；作为本发明
的进一步改进，阴离子分散剂为聚羧酸，分子量3000～70000；非离子型分散剂为聚乙烯亚二胺，分子量600～70000；增稠剂为温轮胶。
[0040]本发明还提供一种混凝土预制件用早强剂的制备方法，包括：[0041]将可溶性钙盐、可溶性硅盐、阴离子分散剂、非离子分散剂和增稠剂在水溶液中进行复合反应，生成有机掺杂的水化硅酸钙凝胶悬浮液，即为混凝土预制件用早强剂。[0042]具体为，
[0043]将可溶性钙盐、可溶性硅盐和增稠剂分别配置成水溶液；其中，可溶性钙盐溶液的质量浓度为50％～70％，可溶性硅盐溶液的质量浓度为5％～25％，增稠剂水溶液的质量浓度为0.3％～5％；
[0044]将阴离子分散剂、非离子分散剂、增稠剂水溶液和水添加到反应容器中，设置预设的反应温度和搅拌速率；其中，反应容器可采用三口瓶，反应温度为20℃～90℃，搅拌速率为100rpm～800rpm；
[0045]搅拌0.5h～2h后，保持搅拌且向反应容器中同时滴加可溶性钙盐溶液和可溶性硅盐溶液，反应完成后，得到混凝土预制件用早强剂；其中，同时滴加可溶性钙盐溶液和可溶性硅盐溶液的时间为1h～48h，滴加完毕后继续搅拌反应0.5h～2h；所制得的混凝土预制件用早强剂中水化硅酸钙凝胶的粒径为150nm～400nm。[0046]本发明的优点为：
[0047]本发明利用阴离子和非离子复合分散剂对水化硅酸钙凝胶颗粒进行分散，可提供更好的分散作用；并在早强剂中添加增稠剂，减少水化硅酸钙凝胶颗粒之间的聚并，进一步提高稳定性。[0048]实施例1
[0049]本发明提供一种混凝土预制件用早强剂的制备方法，包括：[0050]称取50.0g四水合硝酸钙和50.0g水配置成50.0％的水溶液，称取15.0g偏硅酸钠和85.0g水配置成15.0％的水溶液，称取1.0g温轮胶和99.0g水配置成1.0％的水溶液；[0051]在500ml的三口瓶中依次加入30.0g阴离子分散剂、3.0g非离子分散剂、3.0g增稠剂溶液和58.0g水，设定温度为60℃，搅拌速率为400rpm；[0052]搅拌1h后，同时滴加84.6g硝酸钙溶液和121.4g硅酸钠溶液，保持搅拌，控制滴加速度，使得滴加时间为24h；滴加完毕继续搅拌1h，然后缓慢降温至室温，即得早强剂。[0053]实施例2
[0054]本发明提供一种混凝土预制件用早强剂的制备方法，包括：[0055]称取66.0g四水合硝酸钙和34.0g水配置成66.0％的水溶液，称取22.0g偏硅酸钠和78.0g水配置成22.0％的水溶液，称取1.0g温轮胶和99.0g水配置成1.0％的水溶液；[0056]在500ml的三口瓶中依次加入24.0g阴离子分散剂、9.0g非离子分散剂、3.0g增稠剂溶液和142.9g水，设定温度为40℃，搅拌速率为300rpm；[0057]搅拌0.5h后，同时滴加75.1g硝酸钙溶液和46.0g硅酸钠溶液，保持搅拌，控制滴加速度，使得滴加时间为12h；滴加完毕继续搅拌1h，然后缓慢降温至室温，即得早强剂。[0058]实施例3
[0059]本发明提供一种混凝土预制件用早强剂的制备方法，包括：
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说 明 书
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称取50.0g四水合硝酸钙和50.0g水配置成50.0％的水溶液，称取15.0g偏硅酸钠
和85.0g水配置成15.0％的水溶液，称取0.5g温轮胶和99.5g水配置成0.5％的水溶液；[0061]在500ml的三口瓶中依次加入6.0g阴离子分散剂、1.0g非离子分散剂、50.0g增稠剂溶液和174.3g水，设定温度为25℃，搅拌速率为300rpm；[0062]搅拌1h后，同时滴加28.2g硝酸钙溶液和40.5g硅酸钠溶液，保持搅拌，控制滴加速度，使得滴加时间为2h；滴加完毕继续搅拌0.5h，然后缓慢降温至室温，即得早强剂。[0063]以上各实施例的样品固含量与稳定性见表1。[0064]表1样品固含量与稳定性
[0065]
[0066][0067][0068][0069]
样品固含量(％)实施例120.7实施例219.5实施例36.5应用例
采用表2中所示的砂浆配合比评价早强剂的早强性能。表2砂浆配合比
稳定性≥半年≥半年≥半年
基准水泥(g)普通矿粉(g)分级砂(g)水(g)减水剂(g)8109013402505
[0070]按照表2的配合比，成型砂浆试件，按照早强剂中固体成分占砂浆胶材的0.4％掺入早强剂，并扣除早强剂中的水量，保证水胶比一致。将成型后的砂浆置于标准条件下养护，砂浆的强度数据如表3所示。[0071]表3砂浆强度测试结果
组别掺量16h抗折强度(MPa)16h抗压强度(MPa)实施例10.4％5.723.2实施例20.4％5.524.3实施例30.4％5.424.1对比例00.57.9
[0073]从表3可以看出，本发明提供的早强剂可明显提高砂浆的抗折和抗压强度，16h抗折强度提高11倍，抗压强度提高3倍。
[0074]以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
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