【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于混凝土早強劑，尤其涉及一種低溫負溫條件專用混凝土早強劑及其制備方法和應用。
技術介紹
1、混凝土作為土木工程建設中最主要的材料，承擔著極其重要的作用。然而，由于混凝土自身組成材料的限制，使其不能完全滿足各種工程的需求。我國北方地區，冬季氣溫一般在5℃以下，極端最低氣溫甚至接近-40℃。對于某些在寒冷季節施工的工程，為了避免混凝土受到早期凍害，保證混凝土在低溫狀態下能夠繼續發生水化反應，減少冬季施工的費用，就需要混凝土具備早強抗凍等特點。
2、早強劑是為了解決搶險工程中由于受到場地、工期、時間或者進度等條件的限制無法正常施工而研制出來的一種具備快凝早強、耐久性好、安全性高等多種功能特性的混凝土外加劑。傳統早強外加劑包括無機鹽類(氯鹽類、硫酸鹽類、磷酸鹽類、硫酸鹽)、有機胺、無機鹽激發劑和超細粉體。然而，這些傳統的早強外加劑對混凝土早強效果提升有限，同時還會對混凝土后期力學性能以及耐久性產生較大的影響。鑒于此，亟需開發一種在低溫負溫條件下可以有效提升混凝土的早強性能且后期力學強度無損耗的混凝土早強劑。
技術實現思路
1、本專利技術的第一目的在于克服現有的混凝土早強劑的早強效果有限且會對混凝土的后期力學性能產生影響的缺陷，而提供一種新的混凝土早強劑，該混凝土早強劑的早強效果好且不會對混凝土的后期力學性能產生影響。
2、本專利技術的第二目的在于提供上述混凝土早強劑的制備方法。
3、本專利技術的第三目的在于提供上述混凝土早強劑在低溫混凝土中的
4、具體地，本專利技術提供的混凝土早強劑含有納米硅鈣組分、第一改性組分、第二改性組分、第三改性組分和第四改性組分以及任選的中和劑和水，所述納米硅鈣組分同時含有納米硅質組分和納米鈣質組分，所述第一改性組分由硅酸酯類化合物、有機硅氧烷化合物以及無機硅化合物和/或納米微晶纖維素在陽離子化合物以及分散穩定劑的存在下經水解縮合反應得到，所述第二改性組分同時含有多元醇與羧酸鹽和/或(亞)硝酸鹽，所述第三改性組分為疏水性表面活性劑，所述第四改性組分為具有長側鏈空間位阻效應的聚合物。
5、本專利技術提供的混凝土早強劑的制備方法包括將納米硅鈣組分、第一改性組分、第二改性組分、第三改性組分和第四改性組分以及任選的中和劑和水混合均勻，即得所述混凝土早強劑。
6、本專利技術的關鍵在于將納米硅鈣組分以及特定的第一改性組分、第二改性組分、第三改性組分、第四改性組分配合作用，由此所得混凝土早強劑的早強效果好且不會對混凝土的后期力學性能產生影響。推測其原因，可能是由于：一方面，水泥顆粒的水化反應會形成硅酸二鈣(c2s)、硅酸三鈣(c3s)、鈣釩石(aft)以及水化硅酸鈣凝膠(c-s-h)，這些物質的形成是提升強度的關鍵，而納米硅鈣組分和第一改性組分可以對水化硅酸鈣凝膠進行插層復合改性，促進水泥水化作用，在水泥水化初期提供晶核類誘導成分，降低水泥水化產物的成核勢壘，進一步加速水泥中礦物成分的水化，提高混凝土的早強性能；另一方面，第二改性組分和第三改性組分相互作用不僅可以有效提高其在低溫負溫條件下的混凝土強度性能，并且還能使混凝土保持良好的和易性，避免對后期力學性能造成影響；再一方面，往混凝土早強劑中加入具有長側鏈空間位阻效應的聚合物可以有效維持混凝土分散性能，如此可以在保證水泥正常水化的同時，進一步提高水化硅酸鈣晶核的分散程度，暴露了更多的c-s-h活性位，提高后期力學性能。
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1.一種混凝土早強劑，其特征在于，所述混凝土早強劑含有納米硅鈣組分、第一改性組分、第二改性組分、第三改性組分和第四改性組分以及任選的中和劑和水，所述納米硅鈣組分同時含有納米硅質組分和納米鈣質組分，所述第一改性組分由硅酸酯類化合物、有機硅氧烷化合物以及無機硅化合物和/或納米微晶纖維素在陽離子化合物以及分散穩定劑的存在下經水解縮合反應得到，所述第二改性組分同時含有多元醇與羧酸鹽和/或(亞)硝酸鹽，所述第三改性組分為疏水性表面活性劑，所述第四改性組分為具有長側鏈空間位阻效應的聚合物。
2.根據權利要求1所述的混凝土早強劑，其特征在于，所述納米硅鈣組分、第一改性組分、第二改性組分、第三改性組分、第四改性組分與水的重量比為100:(150～300):(90～160):(10～40):(180～320):(2500～3500)；所述中和劑的用量以將混凝土早強劑的pH值控制在6～7為準。
3.根據權利要求2所述的混凝土早強劑，其特征在于，所述納米硅鈣組分的含量為13～16重量份，所述第一改性組分的含量為25～35重量份，所述第二改性組分的含量為15～20重量份，所述第三
4.根據權利要求1所述的混凝土早強劑，其特征在于，所述納米硅質組分和納米鈣質組分的質量比為(10～15):(18～23)；
5.根據權利要求1所述的混凝土早強劑，其特征在于，所述第一改性組分制備過程中所采用的硅酸酯類化合物、有機硅氧烷化合物、無機硅化合物和/或納米微晶纖維素、分散穩定劑與陽離子化合物的質量比為(10～20):(15～18):(25～30):(40～50):(5～8)；
6.根據權利要求1所述的混凝土早強劑，其特征在于，所述第二改性組分中多元醇的含量與羧酸鹽和(亞)硝酸鹽的總含量的質量比為(1～5):(15～25)；
7.根據權利要求1所述的混凝土早強劑，其特征在于，所述第三改性組分選自十八烷基三甲基氯化銨、椰油酰胺丙基甜菜堿、月桂酰胺丙基羥磺基甜菜堿、椰油酰胺丙基羥磺基甜菜堿和α-烯基磺酸鈉中的至少一種。
8.根據權利要求1所述的混凝土早強劑，其特征在于，所述第四改性組分選自丙烯酸酯類聚合物、甲基丙烯酸酯類聚合物、聚酰胺、聚酰亞胺、聚乙烯和聚乙二醇中的至少一種；優選地，所述第四改性組分的數均分子量為3000～6000g/mol。
9.根據權利要求1所述的混凝土早強劑，其特征在于，所述中和劑選自甲醇鈉、氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸氫鈉、碳酸氫鉀、醋酸鈉、醋酸鉀、二甲基乙醇胺和三異丙醇胺中的至少一種。
10.權利要求1～9中任意一項所述混凝土早強劑的制備方法，其特征在于，該方法包括將納米硅鈣組分、第一改性組分、第二改性組分、第三改性組分和第四改性組分以及任選的中和劑和水混合均勻，即得所述混凝土早強劑。
11.根據權利要求10所述的混凝土早強劑的制備方法，其特征在于，所述混合的方式包括以下步驟：
12.權利要求1～9中任意一項所述混凝土早強劑在低溫混凝土中的應用。
...【技術特征摘要】
1.一種混凝土早強劑，其特征在于，所述混凝土早強劑含有納米硅鈣組分、第一改性組分、第二改性組分、第三改性組分和第四改性組分以及任選的中和劑和水，所述納米硅鈣組分同時含有納米硅質組分和納米鈣質組分，所述第一改性組分由硅酸酯類化合物、有機硅氧烷化合物以及無機硅化合物和/或納米微晶纖維素在陽離子化合物以及分散穩定劑的存在下經水解縮合反應得到，所述第二改性組分同時含有多元醇與羧酸鹽和/或(亞)硝酸鹽，所述第三改性組分為疏水性表面活性劑，所述第四改性組分為具有長側鏈空間位阻效應的聚合物。
2.根據權利要求1所述的混凝土早強劑，其特征在于，所述納米硅鈣組分、第一改性組分、第二改性組分、第三改性組分、第四改性組分與水的重量比為100:(150～300):(90～160):(10～40):(180～320):(2500～3500)；所述中和劑的用量以將混凝土早強劑的ph值控制在6～7為準。
3.根據權利要求2所述的混凝土早強劑，其特征在于，所述納米硅鈣組分的含量為13～16重量份，所述第一改性組分的含量為25～35重量份，所述第二改性組分的含量為15～20重量份，所述第三改性組分的含量為2～5重量份，所述第四改性組分的含量為30～40重量份，所述水的含量為400～420重量份。
4.根據權利要求1所述的混凝土早強劑，其特征在于，所述納米硅質組分和納米鈣質組分的質量比為(10～15):(18～23)；
5.根據權利要求1所述的混凝土早強劑，其特征在于，所述第一改性組分制備過程中所采用的硅酸酯類化合物、有...
【專利技術屬性】
技術研發人員：朱少宏，蔣卓君，吳錦松，王煬杰，陳宇杰，劉啟航，張加炎，吳文賢，
申請(專利權)人：科之杰新材料集團有限公司，
類型：發明
國別省市：
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