本發(fā)明涉及一種混凝土早強劑，具體是一種晶核型混凝土早強劑，屬于建筑材料外加劑技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明還涉及所述晶核型混凝土早強劑的制備方法。

背景技術(shù)：

隨著我國城鎮(zhèn)化進程加速和交通網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的快速發(fā)展，特別是高鐵和地鐵建設(shè)大量開展，預(yù)制裝配式混凝土結(jié)構(gòu)已經(jīng)成為我國混凝土產(chǎn)業(yè)一個重要的發(fā)展方向，對混凝土早期強度和拆模時間提出了更高要求.同時，隨著我國可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略方針的確立、實施和深入，對混凝土的使用壽命也提出了較高要求?，F(xiàn)行的氯化物系早強劑、硫酸鹽系無機早強劑含有氯離子和堿，存在著諸多缺陷和應(yīng)用局限；研制拆模時間短、綠色環(huán)保等性能優(yōu)良的早強劑迫在眉睫。

發(fā)明人檢索到以下相關(guān)專利文獻：cn106277901a公開了一種纖維狀納米硅酸鹽混凝土外加劑，所述的纖維狀納米硅酸鹽混凝土外加劑為在高分子聚合物分散劑水溶液中由硅酸鎂和硅酸鈣制得的復(fù)合物，所述硅酸鎂由可溶性鎂鹽和可溶性硅酸鹽按1:1.2-1:1.6的摩爾比制得，所述硅酸鈣由可溶性鈣鹽和可溶性硅酸鹽按1:1-1:1.5的摩爾比制得；所述可溶性鎂鹽為硝酸鎂，可溶性鈣鹽為硝酸鈣，所述可溶性硅酸鹽為硅酸鈉。cn104710128a公開了一種硅酸鹽水泥混凝土的超早強劑，以重量百分比計，包括如下組分，早強組分20％～50％，速凝組分10％～40％，減水組分20％～45％，其中所述早強組分由醇胺、有機鹽及無機鹽中的至少2種復(fù)配而成；所述速凝組分選自鋁酸鈉、硫酸鋁、硅酸鈉中的一種；所述減水組分選自聚羧酸系高性能減水劑、萘系高效減水劑、脂肪族高效減水劑中的一種。cn105417988a公開了一種用于普通硅酸鹽水泥纖維板的早強劑，所述早強劑至少包括硫酸鈉、硫酸鉀、硫酸鈣、亞硝酸、硝酸鈣、尿素中的一種或幾種、硫酸鋁鉀、十二烷基苯磺酸鈉、硫酸亞銅、碳酸鈣和脂肪酸甲脂磺酸鈉。本發(fā)明用于普通硅酸鹽水泥纖維板的早強劑，各組分件能夠發(fā)揮協(xié)同互補作用。cn105503020a公開了一種用于普通硅酸鹽水泥纖維板的早強劑，所述早強劑至少包括硫酸鈉、硫酸鉀、硫酸鈣、亞硝酸、硝酸鈣、尿素中的一種或幾種、氯化鈉、乙二胺四乙酸、碳酸鈣和脂肪酸甲脂磺酸鈉。cn104402009a公開了一種水化硅酸鈣凝膠溶液早強劑及其制備方法，包括：鈣質(zhì)材料、硅質(zhì)材料、凝膠分散劑和水，鈣質(zhì)材料和硅質(zhì)材料的重量比為0.3～3：1，水的重量與鈣質(zhì)材料和硅質(zhì)材料的總重量比為5～30：1，凝膠分散劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1％～2.0％。該早強劑的制備方法，首先稱量反應(yīng)物，并分別制作偏硅酸鈉和硝酸鈣水溶液；然后將二者混合反應(yīng)得到凝膠混合液；接著進行抽濾；最后添加水和分散劑進行再分散。

以上這些技術(shù)對于如何使混凝土早強劑做到可使混凝土凝固快，脫模時間短，不易塌模，并具有一定減水效果，混凝土后期強度損失少，并未給出具體的指導(dǎo)方案。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于，提供一種晶核型混凝土早強劑，它性能好，可使混凝土凝固快，脫模時間短，不易塌模，并具有一定減水效果，混凝土后期強度損失少。

為此，本發(fā)明還要提供所述的晶核型混凝土早強劑的制備方法。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

一種晶核型混凝土早強劑，其技術(shù)方案在于制成(配成)重量份數(shù)為1000份的所述晶核型混凝土早強劑是由下述組分及重量配比的原料制成的：聚合物100～150份、偏硅酸鈉五水合物20～50份、硝酸鈣四水合物60～90份，其余為去離子水；所述的偏硅酸鈉五水合物、硝酸鈣四水合物為硅酸鈣晶種的反應(yīng)物，以去離子水為溶劑，進行沉淀反應(yīng)。

所述的晶核型混凝土早強劑的制備方法包括如下工藝步驟：①首先向帶有攪拌裝置的三口燒瓶中加入100～150份聚合物，之后加入去離子水補足重量成為700份的底液，將所述燒瓶置于熱水浴中，控制溫度在50±0.5℃，攪拌速率為300～500rpm，攪拌0.5～0.6h，使溶液的溫度和濃度保持均勻一致；②取偏硅酸鈉五水合物20～50份，在其內(nèi)加去離子水，使偏硅酸鈉五水合物完全溶解，配制成150份重量的溶液a；③取硝酸鈣四水合物60～90份，在其內(nèi)加去離子水，使硝酸鈣四水合物完全溶解，配制成150份重量的溶液b；④使用蠕動泵同時同速率向底液中滴加溶液a、溶液b，滴加時間為3～3.5h；待滴加完成后將產(chǎn)物水浴保溫(水浴溫度控制在50±0.5℃)攪拌，反應(yīng)1～1.5h，最后將產(chǎn)物在0.5h內(nèi)快速冷卻至室溫，得到的最終產(chǎn)物即為晶核型混凝土早強劑。

上述技術(shù)方案中，優(yōu)選方案可以是，制成重量份數(shù)為1000份的所述晶核型混凝土早強劑是由下述組分及重量配比的原料制成的：聚合物120～140份、偏硅酸鈉五水合物30～40份、硝酸鈣四水合物70～80份，其余為去離子水。

上述技術(shù)方案中，優(yōu)選方案還可以是，制成重量份數(shù)為1000份的所述晶核型混凝土早強劑是由下述組分及重量配比的原料制成的：聚合物130份、偏硅酸鈉五水合物37份、硝酸鈣四水合物72份，其余為去離子水。

上述技術(shù)方案中，優(yōu)選方案還可以是，制成重量份數(shù)為1000份的所述晶核型混凝土早強劑是由下述組分及重量配比的原料制成的：聚合物110份、偏硅酸鈉五水合物25份、硝酸鈣四水合物60份，其余為去離子水。

上述技術(shù)方案中，優(yōu)選方案還可以是，制成重量份數(shù)為1000份的所述晶核型混凝土早強劑是由下述組分及重量配比的原料制成的：聚合物150份、偏硅酸鈉五水合物50份、硝酸鈣四水合物90份，其余為去離子水。

上述技術(shù)方案中，所述的聚合物即異戊烯醇聚乙二醇單甲醚與丙烯酸的共聚物可以是由下述組分及重量配比的原料制成的：聚合度為80～90的異戊烯醇聚乙二醇單甲醚大單體30～35份，丙烯酸或其衍生物單體6.5～7份，烯丙基磺酸鈉或其衍生物1.5～2份，鏈轉(zhuǎn)移劑0.5～1份，引發(fā)劑0.5～1份，還原劑1～1.5份，去離子水80～100份；其中異戊烯醇聚乙二醇單甲醚是聚合度為80～90、分子量為2400～4000的tpeg大單體，還原劑為亞硫酸鈉，鏈轉(zhuǎn)移劑為巰基乙酸、巰基乙醇兩種組分的組合，巰基乙酸與巰基乙醇的重量之比為1∶1.5，引發(fā)劑為維生素c、過硫酸銨兩種組分的組合，維生素c與過硫酸銨的重量之比為1∶0.5，烯丙基磺酸鈉衍生物為甲基丙烯磺酸鈉或苯乙烯磺酸鈉，丙烯酸衍生物為甲基丙烯酸丁酯或甲基丙烯酸乙酯。所述的聚合物的制備方法包括如下工藝步驟：按質(zhì)量份數(shù)將異戊烯醇聚乙二醇單甲醚大單體、去離子水30～50份加入到三口燒瓶中加熱攪拌溶解；對三口燒瓶加熱升溫至50～65℃保溫，溶解完成后；在三口燒瓶中投入還原劑，攪拌均勻后開始恒速滴加c溶液，3分鐘以后開始恒速滴加d溶液，c溶液由鏈轉(zhuǎn)移劑、引發(fā)劑溶于30份去離子水制成，d溶液由丙烯酸或其衍生物單體、烯丙基磺酸鈉或者其衍生物溶于20份去離子制成；其中d溶液滴加完成時間為2～3小時，c溶液滴加完成時間為2.5～3.5小時；滴加完后繼續(xù)反應(yīng)1.5～2.0小時，隨后待所得的產(chǎn)物自然冷卻到45℃以下時調(diào)節(jié)ph值至6.5～7.0，即得到所述聚合物。

上述技術(shù)方案中，優(yōu)選方案還可以是，所述的聚合物為異戊烯醇聚乙二醇單甲醚與丙烯酸的共聚物，異戊烯醇聚乙二醇單甲醚的分子量為2400～4000(聚合物的支鏈分子量大于2400)，聚合物的分子量為30000～35000，固含量為48％～52％。

本發(fā)明的晶核型混凝土早強劑通過為水泥水化反應(yīng)提供晶核生長點、降低形成水化產(chǎn)物c-s-h凝膠活化能的方式，達到了加速混凝土凝結(jié)、提高早期強度的效果。本發(fā)明的早強劑不包含損害混凝土后期強度以及加速鋼筋銹蝕的成分(因素)，因此它具有加速混凝土凝結(jié)、縮短脫模時間、提高早期強度的優(yōu)點，同時它具有一定減水效果，它性能良好，還具有混凝土后期強度損失少、對鋼筋無銹蝕、綠色環(huán)保等優(yōu)點。

與已有的混凝土早強劑相比，本發(fā)明的晶核型混凝土早強劑具有如下有益效果：(1)本發(fā)明的晶核型混凝土早強劑可使混凝土凝固快，脫模時間短，不易塌模。(2)本發(fā)明的晶核型混凝土早強劑具有一定減水效果，混凝土后期強度損失少。(3)本發(fā)明的晶核型混凝土早強劑不含氯離子，對鋼筋不易造成銹蝕。(4)本發(fā)明的晶核型混凝土早強劑制備工藝步驟簡單，成本低，比已有相關(guān)的混凝土早強劑相比，本發(fā)明的制造成本降低了30％以上。

綜上所述，本發(fā)明不僅制做成本低，而且它性能好，可使混凝土凝固快，脫模時間短，不易塌模，并具有一定減水效果，混凝土后期強度損失少。

具體實施方式

下面對本發(fā)明的實施例作詳細說明，本實施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方法和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護范圍不限于下述的各實施例。

實施例1：本發(fā)明所述的晶核型混凝土早強劑，其特征在于制成重量份數(shù)為1000份的所述晶核型混凝土早強劑是由下述組分及重量配比的原料制成的：聚合物130份、偏硅酸鈉五水合物37份、硝酸鈣四水合物72份，其余為去離子水。所述的晶核型混凝土早強劑的制備方法包括如下工藝步驟：①首先向帶有攪拌裝置的三口燒瓶中加入130份聚合物，之后加入去離子水補足重量成為700份的底液，將所述燒瓶置于熱水浴中，控制溫度在50±0.5℃，攪拌速率為300～500rpm，攪拌0.5h，使溶液的溫度和濃度保持均勻一致；②取偏硅酸鈉五水合物37份，在其內(nèi)加去離子水，使偏硅酸鈉五水合物完全溶解，配制成150份重量的溶液a；③取硝酸鈣四水合物72份，在其內(nèi)加去離子水，使硝酸鈣四水合物完全溶解，配制成150份重量的溶液b；④使用蠕動泵同時同速率向底液中滴加溶液a、溶液b，滴加時間為3h；待滴加完成后將產(chǎn)物保溫(水浴保溫，水浴溫度控制在50±0.5℃，以下各實施例相同)攪拌，反應(yīng)1h，最后將產(chǎn)物在0.5h內(nèi)快速冷卻至室溫，得到的最終產(chǎn)物即為晶核型混凝土早強劑(均勻的乳白色乳濁液晶核型早強劑)。

實施例2：本發(fā)明所述的晶核型混凝土早強劑，其特征在于制成重量份數(shù)為1000份的所述晶核型混凝土早強劑是由下述組分及重量配比的原料制成的：聚合物110份、偏硅酸鈉五水合物25份、硝酸鈣四水合物60份，其余為去離子水。所述的晶核型混凝土早強劑的制備方法包括如下工藝步驟：①首先向帶有攪拌裝置的三口燒瓶中加入110份聚合物，之后加入去離子水補足重量成為700份的底液，將所述燒瓶置于熱水浴中，控制溫度在50±0.5℃，攪拌速率為300～500rpm，攪拌0.5h，使溶液的溫度和濃度保持均勻一致；②取偏硅酸鈉五水合物25份，在其內(nèi)加去離子水，使偏硅酸鈉五水合物完全溶解，配制成150份重量的溶液a；③取硝酸鈣四水合物60份，在其內(nèi)加去離子水，使硝酸鈣四水合物完全溶解，配制成150份重量的溶液b；④使用蠕動泵同時同速率向底液中滴加溶液a、溶液b，滴加時間為3h；待滴加完成后將產(chǎn)物保溫攪拌，反應(yīng)1h，最后將產(chǎn)物在0.5h內(nèi)快速冷卻至室溫，得到的最終產(chǎn)物即為晶核型混凝土早強劑(均勻的乳白色乳濁液晶核型早強劑)。

實施例3：本發(fā)明所述的晶核型混凝土早強劑，其特征在于制成重量份數(shù)為1000份的所述晶核型混凝土早強劑是由下述組分及重量配比的原料制成的：聚合物150份、偏硅酸鈉五水合物50份、硝酸鈣四水合物90份，其余為去離子水。所述的晶核型混凝土早強劑的制備方法包括如下工藝步驟：①首先向帶有攪拌裝置的三口燒瓶中加入150份聚合物，之后加入去離子水補足重量成為700份的底液，將所述燒瓶置于熱水浴中，控制溫度在50±0.5℃，攪拌速率為300～500rpm，攪拌0.5h，使溶液的溫度和濃度保持均勻一致；②取偏硅酸鈉五水合物50份，在其內(nèi)加去離子水，使偏硅酸鈉五水合物完全溶解，配制成150份重量的溶液a；③取硝酸鈣四水合物90份，在其內(nèi)加去離子水，使硝酸鈣四水合物完全溶解，配制成150份重量的溶液b；④使用蠕動泵同時同速率向底液中滴加溶液a、溶液b，滴加時間為3h；待滴加完成后將產(chǎn)物保溫攪拌，反應(yīng)1h，最后將產(chǎn)物在0.5h內(nèi)快速冷卻至室溫，得到的最終產(chǎn)物即為晶核型混凝土早強劑(均勻的乳白色乳濁液晶核型早強劑)。

以上各實施例中，所述的聚合物即異戊烯醇聚乙二醇單甲醚與丙烯酸的共聚物是由下述組分及重量配比的原料制成的：聚合度為85的異戊烯醇聚乙二醇單甲醚大單體32份，丙烯酸(或其衍生物單體)6.5份，烯丙基磺酸鈉(或其衍生物)2份，鏈轉(zhuǎn)移劑0.5份，引發(fā)劑0.5份，還原劑1份，去離子水90份；其中異戊烯醇聚乙二醇單甲醚是聚合度為85(分子量為2400～3000)的tpeg大單體，還原劑為亞硫酸鈉，鏈轉(zhuǎn)移劑為巰基乙酸、巰基乙醇兩種組分的組合，巰基乙酸與巰基乙醇的重量之比為1∶1.5，引發(fā)劑為維生素c、過硫酸銨兩種組分的組合，維生素c與過硫酸銨的重量之比為1∶0.5，烯丙基磺酸鈉衍生物為苯乙烯磺酸鈉，丙烯酸衍生物為甲基丙烯酸乙酯；所述的聚合物的制備方法包括如下工藝步驟：按質(zhì)量份數(shù)將異戊烯醇聚乙二醇單甲醚大單體、去離子水40份加入到三口燒瓶中加熱攪拌溶解；對三口燒瓶加熱升溫至60℃保溫，溶解完成后；在三口燒瓶中投入還原劑，攪拌均勻后開始恒速滴加c溶液，3分鐘以后開始恒速滴加d溶液，c溶液由鏈轉(zhuǎn)移劑、引發(fā)劑溶于30份去離子水制成，d溶液由丙烯酸或其衍生物單體、烯丙基磺酸鈉或者其衍生物溶于20份去離子制成；其中d溶液滴加完成時間為2小時，c溶液滴加完成時間為2.5小時；滴加完后繼續(xù)反應(yīng)2.0小時，隨后待所得的產(chǎn)物自然冷卻到45℃以下時調(diào)節(jié)ph值至6.5～7.0，即得到所述聚合物。(可參考cn105924592a所公開的專利申請文件)。

本發(fā)明提供了所述晶核型混凝土早強劑的使用方法，在使用時，其用量為膠凝材料用量的0.5％～6％(重量百分比)，均勻溶解于拌合用水后使用。

以下為本發(fā)明的試驗：為了說明本發(fā)明晶核型混凝土早強劑的良好效果，將本實施例1、2、3所得的晶核型混凝土早強劑與空白膠砂作對比實驗，膠砂組成和實驗結(jié)果詳見表1。

表1實施例1、2、3所得產(chǎn)物與空白膠砂實驗對比結(jié)果

*水：實施例1、2、3的用水量為扣除早強劑的含水量，總的用水量保持225g不變；**水泥：峨勝p.o42.5。

由表1可見，本發(fā)明晶核型混凝土早強劑具有一定的減水功能，在保持相同用水量的前提下，能使砂漿具有更好的流動性，成型后1d、3d的抗壓強度明顯更高，7d、28d強度沒有倒縮，說明本發(fā)明晶核型混凝土早強劑具有較好的早強性能與后期強度保持性能。

為了說明本發(fā)明晶核型早強劑在低溫度環(huán)境的優(yōu)勢，將本實施例1所得早強劑與空白膠砂環(huán)境溫度為10±0.5℃的環(huán)境中養(yǎng)護1d，然后轉(zhuǎn)入標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護條件作對比實驗，膠砂組成和實驗結(jié)果請見表2。

表2

*水：實施例1的用水量為扣除早強劑的含水量，總的用水量保持225g不變；**水泥：峨勝p.o42.5。

由表2可見，本發(fā)明的晶核型混凝土早強劑低溫養(yǎng)護時的1d早強效果更加明顯，3d、7d、28d強度同樣沒有倒縮，說明本發(fā)明的晶核型混凝土早強劑具有很好的低溫早強性能與后期強度保持性能。

綜上所述，本發(fā)明的以上各實施例不僅制做成本低，而且它性能好，可使混凝土凝固快，脫模時間短，不易塌模，并具有一定減水效果，混凝土后期強度損失少。