專利名稱：水化硅酸鈣及其制備方法和含水化硅酸鈣的混凝土防凍劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于建筑材料及其制造方法的領(lǐng)域，具體涉及一種水化硅酸鈣及其 制備方法和含水化硅酸鈣的混凝土防凍劑。
背景技術(shù)：
混凝土是目前主要的建筑結(jié)構(gòu)材料，其組成為水泥+砂+石+礦物摻合料。 此外在冬期施工中為了使水泥在負(fù)溫下水化必須加入混凝土防凍劑。防凍劑的 作用一方面為了在負(fù)溫下產(chǎn)生液態(tài)水使水泥進(jìn)行水化反應(yīng)，另一方面是必須具 有早強(qiáng)組分促進(jìn)水泥石結(jié)構(gòu)盡早形成。早期結(jié)構(gòu)的形成使液態(tài)水進(jìn)入孔隙降低 冰點(diǎn)，同時(shí)結(jié)構(gòu)形成后有利于水泥石結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步發(fā)育。因而混凝土防凍劑必 備的兩個(gè)主要組分為防凍組分與早強(qiáng)組分，此外還有引氣組分和減水組分。早 強(qiáng)組分與防凍組分用量大且為鹽類，而鹽類的引入會(huì)對(duì)混凝土耐久性產(chǎn)生一系 列影響，如引起鋼筋銹蝕、堿集料反應(yīng)等。這些影響直接關(guān)乎混凝土的壽命， 為了提高混凝土的使用壽命，延長(zhǎng)混凝土的服役期，目前混凝土施工業(yè)及建設(shè) 主管部門均嚴(yán)格限制混凝土中鹽的使用量。但在我國的三北地區(qū)，負(fù)溫施工非 常普遍。在負(fù)溫施工過程中防凍劑是必要的混凝土組分。目前的防凍劑基本構(gòu) 成為二大系列， 一是防凍型防凍劑，另一是早強(qiáng)型防凍劑，無論哪種防凍劑均
以摻入鹽類組分為主。鹽類包括NaCl、 Na2S04、 NaN02、 Ca(N02)2等，這些 鹽類對(duì)混凝土性能尤其是長(zhǎng)期耐久性均會(huì)產(chǎn)生不良影響，尤其是含氯鹽的防凍 劑更會(huì)給混凝土帶來不利的影響，在冬期施工時(shí)因混凝土中摻氯鹽而使鋼筋銹 蝕破壞，而目前市場(chǎng)上的防凍劑大多以氯鹽作為早強(qiáng)組分，這對(duì)混凝土的壽命 會(huì)產(chǎn)生巨大的不良作用，如何降低混凝土中鹽含量特別是氯鹽含量是當(dāng)今混凝 土防凍劑研究中的重要課題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是解決因?yàn)榛炷练纼鰟┲宣}含量大，而造成的混凝土耐久 性差、鋼筋銹蝕和堿集料反應(yīng)的問題，提供了一種水化硅酸媽及其制備方法和 含水化硅酸鈣的混凝土防凍劑，本發(fā)明的防凍劑是用水化硅酸轉(zhuǎn)作為水泥水化
的早強(qiáng)組分代替鹽類早強(qiáng)組分，防凍劑中鹽含量較目前的防凍劑中鹽含量大幅 下降。
本發(fā)明中的水化硅酸鈣是由鈣質(zhì)材料、硅質(zhì)材料和水制成，其中鈣質(zhì)材料 與硅質(zhì)材料的重量比為1.2 1.5: 1，水的重量與鈣質(zhì)材料和硅質(zhì)材料的總重 量比為3 4: 1。所述的硅質(zhì)材料為硅藻土、蛋白石或礦渣，所述的鈣質(zhì)材料 為生石灰或熟石灰。水化硅酸鈣的制備方法如下先將鈣質(zhì)材料與硅質(zhì)材料按 重量1.2 1.5: 1的比例混合均勻，然后磨細(xì)至451^篩余3 10%的細(xì)度，再加 入混合物總，重量3 4倍的水調(diào)成漿狀料并混勻，在1 3atm的條件下熱反應(yīng) 2~5h，即得到水化硅酸鈣。
本發(fā)明的含水化硅酸鈣的混凝土防凍劑是按重量份數(shù)由40 50份的水化 硅酸轉(zhuǎn)、40 50份的防凍組分、2.5 5份的減水組分、0.1份的引氣組分和5 8份的粉煤灰組成，所述的防凍組分為NaN02或Ca(N02)2，所述的減水組分 為萘磺酸甲醛聚合物、三聚氰胺縮甲醛縮合物或馬來酸酐-甲基丙烯酸-稀酸磺 酸鹽，所述的引氣組分為三萜皂甙。
本發(fā)明具有以下有益效果
1. 本發(fā)明生產(chǎn)過程簡(jiǎn)單易行，原材料廉價(jià)，有利于工業(yè)化生產(chǎn)。
2. 本g明可使混凝土中的鹽含量大幅度降低，進(jìn)而可使由于鹽存在導(dǎo)致 混凝土劣化的現(xiàn)象得到徹底解決。
3. 當(dāng)本發(fā)明的水化硅酸鈣的摻量為水泥量的5%時(shí)，施工3天的混凝土強(qiáng) 度可提高20% 30%， 28天強(qiáng)度可提高15% 20%。在使用合成的水化 硅酸鈣作為早強(qiáng)組分配制出低鹽型防凍劑時(shí)，摻量為混凝土中水泥量 的10%， -15匸條件下，混凝土的-7+28天強(qiáng)度可達(dá)到標(biāo)養(yǎng)28天混凝土 強(qiáng)度，產(chǎn)品性能可達(dá)到GB475標(biāo)準(zhǔn)要求，且混凝土中鹽含量較目前常 用防凍劑中鹽含量降低40%。
4. 本發(fā)明的含水化硅酸鈣的混凝土防凍劑中不含氯鹽，減少了混凝土冬 期施工時(shí)因摻氯鹽而帶來的鋼筋銹蝕破壞作用。
5. 將本發(fā)明的含水化硅酸鈣的混凝土防凍劑摻入混凝土中促進(jìn)水化的原 理是晶種水化，其效果會(huì)使水泥石的結(jié)構(gòu)更加密實(shí)，結(jié)構(gòu)更加合理， 混凝土的長(zhǎng)期性能不會(huì)衰減。
具體實(shí)施例方式
具體實(shí)施方式
一本實(shí)施方式中的水化硅酸鈣是由鈣質(zhì)材料、硅質(zhì)材料和 水制成，其中鈣質(zhì)材料與硅質(zhì)材料的重量比為L(zhǎng)2 1.5: 1，水的重量與鈣質(zhì) 材料和硅質(zhì)材料的總重量比為3 4: 1，硅質(zhì)材料為硅藻土、蛋白石或礦渣， 鈣質(zhì)材料為生石灰或熟石灰。
具體實(shí)施方式
二本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一不同的是鈣質(zhì)材料與硅質(zhì) 材料的重量比為1.2 1.4: 1，其它與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
三本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一不同的是鈣質(zhì)材料與硅質(zhì) 材料的重量沐為L(zhǎng)2: 1，其它與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
四本實(shí)施方式中水化硅酸鈣制備方法的步驟如下先將鈣 質(zhì)材料與硅質(zhì)材料按重量L2 1.5: l的比例混合均勻，然后磨細(xì)至45P篩余
3~10%的細(xì)度，再加入混合物總重量3 4倍的水調(diào)成漿狀料并混勻，在l 3atm 的條件下熱反應(yīng)2 5h，即得到水化硅酸鈣。
具體實(shí)施方式
五本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
四不同的是在步驟一中硅質(zhì) 材料與鈣質(zhì)材料按L2 1.4: 1比例混合均勻。其它反應(yīng)步驟與具體實(shí)施方式
四 相同。
具體實(shí)施方式
六本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
四不同的是在步驟一中硅質(zhì) 材料與鈣質(zhì)材料按1.2: 1比例混合均勻。其它反應(yīng)步驟與具體實(shí)施方式
四相 同。
具體實(shí)施方式
七本實(shí)施方式中的硅質(zhì)材料為硅藻土、蛋白石或礦渣，轉(zhuǎn) 質(zhì)材料為生石灰或熟石灰。
具體實(shí)施方式
八本實(shí)施方式中含水化硅酸鈣的混凝土防凍劑是按重量份 數(shù)由40~50份的水化硅酸鈣、40 50份的防凍組分、2.5 5份的減水組分、 0.1份的引氣組分和5 8份的粉煤灰制成，其制備是按常規(guī)的方法混合而成。
本實(shí)施方式中當(dāng)水化硅酸鈣的摻量為水泥量的5%時(shí)，施工3天的混凝土 強(qiáng)度可提高20% 30%， 28天強(qiáng)度可提高15%~20%。本實(shí)施方式中含水化硅 酸鈣的混凝±防凍劑的摻量為混凝土中水泥量的10%時(shí)，-15卩條件下，混凝 土的-7+28天強(qiáng)度可達(dá)到標(biāo)養(yǎng)28天混凝土強(qiáng)度，產(chǎn)品性能可達(dá)到GB475標(biāo)準(zhǔn) 要求,且混凝土中鹽含量較目前常用防凍劑中鹽含量降低40%，防凍效果最好。
具體實(shí)施方式
九本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
八不同的是含水化硅酸鈣的 混凝土防凍劑是按重量份數(shù)由35~45份的水化硅酸鈣、35 45份的防凍組分、 3 4.5份的減水組分、0.1份的引氣組分和5.5 7.5份的粉煤灰制成。其它與具體實(shí)施方式
八相同。
具體實(shí)施方式
十本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
八不同的是含水化硅酸鈣的 混凝土防凍劑是按重量份數(shù)由30 40份的水化硅酸鈣、30 40份的防凍組分、 3.5 4份的減水組分、0.1份的引氣組分和6 7份的粉煤灰制成。其它與具體 實(shí)施方式八相同。
具體實(shí)施方式
十一本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
八不同的是含水化硅酸鈣 的混凝土防凍劑是按重量份數(shù)由35份的水化硅酸鈣、35份的防凍組分、3.7 份的減水組^、 0.1份的引氣組分和6.5份的粉煤灰制成。其它與具體實(shí)施方 式八相同。
具體實(shí)施方式
十二本實(shí)施方式所述的防凍組分為NaN02或Ca(N02)2。 其它與具體實(shí)施方式
八至十一相同。
具體實(shí)施方式
十三本實(shí)施方式所述的防凍組分為Ca(N02)2。其它與具體 實(shí)施方式八至十一相同。
具體實(shí)施方式
十四本實(shí)施方式所述的減水組分為萘磺酸甲醛聚合物、三 聚氰胺縮甲醛縮合物或馬來酸酐-甲基丙烯酸-稀酸磺酸鹽。其它與具體實(shí)施方 式八至十一相同。
具體實(shí)k方式十五本實(shí)施方式所述的減水組分為三聚氰胺縮甲醛縮合
物，其它與具體實(shí)施方式
八至十一相同。
具體實(shí)施方式
十六本實(shí)施方式所述的減水組分為馬來酸酐-甲基丙烯酸-稀酸磺酸鹽，其它與具體實(shí)施方式
八至十一相同。
具體實(shí)施方式
十七本實(shí)施方式所述的引氣組分為三萜皂武。其它與具體 實(shí)施方式八至十一相同。
權(quán)利要求
1、一種水化硅酸鈣，其特征在于水化硅酸鈣由鈣質(zhì)材料、硅質(zhì)材料和水制成，其中鈣質(zhì)材料與硅質(zhì)材料的重量比為1.2～1.5∶1，水的重量與鈣質(zhì)材料和硅質(zhì)材料的總重量比為3～4∶1。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的水化硅酸鈣，其特征在于鈣質(zhì)材料與硅質(zhì)材料 的重量比為L(zhǎng)2 1.4: 1。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的水化硅酸鈣，其特征在于鈣質(zhì)材料與硅質(zhì)材料的重量比為1.2: 1。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的水化硅酸鈣，其特征在于水化硅酸鈣中的硅質(zhì)材料為硅藻土、蛋白石或礦渣。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的水化硅酸鈣，其特征在于水化硅酸鈣中的鈣質(zhì)材料為生石灰或熟石灰。
6、 制備權(quán)利要求1所述水化硅酸鈣的方法，其特征在于水化硅酸鈣的制備方法的步驟如下先將鈣質(zhì)材料與硅質(zhì)材料按重量L2 1.5: 1的比例混合均勻，然后磨細(xì)至45)11篩余3~10%的細(xì)度，再加入混合物總重量3~4倍的水調(diào) 成漿狀料并混勻，在l~3atm的條件下熱反應(yīng)2~5h,即得到水化硅酸鈣。
7、 含有權(quán)利要求1所述水化硅酸鈣的混凝土防凍劑，其特征在于所述的 混凝土防凍劑是按重量份數(shù)由40 50份的水化硅酸轉(zhuǎn)、40 50份的防凍組分、 2.5 5份的減水組分、0.1份的引氣組分和5 8份的粉煤灰組成。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的含水化硅酸鈣的混凝土防凍劑，其特征在于所 述的防凍組分為NaN02或Ca(N02)2。
9、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的含水化硅酸鈣的混凝土防凍劑，其特征在于所 述的減水組分為萘磺酸甲醛聚合物、三聚氰胺縮甲醛縮合物或馬來酸酐-甲基 丙烯酸-稀^磺酸鹽。
10、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的含水化硅酸鈣的混凝土防凍劑，其特征在于所 述的引氣組分為三萜皂甙。
全文摘要
水化硅酸鈣及其制備方法和含水化硅酸鈣的混凝土防凍劑，它屬于建筑材料及其制造方法的領(lǐng)域。本發(fā)明解決了目前市場(chǎng)上的防凍劑因?yàn)榛炷练纼鰟┲宣}含量大，而造成混凝土耐久性差、鋼筋銹蝕、堿集料反應(yīng)等問題。水化硅酸鈣由鈣質(zhì)材料、硅質(zhì)材料和水制成，其制備方法先將鈣質(zhì)材料與硅質(zhì)材料混勻，磨細(xì)，加水調(diào)成漿狀料，1～3atm的條件下熱反應(yīng)2～5h。含水化硅酸鈣的混凝土防凍劑是由水化硅酸鈣、防凍組分、減水組分、引氣組分和粉煤灰組成。水化硅酸鈣以晶種水化來促進(jìn)混凝土的水化，使水泥石的結(jié)構(gòu)更加密實(shí)，混凝土的長(zhǎng)期性能不會(huì)衰減。本發(fā)明的防凍劑不含氯鹽，減少了混凝土冬期施工時(shí)因摻氯鹽而帶來的鋼筋銹蝕破壞作用，使混凝土中的鹽含量大幅度降低。
文檔編號(hào)C01B33/00GK101182000SQ20071014464
公開日2008年5月21日 申請(qǐng)日期2007年11月21日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月21日
發(fā)明者張玉珍, 李家和, 政 王 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)