CN112500015B - 一种纳米氢氧化铝速凝剂及其制备方法和应用 - Google Patents
一种纳米氢氧化铝速凝剂及其制备方法和应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN112500015B CN112500015B CN202011410288.1A CN202011410288A CN112500015B CN 112500015 B CN112500015 B CN 112500015B CN 202011410288 A CN202011410288 A CN 202011410288A CN 112500015 B CN112500015 B CN 112500015B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- aluminum hydroxide
- nano aluminum
- accelerator
- parts
- grinding
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B40/00—Processes, in general, for influencing or modifying the properties of mortars, concrete or artificial stone compositions, e.g. their setting or hardening ability
- C04B40/0028—Aspects relating to the mixing step of the mortar preparation
- C04B40/0039—Premixtures of ingredients
- C04B40/0046—Premixtures of ingredients characterised by their processing, e.g. sequence of mixing the ingredients when preparing the premixtures
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2103/00—Function or property of ingredients for mortars, concrete or artificial stone
- C04B2103/10—Accelerators; Activators
- C04B2103/12—Set accelerators
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)
Abstract
本发明提供一种纳米氢氧化铝速凝剂及其制备方法和应用,该纳米氢氧化铝速凝剂,按重量份计,主要由以下组分经过湿磨工艺制得:氢氧化铝粉体:210‑250份,水:300‑400份,分散剂:280‑320份,阻沉稳定剂:130‑150份。本发明的纳米氢氧化铝速凝剂中的纳米形态的氢氧化铝兼具速凝效应及晶核效应,能显著加速水泥熟料中铝酸盐矿物的水化硬化,将其以5‑8%的掺量掺入水泥基材料时,可将水泥净浆的初凝时间缩短至4min以下、终凝时间至10min以下,显著提高喷射混凝土的1d抗压强度,且对后期强度无不利影响,其各项性能均已达到标准GB/T35159‑2017《喷射混凝土用速凝剂》对无碱速凝剂的要求。
Description
技术领域
本发明涉及水泥混凝土外加剂技术领域,特别涉及一种纳米氢氧化铝速凝剂及其制备方法和应用。
背景技术
纳米氢氧化铝是一种被广泛用于阻燃和催化领域的纳米材料,其在其他领域的应用研究甚少。
目前,纳米氢氧化铝通常采用液相沉淀法或者水热合成法来制备,这两种方法对制备的工艺参数均有严格的要求,比如pH值、反应温度、反应时间等等,工艺复杂且操作难度大,不适宜大规模推广及应用。
发明内容
有鉴于此,本发明旨在提出一种纳米氢氧化铝的新型制备方法及应用领域,即以工业氢氧化铝粉体作为主要原料,加入适量的去离子水作为研磨介质、适量的聚羧酸减水剂及萘系减水剂复配作为分散剂、适量的二乙醇胺及三乙醇胺复配作为阻沉稳定剂,采用湿磨工艺对其研磨,制备出一种可显著促进水泥基材料早期水化的纳米氢氧化铝速凝剂,为纳米氢氧化铝的应用开辟了一种新途径。
为达到上述目的,本发明的技术方案是这样实现的:
一种纳米氢氧化铝速凝剂,按重量份计,主要由以下组分经过湿磨工艺制得:氢氧化铝粉体:210-250份,水:300-400份,分散剂:280-320份,阻沉稳定剂:130-150份。
可选地,所述氢氧化铝粉体中氢氧化铝含量≥64%,且所述氢氧化铝粉体的中值粒径D50≤44μm。
可选地,所述分散剂为聚羧酸减水剂和萘系减水剂混合制成的质量分数为10%的溶液;所述聚羧酸减水剂和所述萘系减水剂的质量比为(1.5-2)∶1。
可选地,所述阻沉稳定剂为二乙醇胺及三乙醇胺混合制成的质量分数为10%的溶液;所述二乙醇胺和所述三乙醇胺的质量比为(1-1.5)∶1。
本发明的第二目的在于提供一种制备上述纳米氢氧化铝速凝剂的方法,该制备方法,包括以下步骤:
将所述氢氧化铝粉体、所述去离子水、所述分散剂混合后,在20℃、400-600rpm的研磨速率下湿磨,直至氢氧化铝中值粒径D50为150-250nm,然后,加入所述阻沉稳定剂,继续研磨2min后,过滤,得到纳米氢氧化铝速凝剂。
可选地,所述湿磨过程中研磨体为氧化锆研磨体;所述氧化锆研磨体的质量为所述氢氧化铝粉体质量的9倍。
本发明的第三目的在于提供一种上述纳米氢氧化铝速凝剂在水泥基材料中的应用,其特征在于,所述纳米氢氧化铝速凝剂的掺量为所述水泥基材料中胶凝材料用量的5%~8%。
本发明的工作机理为:
本发明的纳米氢氧化铝速凝剂具有极小的粒子尺寸,其具有较大的比表面积以及较高的反应活性,当将其用于水泥基材料中时,其可以在水泥水化的碱性溶液中电离出Al3+以及OH-,这两种离子可以直接参与极早期的水泥水化反应,与溶液中的Ca2+、SO42-反应生成钙矾石,促进缓凝组分石膏的溶解并消除石膏对C3A的缓凝作用,最终促进水泥在极早期的水化硬化;此外,由于纳米氢氧化铝的晶核诱导作用,可诱导各类水化产物的快速结晶生长,同样有利于提高水泥的早期力学性能。
相对于现有技术,本发明所述的纳米氢氧化铝速凝剂具有以下优势:
1、本发明的纳米氢氧化铝速凝剂的各项性能均已达到标准GB/T35159-2017《喷射混凝土用速凝剂》对无碱速凝剂的要求,当将本发明的纳米氢氧化铝速凝剂以5-8%的掺量掺入水泥基材料时,其中纳米形态的氢氧化铝兼具速凝效应及晶核效应,能显著加速水泥熟料中铝酸盐矿物的水化硬化,可将水泥净浆的初凝时间缩短至4min以下,终凝时间缩短至10min以下,并显著提高水泥基材料的1d抗压强度,且对后期强度无不利影响。
2、本发明使用工业氢氧化铝粉体作为主要原料,加入适量的去离子水作为研磨介质、适量的聚羧酸减水剂(PCE)及萘系减水剂(FDN)复配作为分散剂,控制研磨速率和研磨时间等工艺参数,使用湿磨工艺对氢氧化铝进行细化直至其中值粒径达到150-250nm,然后,加入一定量的二乙醇胺(DEA)及三乙醇胺(TEA)复配而成的阻沉稳定剂,继续研磨2min并过滤,制备出纳米氢氧化铝速凝剂,整个制备工艺简单易操作,有利于工业化推广和应用。
具体实施方式
需要说明的是,在不冲突的情况下,本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面将结合实施例来详细说明本发明。
表1为本发明实施例1~实施例5的纳米氢氧化铝速凝剂的原料配比及各实施例的纳米氢氧化铝速凝剂的粒径特征。
其中,分散剂为聚羧酸减水剂(PCE)和萘系减水剂(FDN)混合制成的质量分数为10%的溶液,阻沉稳定剂为二乙醇胺(DEA)及三乙醇胺(TEA)混合制成的质量分数为10%的溶液,且各实施例中聚羧酸减水剂(PCE)和萘系减水剂(FDN)的质量比以及二乙醇胺(DEA)及三乙醇胺(TEA)的质量比如表1所示。
表1
本发明实施例1~实施例5的纳米氢氧化铝速凝剂具体通过以下方法制得:
按照表1中的原材料配比,将氢氧化铝粉体、去离子水、分散剂及质量为氢氧化铝粉体质量9倍的氧化锆研磨体同时倒入球磨罐中,密封固定在行星式球磨机内,使用工业空冷机控制球磨机内温度稳定在20℃,在400-600rpm的研磨速率下研磨至氢氧化铝中值粒径D50为150-250nm,然后,向球磨罐中加入表1中份数的阻沉稳定剂,继续研磨2min后,过滤,得到的浆体即为各实施例的纳米氢氧化铝速凝剂。
其中,为了保证所制的纳米氢氧化铝速凝剂具备较高的颗粒细度以及较低的研磨能耗,研磨速率优选为500rpm。
将本发明实施例1-5的纳米氢氧化铝速凝剂用于喷射混凝土,在该应用中,实施例1-5的纳米氢氧化铝速凝剂的用量为喷射混凝土中的水泥用量的5%~8%。需要说明的是,本发明的纳米氢氧化铝速凝剂不仅局限于喷射混凝土的应用,还可应用于其他有速凝和早强的其他胶凝材料和建筑材料,另外,当喷射混凝土中的胶凝材料还包含除水泥之外的其他胶凝材料或掺和料(如粉煤灰、矿渣等),此时,将水泥和其他胶凝材料或掺和料统称为胶凝材料,那么纳米氢氧化铝速凝剂的用量应为胶凝材料用量的5%~8%。
按照标准GB/T35159-2017《喷射混凝土用速凝剂》,将本发明实施例1-5的纳米氢氧化铝速凝剂进行凝结时间及力学强度的测试,并将其与常用的市售速凝剂(型号为HD-4,对比例)进行对比,测试结果如表2所示。
表2
从表2中可以看出:当本发明实施例1-5的纳米氢氧化铝速凝剂以5-8%的掺量掺入水泥基材料时,其初终凝时间、早期强度及28d强度保留率均远远优于市售速凝剂(HD-4);当掺量为5~8%时,可将水泥净浆的初凝时间缩短至4min以下、终凝时间至10min以下,喷射混凝土的1d抗压强度提高至7.0MPa以上,且对后期强度无不利影响,其各项性能均已达到标准GB/T35159-2017《喷射混凝土用速凝剂》对无碱速凝剂的要求。
以上仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,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。
Claims (5)
1.一种纳米氢氧化铝速凝剂,其特征在于,按重量份计,由以下组分经过湿磨工艺制得:氢氧化铝粉体:210-250份,水:300-400份,分散剂:280-320份,阻沉稳定剂:130-150份;
所述分散剂为聚羧酸减水剂和萘系减水剂混合制成的质量分数为10%的溶液;所述聚羧酸减水剂和所述萘系减水剂的质量比为(1.5-2)∶1;
所述阻沉稳定剂为二乙醇胺及三乙醇胺混合制成的质量分数为10%的溶液;所述二乙醇胺和所述三乙醇胺的质量比为(1-1.5)∶1。
2.根据权利要求1所述的纳米氢氧化铝速凝剂,其特征在于,所述氢氧化铝粉体中氢氧化铝含量≥64%,且所述氢氧化铝粉体的中值粒径D50≤44μm。
3.制备权利要求1至2任一项所述的纳米氢氧化铝速凝剂的方法,其特征在于,包括以下步骤:
将所述氢氧化铝粉体、所述去离子水、所述分散剂混合后,在20±2℃、400-600rpm的研磨速率下湿磨,直至氢氧化铝中值粒径D50为150-250nm,然后,加入所述阻沉稳定剂,继续研磨2min后,过滤,得到纳米氢氧化铝速凝剂。
4.根据权利要求3所述的纳米氢氧化铝速凝剂的制备方法,其特征在于,所述湿磨过程中研磨体为氧化锆研磨体;所述氧化锆研磨体的质量为所述氢氧化铝粉体质量的9倍。
5.权利要求1-2任一项所述的纳米氢氧化铝速凝剂在水泥基材料中的应用,其特征在于,所述纳米氢氧化铝速凝剂的掺量为所述水泥基材料中胶凝材料用量的5%~8%。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202011410288.1A CN112500015B (zh) | 2020-12-04 | 2020-12-04 | 一种纳米氢氧化铝速凝剂及其制备方法和应用 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202011410288.1A CN112500015B (zh) | 2020-12-04 | 2020-12-04 | 一种纳米氢氧化铝速凝剂及其制备方法和应用 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN112500015A CN112500015A (zh) | 2021-03-16 |
CN112500015B true CN112500015B (zh) | 2022-03-11 |
Family
ID=74971778
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202011410288.1A Active CN112500015B (zh) | 2020-12-04 | 2020-12-04 | 一种纳米氢氧化铝速凝剂及其制备方法和应用 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN112500015B (zh) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113880485A (zh) * | 2021-11-02 | 2022-01-04 | 北京建筑大学 | 一种无碱无氟液体速凝剂及制备和应用 |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101648785B (zh) * | 2009-09-14 | 2012-07-04 | 江苏博特新材料有限公司 | 一种无碱液体速凝剂 |
KR101363896B1 (ko) * | 2012-08-20 | 2014-02-19 | 아주산업 주식회사 | 급결 드라이 콘크리트 믹스 조성물 |
CN104446090B (zh) * | 2014-12-08 | 2016-08-31 | 江苏中铁奥莱特新材料股份有限公司 | 一种耐久性的无碱液体速凝剂及其制备方法 |
CN106082750B (zh) * | 2016-06-02 | 2017-11-21 | 石家庄市长安育才建材有限公司 | 喷射混凝土用低回弹液体速凝剂及其制备方法 |
CN108358497A (zh) * | 2018-05-10 | 2018-08-03 | 江苏地基工程有限公司 | 新型基坑止水帷幕添加材料无碱液体速凝剂及其制备方法 |
-
2020
- 2020-12-04 CN CN202011410288.1A patent/CN112500015B/zh active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN112500015A (zh) | 2021-03-16 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN110330257B (zh) | 一种c-s-h凝胶纳米晶核早强剂及其制备方法和应用 | |
US11312659B2 (en) | Calcium-alumino-silicate-hydrate nano-seeds suspension and preparation method thereof | |
CN109111143B (zh) | 一种水化铝酸钙纳米晶核早强剂及其制备方法 | |
CN112723843B (zh) | 一种弱碱激发镍渣高强混凝土的制备方法 | |
CN107056115B (zh) | 一种用于磷石膏基胶凝材料的促凝型早强剂及其制备方法 | |
KR20120059504A (ko) | 시멘트 분쇄를 위한 강인한 공기 감소작용 | |
CN110304857B (zh) | 一种纳米水泥基晶核型早强剂及其制备方法和应用 | |
WO2011161447A1 (en) | Grinding aid | |
CN106698986A (zh) | 一种硫铝酸盐水泥熟料的制备方法 | |
CN114685090B (zh) | 一种缓控释早强复合材料、制备方法和其在水泥基材料中的应用 | |
EP3615491B1 (en) | Agents for enhancing cement strength | |
CN115124271B (zh) | 一种水泥助磨剂及其制备方法与水泥 | |
CN112500015B (zh) | 一种纳米氢氧化铝速凝剂及其制备方法和应用 | |
CN110255954B (zh) | 一种纳米锂渣早强剂及其制备方法和应用 | |
CN110255943B (zh) | 一种湿磨钡渣掺合料及其制备方法和应用 | |
CN116874223A (zh) | 粉状无碱速凝剂及其制备方法 | |
CN115448625B (zh) | 一种改善高碱水泥性能的助磨剂及其制备方法 | |
CN115368052A (zh) | 一种纳米晶核型早强水泥助磨剂及其制备方法 | |
CN108863264A (zh) | 一种建筑用胶凝材料及制备方法 | |
Li et al. | Influence of organic esters on portland cement hydration and hardening | |
CN109020273B (zh) | 一种纳米铁铝酸盐水泥的制备方法 | |
CN113213877A (zh) | 一种低温水泥及其制备方法 | |
CN114988729B (zh) | 一种提高贝利特硫铝酸盐水泥抗折强度的方法及其应用 | |
CN112456851B (zh) | 一种减水型早强矿物掺合料及其制备方法 | |
CN113429153B (zh) | 一种具有早强及增稠功能的纳米高岭土早强剂及其制备方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |