[发明专利]一种甲酰胺-双金属氢氧化物作为混凝土早强剂的使用方法

说明书

本发明公开了一种甲酰胺‑双金属氢氧化物作为混凝土早强剂的使用方法，属于无机非金属材料技术领域。首先采用超声将层状双金属氢氧化物(LDHs)分散在甲酰胺中，得到在甲酰胺中分散均匀稳定的超薄LDHs，将超薄LDHs和水超声混合，然后加入水泥中混合均匀。本发明研究发现利用甲酰胺对LDH进行层片剥离能够使其聚集的片层结构变为高分散的超薄片结构，超薄片稳定存在于甲酰胺与水的混合溶液中，不易团聚，甲酰胺协同促进以及高分散双重作用下，促进其早强性能的提高。

技术领域：

本发明属于无机非金属材料技术领域，涉及一种能够提高水泥早期强度的双金属氢氧化物，特别涉及甲酰胺-双金属氢氧化物作为混凝土早强剂的使用方法。

背景技术：

水泥混凝土制品是适应工业化大生产的产物，它能避免现场浇筑带来的环境污染、工程质量不易控制等问题。为提高生产效率，需要水泥混凝土在短时间内就能有很好的强度，在预制构件混凝土中掺加早强剂能够起到很好的早强效果。现有的早强剂中，无机早强剂掺加后会破坏混凝土的表层组织结构，降低混凝土及其制品的耐久性。有机类早强剂存在容易出现缓凝、最佳掺量不易准确掌握、不宜用于蒸汽蒸压养护的混凝土等问题。纳米颗粒作为早强剂能够有效避免传统早强剂带来的不良影响而引起了研究者们的关注。目前此类早强剂研究主要是纳米SiO₂、水化硅酸钙(C-S-H)、层状双金属氢氧化物(LDH)。与SiO₂和C-S-H不同，LDH是由二价和三价金属离子组成的具有水滑石层状结构的氢氧化物，其化学组成灵活多变、带结构正电荷、层间易于插入阴离子等特点，作为混凝土早强剂具有潜在的优势而引起研究者的兴趣。利用LDH的层状结构和表面正电荷将侵蚀性阴离子插入其层间将其固化，将其用于吸附溶液中混凝土常见的CO₃^2-、Cl^-和SO₄^2-等侵蚀性离子，能够有效提高混凝土的耐久性能；将高纯度钙铝层状双氢氧化物(CaAl-LDH)用作混凝土的硬化加速剂，结果显示CaAl-LDH可以加速水泥水化和水化产物的生成速率，降低水化产物在溶液中的浓度，因此能够增加混凝土水泥系统的致密性和抗渗性，降低分层离析和泌水现象，从而提高混凝土的强度。与多层的LDH相比，具有超薄结构的CaAl-LDH超薄纳米片，能够显著促进早期钙矾石的生成，从而大大提高混凝土的力学强度。但在水分散液中的LDH纳米片随着放置时间的延长会发生聚集，导致其早强性能降低。因此，制备热稳定性好的纳米片具有重要的实际意义。

发明内容：

本发明的目的在于克服现有技术存在的缺点，寻求设计一种具有超薄结构且热稳定性强的混凝土早强剂。解决了水分散液中的LDH纳米片随着放置时间的延长会发生聚集，导致其早强性能降低的问题。

为了实现上述目的，本发明涉及的甲酰胺-双金属氢氧化物作为混凝土早强剂的使用方法，具体包括以下步骤：

(1)采用超声将层状双金属氢氧化物(LDHs)分散在甲酰胺中，得到在甲酰胺中分散均匀稳定的超薄LDHs；

(2)将超薄LDHs和水超声混合，然后加入水泥中混合均匀。过程中通过控制甲酰胺的量和超声时间调控LDH的厚度，然后将分散在甲酰胺中的LDH掺加到水泥中，促进水泥的早期水化。与纯LDH纳米片相比，在甲酰胺中发生片层剥离的LDH具明显的早强性能。

优选地，所述甲酰胺与双金属氢氧化物的质量比为1：15-1：30，超声时间为10-30分钟。

进一步地，所述层状双金属氢氧化物采用微反应器或传统共沉淀法在水溶液中制备而成。制备过程中通过控制老化温度和老化时间调控LDH的横向尺寸。对于相同化学组成的LDH，横向尺寸越大，早强性能越好。

本发明在甲酰胺中分散的LDH为具有1-2个层状双金属氢氧化物片层的超薄片。