[发明专利]一种水化硅酸钙早强剂的制备方法及一种自密实混凝土

说明书

本发明涉及一种水化硅酸钙早强剂的制备方法，以及采用该早强剂所制备的免蒸养C30自密实混凝土；有效利用了酸处理废弃稻壳以及生产木质素磺酸钙的废液作为原料，不仅节能环保，还降低了水化硅酸钙早强剂的生产成本；并且，采用酸处理废弃稻壳以及生产木质素磺酸钙的废液制备的水化硅酸钙早强剂与采用硅酸钠等硅源和采用硝酸钙等钙源制备的水化硅酸钙早强剂性能相近，均能有效提高水泥基材料的早期强度和后期强度。

技术领域

本发明涉及建筑材料领域，尤其涉及一种水化硅酸钙早强剂的制备方法及采用该早强剂的自密实混凝土。

背景技术

在预制混凝土构件的生产过程中，为加快模具的周转速率、提高生产效率，常采用蒸汽养护和添加早强剂的方式提高混凝土的早期强度，以此缩短预制混凝土构件的拆模时间。而水化硅酸钙作为水泥水化的主要产物，将其用作早强剂，可为水泥水化提供形核位点，减小水化产物析出时的能量阻碍，促进结晶反应的进行，从而提高水泥水化速度，以提高水泥基材料的早期强度。

目前，水化硅酸钙的制备方法主要有水热法和化学共沉淀法。水热法制备水化硅酸钙时，需要加温加压，生产时能耗高，且制得的水化硅酸钙粒径较大、比表面积较小，不利于提高水化硅酸钙的早期强度；而化学共沉淀法具有工艺简单、能耗低的优点，能够避免高温高压的工作环境，但在采用化学共沉淀法制备水化硅酸钙时，所用硅源为硅酸钠等硅盐，所用钙源为硝酸钙、乙酸钙或氯化钙等钙盐，这些硅盐钙盐价格较高，增大了水化硅酸钙的生产成本。

粮食收获后废弃的稻壳中富含硅盐，可将其中的硅盐用酸溶出，用作制备水化硅酸钙的硅源；而生产木质素磺酸钙的废液中富含钙离子，可以用作制备水化硅酸钙的钙源。将生产木质素磺酸钙的废液作为钙源，将酸处理废弃稻壳用作硅源，不仅解决了稻壳和废液的利用问题，也降低了水化硅酸钙早强剂的生产成本。且该法制备出的水化硅酸钙早强剂既能提高水泥基材料的早期强度，也能提高水泥基材料的后期强度，并有利于改善水泥基材料的耐久性。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：目前，水化硅酸钙的制备方法主要有水热法和化学共沉淀法，水热法需要加温加压，生产能耗高，且不利于提高水化硅酸钙的早强效果；而化学共沉淀法所用硅源为硅酸钠等硅盐，钙源为硝酸钙、乙酸钙或氯化钙等钙盐，这些硅盐和钙盐价格较高，增大了水化硅酸钙的生产成本；现有技术中缺少能耗少且同时能够再生利用废弃物资源制备水化硅酸钙早强剂的方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种水化硅酸钙早强剂的制备方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：

（1）获取硅源；

（2）获取钙源；

（3）在超纯水中混合钙源和硅源，加入凝胶分散剂和聚丙烯酰胺分散均匀，保持溶液pH值大于12，恒温分步搅拌，待反应完全后抽滤干燥，筛分后得到水化硅酸钙早强剂。

进一步地，步骤（1）中获取硅源包括以下步骤：

（1.1）选用稻壳作为硅源，将稻壳用蒸馏水反复清洗3~5次；

（1.2）将经过步骤（1.1）洗净后的稻壳于0.5~1mol/L 盐酸溶液中浸泡 12~48 h，用蒸馏水反复清洗稻壳直至溶液呈中性后滤出；

（1.3）将经过步骤（1.2）清洗后的稻壳置于100℃的鼓风干燥箱中干燥 24 h；

（1.4）将上述酸化预处理的稻壳置于箱式电阻炉中，以10℃/min 升温速率从室温升温至 400~800℃焙烧 1 h 后取出，研磨得到白色稻壳灰；

（1.5）将0.5~1mol/L NaOH溶液和稻壳灰按质量比为1：2~3投入反应罐，在40~80℃下反应0.5~2h，反应结束后，经真空抽滤后得到硅源。

进一步地，步骤（2）中获取钙源包括以下步骤：