用于任选含辅助胶凝材料的水泥、砂浆或混凝土组合物的凝结硬化加速剂及该加速剂的用途的制作方法

本申请涉及水泥、砂浆和混凝土组合物的凝结和硬化加速。水泥、砂浆或混凝土组合物任选地包含一种或多种水泥胶凝辅助材料(cementitioussupplementarymaterial，csm)。

背景技术：

由于水泥水化是一个缓慢的过程，因此需要加速凝结和硬化以加快施工过程。尤其是需要加快施用新鲜混凝土的工作过程，这在经济方面是令人关注的。除了在寒冷气候中的凝结和硬化加速以外，凝结和硬化加速对于抵消环境对混凝土的冷却也是至关重要的。

氯化钙(cacl2)是一种可能的用于混凝土凝结的加速剂，但是它会刺激嵌入混凝土中的含铁结构或钢筋或铝管的持续氧化。cacl2还会对混凝土本身产生不利影响，导致碎裂和削弱。当混凝土与潮湿土壤接触时，cacl2增强土壤中硫酸盐的侵蚀。因此，即使在混凝土中不存在金属或者混凝土中的金属腐蚀并非严重问题的情况下，仍存在可以添加到水泥、砂浆或混凝土组合物中的cacl2的量的最大值。尽管cacl2成本低廉，但是与其使用相关的问题使得偏离其在钢筋混凝土结构中的合用性。

中性或酸性的硝酸钙(ca(no3)2)是用于混凝土的常见凝结加速剂。其通常在混凝土掺合物已与水混合后以溶液的形式添加。通常需要添加按水泥重量计(＝bwoc)1％至2％的硝酸钙。当分别以欧洲或astm混合物标准批准的高达4重量％和5重量％的水平应用时，硝酸钙不会引起任何腐蚀。然而，加速效果基于硝酸钙产生氢氧化钙以提高ph值的能力，而硝酸钙的ph值仅为5至8。因此，在寒冷气候下的加速效果不足，并且为了实现更快的加速，通常添加cacl2，这会带来在先前段落中所述的腐蚀问题。

us4897120描述了一种源自肥料的用于波特兰水泥(portlandcement)的加速剂。更特别地，其涉及一种化学改变含有原来用作肥料或其添加剂的硝酸铵的硝酸钙组合物以使其可用作波特兰水泥混凝土和砂浆的添加剂的方法。在该方法中，在约7.5以上的ph(优选在约9至11的ph范围)的碱性条件下，使硝酸铵钙组合物与三羟甲基甘脲化合物或四羟甲基甘脲化合物反应。发现环六亚甲基四胺(乌洛托品(urotropin))的存在不仅对转化用作波特兰水泥加速剂的硝酸铵钙水合物组合物具有有利作用，而且还由于产生了更快的凝结时间而有利地影响性能，具有更高的抗压强度性能。所得凝结加速剂适用于寒冷天气条件中的应用。

改善硝酸钙的凝结加速的另一种方式是将聚乙醇胺加速剂与硝酸钙组合使用。wo1982004038涉及一种添加剂组合物，该添加剂组合物加速了凝结时间，并且还改善了波特兰型水泥、砂浆和混凝土的抗压强度，更特别是对于将含有钢筋的混凝土。添加剂组合物主要由浓硝酸钙水溶液和聚乙醇胺混合物的废副产物流(其中添加了少量多羟基脂族化合物(诸如葡萄糖酸)或木素磺酸的碱金属或碱土金属盐的溶液)组成。wo1984004089涉及包含硝酸钙和三乙醇胺的凝结加速剂。然而，事实上，那些胺加速剂是相对于环境以及相对于其使用者而言几乎不能使用的有害物质。

可以得出结论，仍然需要改善水泥、砂浆或混凝土组合物的凝结和硬化，特别是在寒冷条件下。因此，本申请的一个目标是提供用于改善水泥、砂浆或混凝土组合物的凝结和硬化(包括在低温下)的加速剂。

本申请的另一个目标是改善包含csm(胶凝辅助材料)的水泥、砂浆或混凝土组合物的凝结和硬化。

发明概述

根据本申请的一个方面，公开了一种用于水泥、砂浆或混凝土组合物的凝结和硬化加速剂。加速剂包括包含硝酸盐水溶液的上清液。上清液还包含溶解的碱性氢氧化物上清液固体。上清液的ph为至少9.0。加速剂还可以任选地包含氢氧化物沉淀。这样的碱性上清液的优点在于其提供了水泥材料结晶反应所需的升高的ph值。已经发现，碱性上清液加速了水泥、砂浆或混凝土组合物的凝结和硬化，这在经济方面是令人关注的。对于在水泥凝结和硬化缓慢的寒冷气候中的应用而言，加速是特别令人关注的。

特别地，根据本申请的用于水泥、砂浆或混凝土组合物的凝结和硬化加速剂是含水组合物，所述含水组合物包含硝酸盐溶液形式的30至55w/w％(更特别地30至50w/w％)的硝酸盐，以及0.02至0.1w/w％的碱性氢氧化物，该碱性氢氧化物溶解在硝酸盐溶液中并且任选地作为加速剂组合物中的氢氧化物沉淀，其中加速剂组合物的ph为至少9.0。

在根据本申请的一种可能的加速剂中，碱性氢氧化物选自氢氧化钙、氢氧化钠或氢氧化钾。

在根据本申请的一种可能的加速剂中，硝酸盐水溶液选自硝酸钙水溶液、硝酸钠水溶液或硝酸钾水溶液。因此，在根据本申请的一种可能的加速剂组合物中，硝酸盐选自硝酸钙、硝酸钠或硝酸钾。

在根据本申请的一种可能的加速剂组合物中，含水组合物的ph为9.0至14.0。在根据本申请的另一种可能的加速剂组合物中，含水组合物的ph为12.0至14.0。

在根据本申请的一种可能的加速剂中，上清液包含通过将30至55w/w％(更特别地30至50w/w％)的硝酸钙盐(固体)、硝酸钠盐(固体)或硝酸钾盐(固体)溶解在水中获得的硝酸盐水溶液，以及添加到所形成的硝酸盐水溶液中的0.02至0.1w/w％的固体氢氧化钙、固体氢氧化钠或固体氢氧化钾。

在根据本申请的一种可能的加速剂中，上清液包含通过将44至55w/w％的硝酸钙盐溶解在水中获得的硝酸钙水溶液，以及添加到所形成的硝酸钙水溶液中的0.02至0.1w/w％的固体氢氧化钙，这引起氢氧化钙沉淀的形成。因此，根据本申请的一种可能的加速剂组合物包含硝酸盐溶液形式的44至55w/w％的硝酸钙，以及0.02至0.1w/w％的氢氧化钙。

在根据本申请的一种可能的加速剂中，上清液包含通过将大约49.98w/w％的硝酸钙盐溶解在水中并且通过将大约0.04w/w％的固体氢氧化钙添加到所形成的硝酸钙水溶液中获得的硝酸钙水溶液，这引起氢氧化钙沉淀的形成。因此，根据本申请的一种可能的加速剂组合物包含大约49.98w/w％的在水中的硝酸钙盐，以及大约0.04w/w％的氢氧化钙。

在水泥、砂浆或混凝土组合物包含一种或多种csm(其任选地包括粉煤灰或石灰石)的情况下，加速剂组合物或加速剂组合物上清液的ph为至少12.0。这样的ph值的优点在于其提供了不仅是组合物中的水泥、砂浆或混凝土的结晶反应而且是组合物中的csm的结晶反应所需的升高的ph值。发现在这样的ph值下，加速了包含一种或多种csm的水泥、砂浆或混凝土组合物的凝结和硬化。

本申请的另一个方面提供了一种包含根据本申请的加速剂组合物的水泥、砂浆或混凝土组合物。在某些实施方案中，提供了一种水泥、砂浆或混凝土组合物，其中水泥、砂浆或混凝土组合物包含一种或多种水泥替代材料(其任选地包括粉煤灰或石灰石)，以及如前所述并且ph为至少12.0的加速剂组合物。

根据本申请的另一个方面，公开了加速剂组合物用于水泥、砂浆或混凝土组合物的凝结和硬化加速的用途，所述加速剂组合物包含硝酸盐水溶液和溶解的碱性氢氧化物固体，并且ph为至少9，并且任选地包含氢氧化物沉淀。

更特别地，使用形成如上所述的根据本申请的加速剂的一部分的上清液。

根据本申请的另一个方面，公开了根据本申请的ph为至少12.0并且任选地包含氢氧化物沉淀的加速剂组合物用于加速包含一种或多种csm的水泥、砂浆或混凝土组合物的凝结和硬化的用途。

更特别地，使用形成如上所述的根据本申请的加速剂的一部分的上清液。

根据本申请的另一个方面，公开了一种用于加速任选地包含一种或多种csm的水泥、砂浆或混凝土组合物的凝结和硬化的方法。所述方法包括以下步骤：制备如上所述的根据本申请的加速剂，和在5℃至20℃的温度将加速剂添加到水泥材料或一种或多种csm或粗骨料或其任意组合中。

在根据本申请的一种可能的方法中，水泥材料或一种或多种csm或粗骨料或其任意组合的添加在大约5℃的温度进行。

根据本申请的另一个方面，公开了一种用于制备如本文所述的加速剂组合物的方法，所述方法包括以下步骤：将30至55w/w％(更特别地30至50w/w％)的硝酸盐(更具体地硝酸钙、硝酸钠或硝酸钾)溶解在水中，由此获得硝酸盐水溶液；和将0.02至0.1w/w％的碱性氢氧化物(更具体地固体氢氧化钙、固体氢氧化钠或固体氢氧化钾)添加到硝酸盐水溶液中，由此获得ph为至少9.0的加速剂组合物。

附图简述

在图1中，示出了不包含硝酸钠和氢氧化钠、包含硝酸钠和氢氧化钠之一或包含硝酸钠和氢氧化钠二者的水泥浆样品的水化曲线；

在图2中，示出了包含硝酸钙、包含硝酸钙和氢氧化钠的组合或者包含硝酸钙和氢氧化钙的组合的水泥浆样品的水化曲线；a)环境；b)0％cn；c)1％cnss；d)1％cnss+ca(oh)2；e)1％cnss+naoh。

在图3a中，示出了硝酸钙和碱性硝酸钙对各种水泥和csm在5℃的凝结时间的影响；

图3b示出了硝酸钙和碱性硝酸钙对各种水泥和csm在20℃的凝结时间的影响。

发明详述

除非上下文另有明确指明，如本文中定义的，单数形式“一个(a)”、“一种(an)”和“所述(the)”包括单数和复数指代二者。如下使用的术语“包含(“comprise/comprises)”与“包括(including/include)”或“含有(contain/contains)”同义，并且是包含性的或开放式的，并且不排除另外的未提及的部分、要素或方法步骤。在该描述是指“包含”特定的特征、部分或步骤的产品或方法时，其是指还可以存在其他特征、部分或步骤的可能性，但是也可以是指仅含有所列特征、部分或步骤的实施方案。本说明书中引用的所有参考文献均视为通过引用整体结合于此。

如本文中使用的，w/w％意指重量百分比。当在加速剂组合物的情况下使用时，其意指相对于加速剂组合物总重量的重量百分比。因此，表述“将x％w/w的硝酸盐溶解在水中”意指将相对于加速剂总重量计x重量％的硝酸盐(固体)溶解在水中。其也是最终将存在于加速剂组合物中的硝酸盐的百分比。同样地，表述“将xw/w％的氢氧化物固体添加到所形成的硝酸盐溶液中”意指将基于加速剂总重量计x重量％的氢氧化物固体添加到所形成的硝酸盐溶液中并且使其溶解在其中，并且其最后将存在于加速剂中。

本申请涉及一种用于水泥、砂浆或混凝土组合物的凝结和硬化加速剂。

水泥用作粘合剂材料，其硬化以形成固体之间的连接材料。用于建筑的水泥是水硬性的或非水硬性的。水硬水泥(例如波特兰水泥)由于水化而硬化，所述水化是无水水泥粉末与水之间的化学反应。因此，它们可以在水中硬化或者在不断暴露于潮湿天气时硬化。化学反应产生不是非常易溶于水的并且因此在水中相当耐久的水合物。非水硬水泥在水中不硬化。熟石灰例如通过与大气二氧化碳反应而硬化。

迄今为止，波特兰水泥是全世界普遍采用的最常见的水泥类型。这种水泥是通过在被称为煅烧的过程中将石灰石(碳酸钙)与少量其他材料(诸如粘土)在窑中加热至1450℃的温度而制成的。在煅烧过程中，从碳酸钙中释放出二氧化碳分子而形成氧化钙(也称为生石灰)，然后将氧化钙与混合物中已包含的其他材料掺合。然后，将所得硬质物质(称为‘熟料(clinker)’)与少量石膏一起研磨成粉末，以制成‘普通波特兰水泥(ordinaryportlandcement)’，其是最常用的水泥类型(通常称为opc)。

存在不同类型的水泥(用cemi至cemv表示)，其具有较低或较高含量的波特兰水泥，以及高炉水泥，诸如水泥替代材料，也称为胶凝辅助材料(csm)，诸如石灰石或粉煤灰，即：

·cemi：具有最多5％的其他化合物的opc；

·cemii：opc与例如粉煤灰、石灰石或板岩的所有类型混合物，最少65％opc；

·cemiii：3类高炉/波特兰水泥混合物：a、b和c，其中

·cemiii/a包含最低(40％)量的高炉矿渣，并且cemiii/c包含最高(60％)量的高炉矿渣；

·cemiv：火山灰水泥(pozzolanacement)类型；

·cemv：复合水泥，其具有opc、高炉矿渣和火山灰化合物的混合物。

术语“一种或多种水泥替代材料”在本文中与术语“一种或多种胶凝辅助材料”(缩写为csm)可互换使用，并且通常是指富含钙和/或硅酸盐的胶凝材料。特别地，csm选自由粉煤灰、石灰石或高炉矿渣组成的组。更特别地，本文所设想的csm不包含氧化铝或铝酸盐材料，诸如熔融或板状氧化铝、锆石、硅酸铝等。

干砂浆掺合物通常由骨料(诸如沙子)、粘合剂(诸如水泥或石灰)和水的混合物制成。通常，干砂浆掺合物由约25w/w％的水泥和约75w/w％的沙子组成。就在使用前，将干砂浆掺合物与水混合以制成可加工的砂浆浆料，其可用作通常的建筑材料以将建筑块粘合在一起并且填充它们之间的缝隙。砂浆浆料在其凝结时变硬，得到坚硬的骨料结构。当原始砂浆已被冲走时，砂浆也可以用来固定或砌筑砌体。干砂浆掺合物在袋中干燥储存。

混凝土是一种主要由骨料、水泥和水组成的复合建筑材料。存在许多配方，它们提供了各种性能。骨料通常是粗砾石或压碎岩，诸如石灰石或花岗岩，以及细骨料，诸如沙子。水泥(通常是波特兰水泥)以及其他胶凝材料(诸如粉煤灰和矿渣水泥)用作用于骨料的粘合剂。还添加各种化学掺和料以实现各种性能。将水与干燥的混凝土混合物混合，使其能够成型(通常是灌筑或浇筑的)，然后通过被称为水化的化学过程凝固并硬化(固化、凝结)成坚硬如岩石的高强混凝土。水与将其他组分粘合在一起的水泥反应，最终形成坚固的石头状材料。混凝土广泛用于制造建筑结构，地基，砖墙/砌块墙，路面，桥梁/立交桥，高速公路/道路，跑道，停车场，堤坝，水塘/蓄水池，管道，门、栅栏和杆的基脚，以及甚至船只。

混凝土可能受到许多过程(诸如困于混凝土孔中的水的冻结)破坏。在寒冷的天气中(特别是在处于或低于持续的冻结温度)浇筑和固化混凝土具有挑战性。最常见的问题是混凝土在固化期间获得足够的强度之前冻结和/或经历冻结/解冻循环。在所述寒冷天气条件下，水在-2℃开始在混凝土的毛细管中冻结，水在其冻结时会膨胀高达其体积的9％，导致混凝土基体中的裂缝，并且如果混凝土在至少达到500psi的抗压强度之前冻结，则可能出现高达50％的抗压强度降低。

如上文更详细描述的，用于水泥、砂浆或混凝土组合物的根据本申请的凝结和硬化加速剂包含上清液或溶液，该上清液或溶液首先包含硝酸盐水溶液，并且还包含溶解的碱性氢氧化物固体。取决于硝酸盐水溶液的组成和溶解在上清液中的固体碱性氢氧化物的性质，加速剂还可以包含氢氧化物沉淀。特别地，氢氧化钙在0℃在水中的溶解度仅为1.89g/l，并且在20℃在水中的溶解度为1.73g/l。因此，当按以下程序添加或形成的氢氧化钙的量超过氢氧化钙在上清液温度的溶解度时，将发生沉淀：

1.将氢氧化钙添加到硝酸盐水溶液中，或者

2.通过将固体碱性氢氧化物(例如固体氢氧化钠或氢氧化钾)添加到硝酸钙水溶液中形成氢氧化钙。

因此，根据本申请的凝结和硬化加速剂通常包含硝酸盐水溶液和碱性氢氧化物。

取决于水泥、砂浆或混凝土组合物是还包含一种或多种csm还是不包含一种或多种csm，加速剂组合物或其上清液更特别地具有典型的ph。如果不存在csm，加速剂组合物或上清液的ph为至少9.0，而当存在csm时，加速剂组合物或上清液的ph通常为至少12.0。如本文中使用的，“ph”是在25℃和1个大气压[即iso标准状态]下测量的水溶液中的氢离子活度的常规单位。至少9.0的ph包括将会四舍五入到9.1以上的任何测量的ph值。至少12.0的ph包括将会四舍五入到12.1以上的任何测量的ph值。9.0至14.0的ph包括在四舍五入到9.1以上的ph值和四舍五入到14.1以下的ph值之间的任何测量的ph值。

更特别地，加速剂中包含的硝酸盐水溶液选自硝酸钙水溶液、硝酸钠水溶液或硝酸钾水溶液。最特别地，使用硝酸钙水溶液。这是由于以下事实：由于硝酸钙的ph值为5至8，因此它本身已经加速了水泥、砂浆或混凝土组合物的凝结和硬化。然而，该ph尚不是充分升高的，并且在不包含csm时通常应当为至少9。该ph值可以通过添加溶解在硝酸盐水溶液中的固体碱性氢氧化物来获得。固体碱性氢氧化物特别地选自固体氢氧化钙、固体氢氧化钠或固体氢氧化钾。在不存在csm的情况下，上清液的ph更特别地为9.0至14.0，而当存在csm时，上清液的ph为12.0至14.0。

加速剂组合物通过以下方式制备：将30至55w/w％(更特别地30至50w/w％)的固体硝酸钙(盐)、固体硝酸钠(盐)或固体硝酸钾(盐)溶解在水中，得到硝酸钙、硝酸钠或硝酸钾水溶液，此后将0.02至0.1w/w％的固体氢氧化钙、固体氢氧化钠或固体氢氧化钾添加到所得硝酸盐水溶液中，得到根据本发明的加速剂组合物，其中加速剂组合物为溶液/上清液的形式，或者为溶液/上清液和沉淀的形式，这取决于是否已经超出氢氧化钙的溶解度。特别地，加速剂组合物通过以下方式制备：首先通过将44至55w/w％的固体硝酸钙溶解在水中来制备硝酸钙水溶液，之后将0.02至0.1w/w％的固体氢氧化钙添加到所得硝酸钙水溶液中。最特别地，加速剂组合物通过以下方式制备：通过将大约49.98w/w％的固体硝酸钙溶解在水中来制备硝酸钙水溶液，之后将大约0.04w/w％的固体氢氧化钙溶解在所形成的硝酸钙水溶液形式中。

因此，本申请提供了一种含水加速剂组合物，所述含水加速剂组合物包含30至55w/w％(更特别地30至50w/w％)的在水中的硝酸盐(更具体地在水中的硝酸钙、硝酸钠或硝酸钾)，以及0.02至0.1w/w％的碱性氢氧化物(特别地碱金属或碱土金属的氢氧化物，更具体地氢氧化钙、氢氧化钠或氢氧化钾)。特别地，含水加速剂组合物包含44至55w/w％的在水中的硝酸钙，以及0.02至0.1w/w％的氢氧化钙。甚至更特别地，含水加速剂组合物包含大约49.98w/w％的在水中的硝酸钙，以及大约0.04w/w％的氢氧化钙。

在具体实施方案中，本申请提供了一种由以下各项组成的含水加速剂组合物：(i)30至55w/w％(更特别地30至50w/w％)的硝酸盐，更具体地硝酸钙、硝酸钠或硝酸钾；(ii)0.02至0.1w/w％的碱性氢氧化物，特别地碱金属或碱土金属的氢氧化物，更具体地氢氧化钙、氢氧化钠或氢氧化钾；以及(iii)水。特别地，含水加速剂组合物由44至55w/w％的硝酸钙、0.02至0.1w/w％的氢氧化钙和水组成。甚至更具体地，含水加速剂组合物由大约49.98w/w％的硝酸钙、大约0.04w/w％的氢氧化钙和水组成。

本申请还公开了如上所述的根据本申请的加速剂用于加速水泥、砂浆或混凝土组合物的凝结和硬化的用途。特别地，使用本文所设想的加速剂，所述加速剂包含上清液或溶液，任选地包含氢氧化物沉淀，所述上清液或溶液包含硝酸盐水溶液和溶解的碱性氢氧化物固体。在水泥、砂浆或混凝土组合物中不存在csm的情况下，加速剂组合物的ph为至少9.0，而当存在csm时，上清液的ph为至少12.0。在不存在csm的情况下，上清液的ph更特别地为9.0至14.0，而当存在csm时，上清液的ph为12.0至14.0。

本申请还公开了一种用于加速任选地包含一种或多种csm的水泥、砂浆或混凝土组合物的凝结和硬化的方法。所述方法包括以下步骤：制备根据本申请的加速剂，和在5℃至20℃的温度将加速剂添加到任选地包含一种或多种csm的水泥材料中。特别地，水泥材料或一种或多种csm或粗骨料或其任意组合的添加在大约5℃的温度进行。

本申请还公开了一种用于制备根据本申请的加速剂组合物的方法，所述方法包括以下步骤：(a)将硝酸盐、特别地30至55w/w％、更特别地30至50w/w％的硝酸盐(更具体地固体硝酸钙、固体硝酸钠或固体硝酸钾)溶解在水中，由此获得硝酸盐水溶液，和(b)将0.02至0.1w/w％的碱性氢氧化物(更具体地固体氢氧化钙、固体氢氧化钠或固体氢氧化钾)添加到硝酸盐水溶液中，由此获得ph为至少9.0的加速剂组合物。

实施例

实施例1

在表1中，示出了三种不同水泥浆样品a、b和c的组成。cemii/a.v42.5是一种波特兰复合水泥，其含有80至94w/w％的波特兰水泥熟料，6至20w/w％的研磨矿渣和石灰石，以及0至5w/w％的石膏和矿物肥料。如本文中定义的，w/c表示水/水泥重量/重量比。为了制备水泥浆样品，以给定比率将水泥与水混合，之后将由指定重量的固体硝酸钠(nano3)和固体氢氧化钠(naoh)组成的掺合料添加到该混合物中。随后将获得的浆料在厨房搅拌器中混合60秒，用刮铲从碗壁刮下，并且再混合30秒。这样做是为了确保水、水泥和掺合料的均匀分布。将获得的浆料填充到500ml立方体形状塑料瓶中。随后使样品在20℃凝结。通过使用嵌入水泥浆样品中的pt-100传感器记录温度来测量水化活性。

表1

图1示出了由水化温度表示的水化反应性。从图1可以得出结论，在存在硝酸钠或者存在硝酸钠与氢氧化钠的组合的情况下，初始反应峰的强度稍强。图1还表明，对于两种含有硝酸钠的样品而言凝结时间都加速了约一小时，并且在开始反应后9至12小时之间，两种含有硝酸钠的样品的硬化活性都增加。观察到在12小时后含有硝酸钠和氢氧化钠二者的样品的在图1上的反应最快，其比含有硝酸钠的样品早3小时，并且比不含硝酸钠和氢氧化钠的样品早6小时。最后，含有硝酸钠和氢氧化钠二者的样品的温度最大值与含有硝酸钠的样品相比显著(约1℃)更低，并且与不含硝酸钠和氢氧化钠的样品处于同一水平。因此，碱性硝酸钠样品充当适当的用于粉煤灰水泥的凝结和硬化加速剂。

实施例2

在表2中，示出了用于水化测试的4,500ml水泥浆样品1-4的组成。所有实验中使用的水泥均为cemii/a.v42.5，其是一种波特兰复合水泥，含有80至94w/w％的波特兰水泥熟料，6至20w/w％的研磨矿渣和石灰石，以及0至5w/w％的石膏和矿物肥料。如本文中定义的，w/c表示水/水泥重量/重量比。为了制备水泥浆样品，以给定比率将水泥与水混合，之后将指定重量的硝酸钙水溶液添加到该混合物中。为了制备样品3和4，将固体氢氧化钠和固体氢氧化钙分别添加到55重量％硝酸钙水溶液中，以得到10.4的ph，之后将其添加到与水混合的水泥中。在所有情况下，将通过将硝酸钙水溶液添加到水泥和水的混合物中获得的浆料随后在厨房搅拌器中混合60秒，用刮铲从碗壁刮下，并且再混合30秒。这样做是为了确保水、水泥和掺合料的均匀分布。将浆料填充到500ml立方体形状塑料瓶中。随后使样品在20℃凝结。通过使用嵌入水泥浆样品中的pt-100传感器记录温度来测量水化活性。

表2

图2示出了由水化温度表示的水化反应性。从图2可以得出结论，与仅使用硝酸钙或添加有氢氧化钠的硝酸钙相比，在使用添加有氢氧化钙的硝酸钙(ph10.4)时具有更高的活性。

实施例3

通过将固体碱性氢氧化物添加到50w/w％硝酸钙水溶液中以赋予所得溶液10.4的ph，来制备ph为10.4的50w/w％硝酸钙水溶液。将水或硝酸钙水溶液(50w/w％)或ph10,4的50w/w％硝酸钙水溶液以2w/w％添加到与沙子混合的三类水泥中，以得到3/1的w/w沙子/水泥：

·i：波特兰(opc)

·ii–am：波特兰/火山灰/石灰石

·ii–a-ll：波特兰/石灰石

根据en196/1，用砂浆搅拌机将标准砂和水泥混合。根据en480/2记录凝结时间。

图3a和3b二者中的cemi结果很好地示出了碱性硝酸钙通过立即足够高的ph值减少凝结时间的效果。图3a和3b二者中的cemii结果示出了碱性cn由于升高的ph值而减少了水泥替代材料的凝结时间的效果。这进一步暗示火山灰和石灰石水泥替代材料被由更快凝结的波特兰水泥所导致的更早升高的ph值活化：碱性条件也通过opc的活化而间接地进一步将csm活化。

根据不同的实施例可以得出以下结论：已经发现，相对于将水泥与仅包含溶解的硝酸钙的溶液混合的情况，在将水泥与根据本申请的碱性加速剂混合的情况下加速了凝结时间。此外，在低温(图3a)和在20℃(图3b)都已观察到这样的改善。另外，不仅在opc(cemi)的情况下观察到了凝结时间的这种加速，而且在包含opc和石灰石的水泥混合物(图3a和3b中的“ii–a-ll”)以及包含opc和石灰石和火山灰的水泥混合物(图3a和3b中的“ii–am”)的情况下也观察到了凝结时间的这种加速。这表明碱性硝酸盐溶液不仅可以加速水泥的凝结时间，而且可以加速水泥替代材料的凝结时间。包含opc和csm的水泥混合物的增加可以进一步间接地促进水泥替代材料的凝结的加速，因为更快的opc水化导致ph值升高，进而导致更快的水泥替代材料的水化。

还观察到，碱性硝酸盐溶液导致更快的水泥水化(图1)，并且与使用氢氧化钠作为碱性源(图2)相比，使用氢氧化钙作为碱性源导致甚至更快的水泥水化。