专利名称：水化硅酸钙及其制备方法和含水化硅酸钙的混凝土防冻剂的制作方法
技术领域：
本发明属于建筑材料及其制造方法的领域，具体涉及一种水化硅酸钙及其 制备方法和含水化硅酸钙的混凝土防冻剂。
背景技术：
混凝土是目前主要的建筑结构材料，其组成为水泥+砂+石+矿物掺合料。 此外在冬期施工中为了使水泥在负温下水化必须加入混凝土防冻剂。防冻剂的 作用一方面为了在负温下产生液态水使水泥进行水化反应，另一方面是必须具 有早强组分促进水泥石结构尽早形成。早期结构的形成使液态水进入孔隙降低 冰点，同时结构形成后有利于水泥石结构的进一步发育。因而混凝土防冻剂必 备的两个主要组分为防冻组分与早强组分，此外还有引气组分和减水组分。早 强组分与防冻组分用量大且为盐类，而盐类的引入会对混凝土耐久性产生一系 列影响，如引起钢筋锈蚀、碱集料反应等。这些影响直接关乎混凝土的寿命， 为了提高混凝土的使用寿命，延长混凝土的服役期，目前混凝土施工业及建设 主管部门均严格限制混凝土中盐的使用量。但在我国的三北地区，负温施工非 常普遍。在负温施工过程中防冻剂是必要的混凝土组分。目前的防冻剂基本构 成为二大系列， 一是防冻型防冻剂，另一是早强型防冻剂，无论哪种防冻剂均
以掺入盐类组分为主。盐类包括NaCl、 Na2S04、 NaN02、 Ca(N02)2等，这些 盐类对混凝土性能尤其是长期耐久性均会产生不良影响，尤其是含氯盐的防冻 剂更会给混凝土带来不利的影响，在冬期施工时因混凝土中掺氯盐而使钢筋锈 蚀破坏，而目前市场上的防冻剂大多以氯盐作为早强组分，这对混凝土的寿命 会产生巨大的不良作用，如何降低混凝土中盐含量特别是氯盐含量是当今混凝 土防冻剂研究中的重要课题。
发明内容
本发明的目的是解决因为混凝土防冻剂中盐含量大，而造成的混凝土耐久 性差、钢筋锈蚀和碱集料反应的问题，提供了一种水化硅酸妈及其制备方法和 含水化硅酸钙的混凝土防冻剂，本发明的防冻剂是用水化硅酸转作为水泥水化
的早强组分代替盐类早强组分，防冻剂中盐含量较目前的防冻剂中盐含量大幅 下降。
本发明中的水化硅酸钙是由钙质材料、硅质材料和水制成，其中钙质材料 与硅质材料的重量比为1.2 1.5: 1，水的重量与钙质材料和硅质材料的总重 量比为3 4: 1。所述的硅质材料为硅藻土、蛋白石或矿渣，所述的钙质材料 为生石灰或熟石灰。水化硅酸钙的制备方法如下先将钙质材料与硅质材料按 重量1.2 1.5: 1的比例混合均匀，然后磨细至451^筛余3 10%的细度，再加 入混合物总，重量3 4倍的水调成浆状料并混匀，在1 3atm的条件下热反应 2~5h，即得到水化硅酸钙。
本发明的含水化硅酸钙的混凝土防冻剂是按重量份数由40 50份的水化 硅酸转、40 50份的防冻组分、2.5 5份的减水组分、0.1份的引气组分和5 8份的粉煤灰组成，所述的防冻组分为NaN02或Ca(N02)2，所述的减水组分 为萘磺酸甲醛聚合物、三聚氰胺缩甲醛縮合物或马来酸酐-甲基丙烯酸-稀酸磺 酸盐，所述的引气组分为三萜皂甙。
本发明具有以下有益效果
1. 本发明生产过程简单易行，原材料廉价，有利于工业化生产。
2. 本g明可使混凝土中的盐含量大幅度降低，进而可使由于盐存在导致 混凝土劣化的现象得到彻底解决。
3. 当本发明的水化硅酸钙的掺量为水泥量的5%时，施工3天的混凝土强 度可提高20% 30%， 28天强度可提高15% 20%。在使用合成的水化 硅酸钙作为早强组分配制出低盐型防冻剂时，掺量为混凝土中水泥量 的10%， -15匸条件下，混凝土的-7+28天强度可达到标养28天混凝土 强度，产品性能可达到GB475标准要求，且混凝土中盐含量较目前常 用防冻剂中盐含量降低40%。
4. 本发明的含水化硅酸钙的混凝土防冻剂中不含氯盐，减少了混凝土冬 期施工时因掺氯盐而带来的钢筋锈蚀破坏作用。
5. 将本发明的含水化硅酸钙的混凝土防冻剂掺入混凝土中促进水化的原 理是晶种水化，其效果会使水泥石的结构更加密实，结构更加合理， 混凝土的长期性能不会衰减。
具体实施例方式
具体实施方式
一本实施方式中的水化硅酸钙是由钙质材料、硅质材料和 水制成，其中钙质材料与硅质材料的重量比为L2 1.5: 1，水的重量与钙质 材料和硅质材料的总重量比为3 4: 1，硅质材料为硅藻土、蛋白石或矿渣， 钙质材料为生石灰或熟石灰。
具体实施方式
二本实施方式与具体实施方式
一不同的是钙质材料与硅质 材料的重量比为1.2 1.4: 1，其它与具体实施方式
一相同。
具体实施方式
三本实施方式与具体实施方式
一不同的是钙质材料与硅质 材料的重量沐为L2: 1，其它与具体实施方式
一相同。
具体实施方式
四本实施方式中水化硅酸钙制备方法的步骤如下先将钙 质材料与硅质材料按重量L2 1.5: l的比例混合均匀，然后磨细至45P筛余
3~10%的细度，再加入混合物总重量3 4倍的水调成浆状料并混匀，在l 3atm 的条件下热反应2 5h，即得到水化硅酸钙。
具体实施方式
五本实施方式与具体实施方式
四不同的是在步骤一中硅质 材料与钙质材料按L2 1.4: 1比例混合均匀。其它反应步骤与具体实施方式
四 相同。
具体实施方式
六本实施方式与具体实施方式
四不同的是在步骤一中硅质 材料与钙质材料按1.2: 1比例混合均匀。其它反应步骤与具体实施方式
四相 同。
具体实施方式
七本实施方式中的硅质材料为硅藻土、蛋白石或矿渣，转 质材料为生石灰或熟石灰。
具体实施方式
八本实施方式中含水化硅酸钙的混凝土防冻剂是按重量份 数由40~50份的水化硅酸钙、40 50份的防冻组分、2.5 5份的减水组分、 0.1份的引气组分和5 8份的粉煤灰制成，其制备是按常规的方法混合而成。
本实施方式中当水化硅酸钙的掺量为水泥量的5%时，施工3天的混凝土 强度可提高20% 30%， 28天强度可提高15%~20%。本实施方式中含水化硅 酸钙的混凝±防冻剂的掺量为混凝土中水泥量的10%时，-15卩条件下，混凝 土的-7+28天强度可达到标养28天混凝土强度，产品性能可达到GB475标准 要求,且混凝土中盐含量较目前常用防冻剂中盐含量降低40%，防冻效果最好。
具体实施方式
九本实施方式与具体实施方式
八不同的是含水化硅酸钙的 混凝土防冻剂是按重量份数由35~45份的水化硅酸钙、35 45份的防冻组分、 3 4.5份的减水组分、0.1份的引气组分和5.5 7.5份的粉煤灰制成。其它与具体实施方式
八相同。
具体实施方式
十本实施方式与具体实施方式
八不同的是含水化硅酸钙的 混凝土防冻剂是按重量份数由30 40份的水化硅酸钙、30 40份的防冻组分、 3.5 4份的减水组分、0.1份的引气组分和6 7份的粉煤灰制成。其它与具体 实施方式八相同。
具体实施方式
十一本实施方式与具体实施方式
八不同的是含水化硅酸钙 的混凝土防冻剂是按重量份数由35份的水化硅酸钙、35份的防冻组分、3.7 份的减水组^、 0.1份的引气组分和6.5份的粉煤灰制成。其它与具体实施方 式八相同。
具体实施方式
十二本实施方式所述的防冻组分为NaN02或Ca(N02)2。 其它与具体实施方式
八至十一相同。
具体实施方式
十三本实施方式所述的防冻组分为Ca(N02)2。其它与具体 实施方式八至十一相同。
具体实施方式
十四本实施方式所述的减水组分为萘磺酸甲醛聚合物、三 聚氰胺縮甲醛缩合物或马来酸酐-甲基丙烯酸-稀酸磺酸盐。其它与具体实施方 式八至十一相同。
具体实k方式十五本实施方式所述的减水组分为三聚氰胺縮甲醛縮合
物，其它与具体实施方式
八至十一相同。
具体实施方式
十六本实施方式所述的减水组分为马来酸酐-甲基丙烯酸-稀酸磺酸盐，其它与具体实施方式
八至十一相同。
具体实施方式
十七本实施方式所述的引气组分为三萜皂武。其它与具体 实施方式八至十一相同。
权利要求
1、一种水化硅酸钙，其特征在于水化硅酸钙由钙质材料、硅质材料和水制成，其中钙质材料与硅质材料的重量比为1.2～1.5∶1，水的重量与钙质材料和硅质材料的总重量比为3～4∶1。
2、 根据权利要求1所述的水化硅酸钙，其特征在于钙质材料与硅质材料 的重量比为L2 1.4: 1。
3、 根据权利要求1所述的水化硅酸钙，其特征在于钙质材料与硅质材料的重量比为1.2: 1。
4、 根据权利要求1所述的水化硅酸钙，其特征在于水化硅酸钙中的硅质材料为硅藻土、蛋白石或矿渣。
5、 根据权利要求1所述的水化硅酸钙，其特征在于水化硅酸钙中的钙质材料为生石灰或熟石灰。
6、 制备权利要求1所述水化硅酸钙的方法，其特征在于水化硅酸钙的制备方法的步骤如下先将钙质材料与硅质材料按重量L2 1.5: 1的比例混合均匀，然后磨细至45)11筛余3~10%的细度，再加入混合物总重量3~4倍的水调 成浆状料并混匀，在l~3atm的条件下热反应2~5h,即得到水化硅酸钙。
7、 含有权利要求1所述水化硅酸钙的混凝土防冻剂，其特征在于所述的 混凝土防冻剂是按重量份数由40 50份的水化硅酸转、40 50份的防冻组分、 2.5 5份的减水组分、0.1份的引气组分和5 8份的粉煤灰组成。
8、 根据权利要求7所述的含水化硅酸钙的混凝土防冻剂，其特征在于所 述的防冻组分为NaN02或Ca(N02)2。
9、 根据权利要求7所述的含水化硅酸钙的混凝土防冻剂，其特征在于所 述的减水组分为萘磺酸甲醛聚合物、三聚氰胺縮甲醛縮合物或马来酸酐-甲基 丙烯酸-稀^磺酸盐。
10、 根据权利要求7所述的含水化硅酸钙的混凝土防冻剂，其特征在于所 述的引气组分为三萜皂甙。
全文摘要
水化硅酸钙及其制备方法和含水化硅酸钙的混凝土防冻剂，它属于建筑材料及其制造方法的领域。本发明解决了目前市场上的防冻剂因为混凝土防冻剂中盐含量大，而造成混凝土耐久性差、钢筋锈蚀、碱集料反应等问题。水化硅酸钙由钙质材料、硅质材料和水制成，其制备方法先将钙质材料与硅质材料混匀，磨细，加水调成浆状料，1～3atm的条件下热反应2～5h。含水化硅酸钙的混凝土防冻剂是由水化硅酸钙、防冻组分、减水组分、引气组分和粉煤灰组成。水化硅酸钙以晶种水化来促进混凝土的水化，使水泥石的结构更加密实，混凝土的长期性能不会衰减。本发明的防冻剂不含氯盐，减少了混凝土冬期施工时因掺氯盐而带来的钢筋锈蚀破坏作用，使混凝土中的盐含量大幅度降低。
文档编号C01B33/00GK101182000SQ20071014464
公开日2008年5月21日 申请日期2007年11月21日 优先权日2007年11月21日
发明者张玉珍, 李家和, 政 王 申请人:哈尔滨工业大学