技术领域
[0001] 本发明涉及胶凝材料技术领域，具体为一种强缓凝胶凝材料及其制备方法。
相关背景技术
[0002] 水泥是一种胶凝材料，在建筑和基础设施项目中发挥着至关重要的作用。其中，水泥的凝结时间，直接影响到建筑结构的质量和施工效率。具体而言，在复杂或极端环境条件（如高温或远距离运输）下，延长水泥凝结时间可以使水泥在到达施工现场前保持适当的流动性和可操作性。此外，在大型建筑工程中，延长水泥凝结时间可为工人提供更长时间来运输和倾倒水泥。这样可确保新拌水泥在整个浇筑区域均匀分布，从而避免产生不均匀的凝结和强度问题。
[0003] 向水泥中添加缓凝剂是控制水泥凝结时间的有效措施之一。然而，现有缓凝剂存在以下问题：（1）降低水泥养护后期强度，如有机化合物类（如三乙醇胺）缓凝剂等会在水泥养护后期不可避免地降低其力学强度；（2）高成本，专利CN117303777A公布了一种混凝土缓凝剂，其主要由有机膦缓凝组分和水解蛋白载体组成，但由于蛋白提取和处理过程复杂，成本较高，无法实现大规模应用；（3）有毒害，如磷酸盐类缓凝剂在添加量较高时会对人体造成危害；（4）添加量高，专利CN117326815A公布了一种固废基缓凝剂，其在在水泥中的添加量为15～30wt.％，如此高的添加量无疑增加了缓凝剂成本。综上所述，迫切需要优化胶凝材料配合比，开发一种凝结时间长且对力学性能无影响的胶凝材料，以适应远距离运输混
凝土、大体积混凝土浇筑、高温环境等特殊工程。
[0004] 聚合物点作为一种新型碳纳米材料，具有易合成、低毒性和低成本特点，近年来广泛应用于生物医学、催化、光电器件等领域。聚合物点表面含有大量含氧官能团和含氮官能团。这些含氧官能团和含氮官能团能够与钙离子络合，使聚合物点吸附在熟料铝酸三钙（C3A）表面抑制其溶解，赋予聚合物点延缓水泥水化的潜力。更重要的是，聚合物点作为纳米材料，能够发挥成核效应，在水泥水化后期促进水化产物水化硅酸钙（C‑S‑H）凝胶生成，从而改善水泥养护后期力学性能。因此，将聚合物点与硅酸盐水泥混合，有望得到一种强缓凝胶凝材料，在不影响水泥后期力学性能的情况下，延缓其凝结时间。
具体实施方式
[0019] 为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，结合以下具体实施例和附图对依据本发明提出的一种强缓凝胶凝材料及其制备方法的特征及功效
作进一步描述。
实施例
[0020] 本发明实施例1第一方面提供一种强缓凝胶凝材料，包括聚合物点和硅酸盐水泥，所述的聚合物点制备方式如下：
S01、将邻苯二胺和对苯醌按质量配比1：1加入水中搅拌，得到固液混合物；
S02、将S01所述的固液混合物放入恒温水浴摇床中，在温度为50℃内反应2h，反应
结束后冷却至室温，得到反应产物；
S03、将S02所述的反应产物经过提纯和干燥后得到固态粉末聚合物点。
[0021] 在本发明的实施例1中，邻苯二胺和对苯醌按质量配比1：1，该配合比下合成的聚合物点具有良好的结晶度。
[0022] 在本发明的实施例1中，反应温度为50℃，反应时间为2h，确保邻苯二胺和对苯醌充分反应。
[0023] 在本发明的实施例1中，所述S03中的提纯步骤包括离心、过滤和透析，以去除反应产物中的杂质。
[0024] 在本发明的实施例1中，如图1所示，所述的聚合物点为近球形、单分散纳米颗粒，粒径为5.25 8.25nm。~
[0025] 在本发明的实施例1中，如图3所示，所述的聚合物点表面含有羟基、羧基、酰胺、亚‑1 ‑1 ‑1 ‑1胺基和氰基。其中，3410cm 处的宽吸收峰属于O‑H和N‑H，1631cm 、1587cm 和1473cm 处的‑1 ‑1 ‑1
峰分别为C=O、C=N和C‑N，1386cm 和1213cm 处的峰分别为‑NO2和N‑H，1101cm 处的峰属于C‑O‑C。
[0026] 本发明实施例1另一方面提供一种强缓凝胶凝材料的制备方法，如图4所示，包括以下步骤：
S1、称量2g平均粒径为5nm的聚合物点，将其溶于500g的拌合水中，得到4mol/L聚
合物点溶液。
[0027] S2、将符合国标GB175规范要求的PI52.5R级别硅酸盐水泥1000g与S1中制得的所述聚合物点溶液混合后，在搅拌机中搅拌4min得到强缓凝胶凝材料。
[0028] 在实施例1中，聚合物点、拌合水和硅酸盐水泥的质量配比为0.002：0.5：1，此配比范围制备的胶凝材料具有更好的缓凝效果，且自身后期力学性能有所提高。
[0029] 在实施例1中，S2所述的搅拌机的搅拌时间是4min，可以制得聚合物点分散更加均匀的流动状态的强缓凝胶凝材料。
[0030] 实施例1提供的制备方法可以制备上述胶凝材料，且原料易制得，制备工艺简单，制备成本低、效率高、制得的胶凝材料具有更好的缓凝效果。
[0031] 为使本发明上述实施细节和操作能清楚地被本领域技术人员理解，以及本发明实施例1提供的一种胶凝材料及其制备方法的进步性能显著的体现，以下提供对比例与上述
技术方案进行对比。
[0032] 对比例将符合国标GB175规范要求的PI52.5R级别硅酸盐水泥1000g与50g水进行混合处
理，得到胶凝材料。
[0033] 进一步的，为了验证本发明实施例1提供的一种强缓凝胶凝材料及其制备方法的进步性，通过以下测试方法进行了上述实施例1和对比例制备的强缓凝胶凝材料的凝结时
间和抗压强度测试。
[0034] 1、凝结时间检测参照GB/T1346‑2011《水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法》对本实施
例1以及对比例的胶凝材料初凝时间、终凝时间进行检测记录。
[0035] 2、力学性能检测将新拌浆体加入40mm×40mm×40mm的模具，放入温度为20±2℃、相对湿度大于
95%的养护室内养护28d，得到对比例和实施例1硬化水泥浆体。
[0036] 参照GB/T17671‑2021《水泥胶砂强度检验方法（iso法）》对本实施例1以及对比例的胶凝材料进行抗压强度测试。
[0037] 本实施例1以及对比例胶凝材料对应初凝时间、终凝时间、抗压强度如表1所示。
[0038] 组别 硅酸盐水泥（g） 水（g）聚合物点（g） 初凝时间（min） 终凝时间（min） 28d抗压强度（MPa）对比例 1000 500 0 135 615 44.9实施例1 1000 500 2 1860 2505 45.8
表1
由表1可知，实施例1中，当聚合物点质量为2g时，胶凝材料初凝时间为1860min，终
凝时间为2505min，与对比例相比，分别延长1725min以及1890min。然而，胶凝材料抗压强度为45.8MPa，与对比例相比提高2%。
[0039] 由此可见，采用本发明制得的强缓凝胶凝材料具有明显的缓凝作用，且自身后期力学抗压强度有所提高。
[0040] 最后应当说明的是，以上所述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、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
