水泥组合物、其制法及烷氧基硅烷的用途制造技术

本发明专利技术提供一种水泥组合物，包括水泥材料，含硅粉状工业废料和烷氧基硅烷，所述组合物具有延长的凝固时间。还提供该组合物的制备方法，以及烷氧基硅烷用于延长含有（优选5重量%以上）含硅粉状工业废料（优选粉煤灰）的水泥组合物的凝固时间的用途。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及水泥组合物及其制法，更具体地，本专利技术涉及具有可控凝固时间的水泥组合物及其制法；本专利技术还涉及烷氧基硅烷在所述水泥组合物中作为缓凝剂的用途。
技术介绍
已知缓凝剂能够延迟水泥的水合，而不会影响其长期的机械特性。它们用在混凝土中以抵消高温对凝固时间的影响，或避免从混合混凝土各组分到将混凝土混合物置于实际使用地点之间存在的不可避免的延迟凝固的问题。缓凝剂被认为是公路行业，尤其是桥面建设中第二大常规使用的掺加物。另一方面，近年来，含硅粉状工业废料一例如粉煤灰一的产量日益递增，如果不能适当处理，易造成污染。因此，如果能够有效利用含硅粉状工业废料，则一方面可以获得经济效益，另一方面又可消除污染。为此，寻求包括粉煤灰在内的含硅粉状工业废料的有效利用方式，是一个颇值得探讨的课题。
技术实现思路
本专利技术提 供一种水泥组合物，包括:水泥材料，含硅粉状工业废料，和烷氧基硅烷。本专利技术还提供一种制备水泥组合物的方法，包括将水泥材料，含硅的粉状工业废料，和一种烷氧基硅烷，加水混合并揽祥。本专利技术还提供烷氧基硅烷用于延长含有(优选5重量％以上)含硅粉状工业废料(优选粉煤灰)的水泥组合物的凝固时间的用途。出乎意料的是，含有烷氧基硅烷的水泥组合物具有更长的凝固时间。【具体实施方式】在本专利技术中，如无其他说明，则所有操作均在常温常压下进行。本专利技术的水泥组合物包括水泥材料，含硅粉状工业废料，和烷氧基硅烷。以下，对本专利技术的各组分作详细介绍。水泥材料本专利技术使用的水泥材料为常见的各类水泥，例如硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、复合硅酸盐水泥、高铝水泥、膨胀水泥或白水泥等，或它们的各种混合物。本专利技术使用的水泥材料优选为硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、和/或复合硅酸盐水泥；更优选为硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥；最优选为硅酸盐水泥。硅酸盐水泥是由硅酸盐水泥熟料、0%-5%石灰石或高炉矿渣、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料。硅酸盐水泥分为两种类型:硅酸盐水泥熟料中不掺包括石灰石或高炉矿渣、适量石膏在内的混合材料的称为I型硅酸盐水泥，代号P.1 ;在硅酸盐水泥粉磨时掺加不超过水泥质量5%的石灰石或粒化高炉矿渣混合材料的称为II型娃酸盐水泥，代号P.1I。含硅粉状工业废料在本专利技术中， 所述含硅粉状工业废料选自粉煤灰、炉灰、粘土、偏高岭土、高岭土、矿洛和赤泥中的一种或多种。基于水泥材料和含硅粉状工业废料的总重量计，本专利技术中的含硅粉状工业废料含量为5-75重量％，优选7.5-65重量％，进一步优选10-55重量％，最优选含有大于15重量％但不大于45重量％。在本专利技术的水泥组合物中，所述含硅粉状工业废料优选为粉煤灰、炉灰和矿渣之一或其中之两种或三种的混合物之一，特别优选为粉煤灰。在本专利技术中，水泥材料优选为娃酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、复合硅酸盐水泥、高铝水泥、膨胀水泥或白水泥。特别优选的是，水泥材料为硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥之一或其中之多种的混合物之一。显然，在本专利技术中可使用的水泥材料，如矿渣硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、复合硅酸盐水泥，其本身为含硅材料，因此，也可运用本专利技术的方案，将其使用为本专利技术所述的含硅粉状工业废料。粉煤灰，是从煤燃烧后的烟气中收捕下来的细灰。我国火电厂粉煤灰的主要氧化物组成为:Si02、Al203、Fe203、Ca0、Ti02等。粉煤灰包括各种来源，主要成分为15-65重量％的SiO2,5-50重量%的Al2O3U.5-15重量%的Fe203、0.2-30重量%的CaO等，各组分含量总和为100%。在水泥工业中使用粉煤灰的优点在于:混凝土中掺加粉煤灰节约了大量的水泥和细骨料；改善了混凝土拌和物的和易性；增强混凝土的可泵性；减少了混凝土的徐变；减少水化热、热能膨胀性；提高混凝土抗渗能力；增加混凝土的修饰性。在本专利技术中，可以使用的含硅粉状工业废料的颗粒大小优选为0.1-600 μ m，进一步优选1-500 μ m，本专利技术可以使用各种颗粒大小的含硅粉状工业废料，对其并没有特别的限制。本专利技术可以使用的含硅粉状工业废料(例如粉煤灰)的烧失量为0.1-25重量％，优选0.1-10重量％。缓凝剂在本专利技术的水泥组合物中，烷氧基硅烷作为缓凝剂使用。缓凝剂主要用于炎热气候下施工的混凝土、大体积混凝土及需长时间停放或长距离运输的混凝土，以延缓混凝土的凝固。在本专利技术中，烷氧基硅烷选自单_、二 _、三-烷氧基硅烷和它们中若干种的混合物，优选为二 _烷氧基硅烷。在本专利技术中，烷氧基硅烷可以为烷氧基硅烷N聚体，其中N为整数并且N ^ 1，优选N=l、2、3或4,即，所述烷氧基硅烷选自烷氧基硅烷单体、烷氧基硅烷二聚体、烷氧基硅烷二聚体、烷氧基硅烷四聚体之一或其中之多种的混合物之一。在本专利技术的烷氧基硅烷中，烷氧基可以相同或不同，各自独立地包含1-12个碳原子，优选包含1-8个碳原子，更优选包含1-6个碳原子，特别优选包含1-4个碳原子。任选地，所述烷氧基硅烷中的娃原子还键连有其他基团，例如C6_1(l芳基、Ci_12烷基等，优选C6_8芳基或Ck烷基等，更优选苯基或Cu烷基。在一个优选的实施方案中，基于水泥材料和含硅粉状工业废料的总重量计，在本专利技术的水泥组合物含有0.005-3重量％的烷氧基硅烷，更优选含有0.0075-1.5重量％的烷氧基硅烷，更进一步优选含有0.01-1.0重量％的烷氧基硅烷，最优选含有0.02-0.5重量％的烷氧基硅烷。其他添加剂除了上述缓凝剂之外，本专利技术的水泥混合物还可包括其他常规水泥添加剂，如减水剂、早强剂、防水剂、泵送剂等。这些添加剂可以使用那些已经用于现有技术的水泥混合物的添加剂，在此不作赘述。出乎意料地发现，本专利技术的水泥组合物具有更长的凝固时间，较之分别含有含硅粉状工业废料和其他缓凝剂的情况，缓凝效果长得多。此外，本专利技术还提供烷氧基硅烷用于延长含有含硅粉状工业废料(优选粉煤灰)的水泥组合物凝固时间的用途；优选地，所述水泥组合物含有5重量％以上的含硅粉状工业废料(优选粉煤灰)。所述水泥材料优选含有含硅粉状工业废料的含量为5-75重量％，优选7.5-65重量％，进一步优选10-55重量％，最优选含有大于15重量％但不大于45重量％。本专利技术的水泥组合物可以通过混合各组分而制得。随后，可以按照通常的使用水泥组合物的方法加水混合、凝固，形成混凝土。为此，本专利技术的制备水泥组合物的方法包括混合水泥材料和一种烷氧基硅烷；其中所述水泥材料可包括含硅的粉状工业废料和/或添加本专利技术中提及的优 选含硅粉状工业废料。前述关于水泥组合物的描述适用于本专利技术制备水泥组合物的方法。以下，通过实施例对本专利技术作介绍。其中，水泥的凝固时间根据GB/T1346-2011方法测定。实施例实施例所用硅酸盐水泥I (由中国联合水泥集团有限公司的子公司曲阜中联水泥有限公司制造，型号为P.142.5)和粉煤灰(由北京国华电力公司的热电厂取得，D5(i=14.5 μ m)组成如下:表1硅酸盐水泥I的化学组成(重量％)本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水泥组合物，包括：水泥材料，含硅粉状工业废料，和烷氧基硅烷。

【技术特征摘要】
1.一种水泥组合物，包括: 水泥材料，含硅粉状工业废料，和烷氧基硅烷。2.根据权利要求1的水泥组合物，其中所述烷氧基硅烷中，烷氧基可以相同或不同，各自独立地包含1-12个碳原子，优选包含1-8个碳原子，更优选包含1-6个碳原子，特别优选包含1-4个碳原子。3.根据权利要求1或2的水泥组合物，其中所述烷氧基硅烷选自单_、二_、三-烷氧基硅烷之一或其中之多种的混合物之一，优选为三-烷氧基硅烷。4.根据权利要求1或 2的水泥组合物，其中所述烷氧基硅烷为N聚体，其中N为整数并且N≥1，优选N=l、2、3或4。5.根据权利要求1-4中任一项的水泥组合物，其中所述烷氧基硅烷中，硅原子还键连有其他基团，例如c6_1(l芳基、Ci_12烷基等，优选C6_8芳基或Ci_8烷基等，更优选苯基或Cu烷基。6.根据权利要求1-5中任一项的水泥组合物,其中含有0.005-3重量％的烷氧基硅烷，更优选含有0.0075-1.5重量％的烷氧基硅烷，更进一步优选含有0.01-1.0重量％的烷氧基硅烷，最优选含有0.02-0.5重...

【专利技术属性】
技术研发人员：卓锦德，赖世耀，赵永彬，李俏，董阳，苏建辉，
申请(专利权)人：神华集团有限责任公司，北京低碳清洁能源研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11