一种改善高碱水泥性能的助磨剂及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种改善高碱水泥性能的助磨剂，组分按质量百分数计如下：纳米水化硅酸钙20％～40％，有机膦酸化合物1％～3％，铁铝酸四钙水化促进剂0.5％～2.5％，多元醇胺酯9％～30％，消泡剂0.1％～0.5％，其余为水；本发明专利技术制备方法简单，其具有优异的助磨效果，可以降低高碱水泥标稠需水量，延长凝结时间，改善水泥净浆流动度，降低早期水化热，降低28d干缩率，显著提高28d抗压强度，对高碱水泥性能具有明显的改善作用。有明显的改善作用。

【技术实现步骤摘要】
一种改善高碱水泥性能的助磨剂及其制备方法


[0001]本专利技术属于材料
，具体涉及一种改善高碱水泥性能的助磨剂及其制备方法。

技术介绍

[0002]近年来，随着一些与水泥碱含量相关的工程质量事故的发生，人们对水泥中碱含量的关注度越来越高。通过大量的研究发现，水泥中的碱含量过高会对水、混凝土性能产生不利影响：导致早期水化速率快、放热量大、收缩大，增加混凝土开裂风险；形成的水化产物C
‑
S
‑
H凝胶有害孔增多，降低水泥后期强度，造成混凝土长期耐久性问题；在潮湿环境下且使用碱活性骨料时，带来混凝土碱集料反应发生的风险。碱含量作为水泥产品质量的一项重要指标，在国家标准有也有相应的规定，《通用硅酸盐水泥》中规定：水泥中碱含量按Na2O+0.658K2O计算值表示。若使用活性骨料，用户要求提供低碱水泥时，水泥中的碱含量应不大于0.6％或由买卖双方协商确定。然而，我国幅员辽阔，不同区域的熟料及水泥原材料中的碱含量存在明显差异，在高碱原材料区域生产低碱水泥成本过高，也不符合可持续性发展的理念；随着窑外分解窑的普及，水泥中的碱含量有明显升高趋势；利用水泥窑协同处置城市固体废弃物已成为一类得到业界认可的重要手段，由于固体废弃物的化学组分波动大，不可避免带入部分杂质，包括K、Na、Cl等，这些原因都导致了水泥碱含量的上升。
[0003]水泥生产的主要原材料是熟料，因此熟料中的碱含量对水泥碱含量有着决定性的影响，水泥的性能也主要取决于熟料的性能。水泥熟料中的碱(K
+
、Na
+
)以固溶碱和硫酸碱形式存在，固溶碱能提高熟料矿物的活性，使矿物表面产生更多的溶蚀位点，提高水泥的溶解速率；硫酸碱在熟料遇水后迅速溶出致使液相pH值增大，增大了CH的饱和度，促进CH的沉淀，提高了水化产物成核及生长速率，使高碱水泥水化快从而导致了上述的系列问题。
[0004]水泥助磨剂经过不断的发展，技术成熟度已大幅提高，且被国内外水泥企业广泛应用，但在高碱水泥中应用效果不佳，无法改善高碱水泥本身性能上的不足。目前，水泥助磨剂通常使用醇胺类物质、多元醇类物质、无机盐类物质作为原材料采用不同比例复配而成，其主要通过促进水泥水化实现对水泥的增强作用。然而，高碱水泥本身水化速率较快，普通水泥助磨剂对水化的进一步促进反而造成了不利的影响。这就是目前普通助磨剂在高碱水泥中应用效果不佳的原因。若想通过水泥助磨剂改善高碱水泥的性能，必须优选相应组分，从水泥水化原理上对其存在的问题进行逐个击破，并通过不同组分间的协同叠加作用实现高碱水泥性能的改善。
[0005]CN104829152公开了一种高碱水泥助磨剂及其制备方法，该高碱水泥助磨剂包括助磨组分、凝胶晶种改善剂、助剂；按重量百分比计为：助磨组分80％
‑
95％、凝胶晶种改善剂1％
‑
10％、助剂0.5％
‑
10％；其中，助磨组分为醇胺类助磨剂，凝胶晶种改善剂为C
‑
S
‑
H凝胶晶种改善剂。在相同粉磨时间内可使水泥比表面积增加11
‑
25m2/Kg，45μm筛余减少3
‑
6％，凝结时间延长20
‑
30min，干缩率均小于0.006％，水泥28d胶砂强度增加10％
‑
15％。其助磨组分为醇胺类物质二乙醇单异丙醇胺或乙醇二异丙醇胺，C
‑
S
‑
H凝胶晶种改善剂为羟
基乙酸钠，助剂为乙二醇和十二烷基硫酸钠。
[0006]CN109455289公开了一种高碱水泥激发剂及其制备方法，该专利技术激发剂是由以下重量百分比的原料组成的：对氨基苯磺酸钠15％
‑
25％、糖蜜10％
‑
15％、亚硫酸氢钠5％
‑
10％、醋酸钠3％
‑
8％、聚醚多元醇5％
‑
10％、余量为水。本专利技术的高碱水泥激发剂可以显著增加高碱水泥的早、后期强度，在水泥中掺量为0.1％，可使水泥3d抗压强度提高2.2
‑
4.2MPa，28d抗压强度提高6.3
‑
9.9MPa；同时能够延缓高碱水泥的凝结时间，降低高碱水泥早期水化放热，从而减少使用高碱水泥早期收缩开裂风险。
[0007]以上公开的专利技术主要还是使用目前常用的助磨剂醇胺类物质、多元醇类物质、无机盐类物质原材料体系为主，复配一些功能组分，对高碱水泥性能的改善作用有限。

技术实现思路

[0008]本专利技术目的在于提供一种改善高碱水泥性能的助磨剂及其制备方法，从高碱水泥水化特点出发，延缓水化进程、改善水化产物结构、促进后期水化程度，从而改善高碱水泥水化热、收缩、强度、净浆流动度性能；同时制备方法简单，其具有优异的助磨效果，可以降低高碱水泥标稠需水量，延长凝结时间，改善水泥净浆流动度，降低早期水化热，降低28d干缩率，显著提高28d抗压强度，对高碱水泥性能具有明显的改善作用。
[0009]为达到上述目的，采用技术方案如下：
[0010]一种改善高碱水泥性能的助磨剂，其组分按质量百分数计如下：
[0011][0012]其余为水。
[0013]按上述方案，所述纳米水化硅酸钙为纳米水化硅酸钙液体，由钙源水溶液、硅源水溶液在聚羧酸系分散剂下通过溶液反应法制备得到，钙硅摩尔比为1～1.4:1，粒径范围为5～150nm。
[0014]按上述方案，所述有机膦酸化合物为氨基三亚甲基膦酸、乙二胺四亚甲基膦酸、己二胺四甲叉膦酸、二乙烯三胺五甲叉膦酸、双
‑
1,6
‑
亚己基三胺五亚甲基膦酸中的一种或任意混合。
[0015]按上述方案，所述铁铝酸四钙水化促进剂为氨基三乙酸、乙二胺四乙酸、次氮基三乙酸、羟乙基乙二胺三乙酸、二乙三胺五乙酸中的一种或任意混合。
[0016]按上述方案，所述多元醇胺酯为多元醇胺化合物与有机酸化合物的酯化产物，多元醇胺化合物结构中的羟基均完全发生酯化；其中所述多元醇胺化合物为三乙醇胺、二乙醇单异丙醇胺、羟乙基二异丙醇胺、三异丙醇胺中的一种；所述有机酸化合物为甲酸、乙酸中的一种。
[0017]按上述方案，所述消泡剂为聚醚改性有机硅消泡剂。
[0018]按上述方案，所述高碱水泥碱含量大于0.8wt％；所述助磨剂的掺量为水泥各原材料质量总和的0.08～0.12wt％。
[0019]上述改善高碱水泥性能的助磨剂的制备方法，包括以下步骤：
[0020](1)将纳米水化硅酸钙加热至40～60℃并保持，在250～350r/min的条件下边搅拌边加入有机膦酸化合物充分混合，再边搅拌边加入铁铝酸四钙水化促进剂得到pH值6
‑
7的混合液；
[0021](2)在400～500r/min的条件下，在1～2h内均匀缓慢加入多元醇胺酯，然后加入消泡剂，最后加入水，继续搅拌10～30min，得到所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种改善高碱水泥性能的助磨剂，其特征在于组分按质量百分数计如下：2.如权利要求1所述改善高碱水泥性能的助磨剂，其特征在于所述纳米水化硅酸钙为纳米水化硅酸钙液体，由钙源水溶液、硅源水溶液在聚羧酸系分散剂下通过溶液反应法制备得到，钙硅摩尔比为1～1.4:1，粒径范围为5～150nm。3.如权利要求1所述改善高碱水泥性能的助磨剂，其特征在于所述有机膦酸化合物为氨基三亚甲基膦酸、乙二胺四亚甲基膦酸、己二胺四甲叉膦酸、二乙烯三胺五甲叉膦酸、双
‑
1,6
‑
亚己基三胺五亚甲基膦酸中的一种或任意混合。4.如权利要求1所述改善高碱水泥性能的助磨剂，其特征在于所述铁铝酸四钙水化促进剂为氨基三乙酸、乙二胺四乙酸、次氮基三乙酸、羟乙基乙二胺三乙酸、二乙三胺五乙酸中的一种或任意混合。5.如权利要求1所述改善高碱水泥性能的助磨剂，其特征在于所述多元醇胺酯为多元醇胺化合物与有机酸化合物的酯化产物，多元醇胺化合物结构中的羟基均完全发生酯化；...

【专利技术属性】
技术研发人员：李叶青，黄国雄，余松柏，邹迪，
申请(专利权)人：华新水泥股份有限公司，
类型：发明
国别省市：