CN102795802A

CN102795802A - 一种无氯高效水泥助磨剂及其制备方法

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Publication number: CN102795802A
Application number: CN2012102894090A
Authority: CN
Inventors: 张学成; 陶绪泉; 丁俊红; 李相成
Original assignee: LIAOCHENG TIANCHENG CEMENT TECHNOLOGY RESEARCH DEVELOPMENT Co Ltd
Current assignee: LIAOCHENG TIANCHENG CEMENT TECHNOLOGY RESEARCH DEVELOPMENT Co Ltd
Priority date: 2012-08-15
Filing date: 2012-08-15
Publication date: 2012-11-28
Anticipated expiration: 2032-08-15
Also published as: CN102795802B

Abstract

本发明涉及一种无氯高效水泥助磨剂及其制备方法，该助磨剂的组份和质量配比为：糖蜜10-20％，麦草碱木素3-15％，硅油0-2％，羟甲基甘氨酸钠5-15％，AMPS共聚物7-15％、水玻璃5-8％，木钙5-8％，元明粉5-10％，余量的水。其制备方法为按照上述质量配比，依次将麦草碱木素、木钙、元明粉和糖蜜加入35-60℃的水中，搅拌均匀；然后再加入羟甲基甘氨酸钠、AMPS共聚物、水玻璃和硅油，搅拌均匀，既得深棕色液体状助磨剂产品。本发明所述的助磨剂具有良好的助磨效果，不含影响混凝土耐久性的氯盐类物质，扩大了助磨剂的适用范围，降低了成本，有效控制了使用效果的波动性。

Description

一种无氯高效水泥助磨剂及其制备方法

技术领域

本发明属于水泥生产加工技术领域，涉及一种水泥生产的外加助磨剂，尤其涉及一种无氯高效水泥助磨剂及其制备方法。

技术背景

我国是一水泥生产大国，水泥产量连续多年位居世界首位。但制约我国水泥工业发展的关键问题，是水泥粉磨阶段的能耗高且利用率低。水泥工业是高能耗、高污染行业，是节能减排重点行业。针对这类问题，除了从设备、技术工艺方面进行改进外，在粉磨过程中加入少量水泥助磨剂是一种有效途径。

经实践证明，在实际水泥生产中助磨剂确实展现了良好的助磨效果，但它的加入也同时影响了水泥的使用性能。例如在助磨剂中起早强作用的氯盐，对建筑中的钢筋有较强的腐蚀作用，从而影响混凝土的耐久性。因此，我国2008年6月实施的《通用硅酸盐水泥标准》中明确规定，助磨剂的加入量不应大于水泥质量的0.5％，这个规定主要强调水泥粉磨时允许加入助磨剂，但其使用不能以牺牲水泥性能和混凝土耐久性为代价。因此，在保证水泥品质的基础上，开发具有高粉磨效率的无氯水泥助磨剂，对我国水泥工业的低碳可持续发展具有重大的现实意义。

目前市售的助磨剂主要存在以下不足，一是含有的氯盐等物质对水泥性能有不良影响；二是助磨剂的主要组分醇胺类等物质成本较高；三是助磨剂的适应面窄，波动性较大。上述不足使得助磨剂的实际使用效果受到很大影响，在一定程度上限制了助磨剂的应用。

发明内容

针对以上所述的助磨剂含对水泥性能不利的物质、生产成本高和适应面窄等问题，本发明提供了一种无氯高效水泥助磨剂，主要原料为糖蜜、木钙、麦草碱木素、羟甲基甘氨酸钠、AMPS共聚物、硅油、元明粉和水玻璃，有效降低了助磨剂的生产成本，调整了助磨剂的组分，极大程度地改善了助磨剂的性能和适用范围。

为了实现上述发明目的，本发明提供的技术方案是：

一种无氯高效水泥助磨剂，该助磨剂的组份和质量配比为：糖蜜10-20％，麦草碱木素3-15％，硅油0-2％，羟甲基甘氨酸钠5-15％，AMPS共聚物7-15％、水玻璃5-8％，木钙5-8％，元明粉5-10％，余量的水。

其制备方法：按照上述质量配比，依次将麦草碱木素、木钙、元明粉和糖蜜加入35-60℃的水中，搅拌均匀；然后再加入羟甲基甘氨酸钠、AMPS共聚物、水玻璃和硅油，搅拌均匀，既得深棕色液体状助磨剂产品。

所述硅油优选为水泥助磨剂专用嵌段硅油，加入量为体系总质量的0-2％。

所述水玻璃的模数为2.6-3.0，加入量为体系总质量的5-8％。

所述AMPS共聚物为2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)与烯丙氧基羟丙磺酸钠或苯乙烯磺酸钠的一种作共聚单体，过硫酸铵或过硫酸钾作引发剂，85-95℃的特定温度下溶液共聚合的产物。

所述AMPS共聚物的制备中，2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)的用量为10-20％，烯丙氧基羟丙磺酸钠或苯乙烯磺酸钠的用量为15-25％，过硫酸铵或过硫酸钾的用量为1-1.5％，反应温度为85-95℃。

所述AMPS共聚物为高分子非离子表面活性剂，加入量为体系总质量的7-15％。耐高温，且AMPS共聚物带有的羟基、酰胺基和磺酸基使其具有良好的分散助磨作用，可扩大助磨剂的使用范围。

所述羟甲基甘氨酸钠带有羟基和羧基，可对AMPS共聚物的分散助磨起到辅助增强的作用，加入量为体系总质量的5-15％。

本发明所述的助磨剂，不含影响混凝土耐久性的氯盐类物质，通过麦草碱木素、木钙、元明粉、糖蜜、水玻璃和硅油的复合作用，增强了助磨剂的使用效果。通过羟甲基甘氨酸钠和AMPS共聚物中含有羧基、羟基、磺酸基和酰胺基等活性基团的协调作用，可以扩大助磨剂的适用范围，解决使用效果的波动性大的问题。另外，本发明所述的助磨剂有效降低了成本，其中糖蜜、木钙、麦草碱木素分别为制糖和纸浆的废料加工而成，其价格为醇胺类的五分之一左右，不但极大降低成本，而且也减少了制糖和造纸业废料对环境的污染。

本发明提供的无氯高效水泥助磨剂具有良好的助磨效果，该助磨剂在水泥中的掺加量可控制在0.1％以内，应用性能稳定，并且在水泥助磨和水泥物理性能改善提高方面都有显著的效果。经试验验证，掺加该助磨剂的水泥相对空白水泥45μm筛余降低20-30％，80μm筛余降低27.8-39.5％，比表面积增大11-17.2％，3d水泥抗压强度增大3-5MPa，28d水泥强度增大4-6MPa。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明的技术方案做进一步的详细、清楚、完整的说明，以说明本发明完全符合专利法要求的新颖性、创造性和实用性。应当注意，实施例描述的只是本发明的一部分实施方式，不能用于限制本发明的保护范围。

实施例1

助磨剂成分为糖蜜10％，木钙5％，元明粉8％，羟甲基甘氨酸钠10％，AMPS共聚物15％，水玻璃5％，麦草碱木素8％和余量水。

将该实例应用于32.5P·S·A矿渣硅酸盐水泥，水泥配比为：熟料55％，粒化高炉矿渣35％，石膏10％。按水泥质量0.08％的比例，添加本发明助磨剂，空白样与试验样粉磨时间均为29min。

具体实验效果见下表：

实验数据表明，本发明产品对32.5P·S·A矿渣硅酸盐水泥具有良好的助磨效果。掺加0.08％该发明助磨剂的水泥相对空白水泥，45μm筛筛余减少22.8％，80μm筛筛余减少39.4％，比表面积增大17.2％，3d抗压强度增大4.7MPa，28d强度增大5.4MPa。

实施例2

助磨剂成分为糖蜜15％，木钙8％，元明粉5％，羟甲基甘氨酸钠15％，AMPS共聚物10％，水玻璃5％，硅油1％，麦草碱木素5％和余量水。

将该实例应用于42.5P·O普通硅酸盐水泥，水泥配比为：熟料80％，粒化高炉矿渣5％，粉煤灰5％，石膏5％，石灰石5％。按水泥质量0.1％的比例添加本发明助磨剂，空白样与试验样粉磨时间均为30min。

具体实验效果见下表：

实验数据表明，本发明产品对42.5P·O普通硅酸盐水泥具有良好的助磨效果。掺加0.1％该发明助磨剂的水泥相对空白水泥，45μm筛筛余减少21.6％，80μm筛筛余减少27.8％，比表面积增大15.1％，3d抗压强度增大3.4MPa，28d强度增大5.2MPa。

实施例3

助磨剂成分为糖蜜20％，木钙5％，元明粉5％，羟甲基甘氨酸钠8％，AMPS共聚物7％，水玻璃8％，硅油1.2％，麦草碱木素3％和余量水。

将该实例应用于32.5P·S·B矿渣硅酸盐水泥，水泥配比为：熟料35％，粒化高炉矿渣55％，石膏10％。按水泥质量0.08％的比例添加本发明助磨剂，空白样与试验样粉磨时间均为29min。

具体实验效果见下表：

实验数据表明，本发明产品对32.5P·S·B矿渣硅酸盐水泥具有良好的助磨效果。掺加0.08％该发明助磨剂的水泥相对空白水泥，45μm筛筛余减少21.4％，80μm筛筛余减少37.1％，比表面积增大15.1％，3d抗压强度增大4.4MPa，28d强度增大5.9MPa。

实施例4

助磨剂成分为糖蜜12％，木钙5％，元明粉10％，羟甲基甘氨酸钠10％，AMPS共聚物10％，水玻璃6％，麦草碱木素8％和余量水。

将该实例应用于32.5P·F粉煤灰硅酸盐水泥，水泥配比为：熟料55％，粉煤灰35％，石膏10％。按水泥质量0.1％的比例添加本发明助磨剂，空白样与试验样粉磨时间均为30min。

具体实验效果见下表：

实验数据表明，本发明产品对32.5P·F粉煤灰硅酸盐水泥具有良好的助磨效果。掺加0.1％该发明助磨剂的水泥相对空白水泥，45μm筛筛余减少20.8％，80μm筛筛余减少36.4％，比表面积增大12.5％，3d抗压强度增大3.4MPa，28d强度增大4.8MPa。

实施例5

助磨剂成分为糖蜜10％，木钙6％，元明粉8％，羟甲基甘氨酸钠10％，AMPS共聚物12％，水玻璃5％，硅油2％，麦草碱木素7％和余量水。

将该实例应用于42.5P·F粉煤灰硅酸盐水泥，水泥配比为：熟料60％，粉煤灰30％，石膏10％。按水泥质量0.1％的比例添加本发明助磨剂，空白样与试验样粉磨时间均为30min。

具体实验效果见下表：

实验数据表明，本发明产品对42.5P·F粉煤灰硅酸盐水泥具有良好的助磨效果。掺加0.1％该发明助磨剂的水泥相对空白水泥，45μm筛筛余减少21.8％，80μm筛筛余减少34.4％，比表面积增大11.1％，3d抗压强度增大3.4MPa，28d强度增大4.3MPa。

综上所述，经过多次实验，实验数据表明，本发明无氯高效助磨剂的应用性能稳定，对普通硅酸盐水泥、矿渣酸盐水泥和粉煤灰酸盐水泥都具有良好的助磨效果，并且在水泥助磨和水泥物理性能改善提高方面都有显著的效果。掺加该助磨剂的水泥相对空白水泥45μm筛余降低20-30％，80μm筛余降低27.8-39.5％，比表面积增大11-17.2％，3d水泥抗压强度增大3-5MPa，28d水泥强度增大4-6MPa。

Claims

1.一种无氯高效水泥助磨剂，其特征在于，所述助磨剂的组份和质量配比为：糖蜜10-20％，麦草碱木素3-15％，硅油0-2％，羟甲基甘氨酸钠5-15％，AMPS共聚物7-15％、水玻璃5-8％，木钙5-8％，元明粉5-10％，余量的水。

2.根据权利要求1所述的无氯高效水泥助磨剂，其特征在于，所述硅油为水泥助磨剂专用嵌段硅油。

3.根据权利要求1所述的无氯高效水泥助磨剂，其特征在于，所述水玻璃的模数为2.6-3.0。

4.根据权利要求1所述的无氯高效水泥助磨剂，其特征在于，所述AMPS共聚物为2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)与烯丙氧基羟丙磺酸钠或苯乙烯磺酸钠的一种作共聚单体，过硫酸铵或过硫酸钾作引发剂，85-95℃的特定温度下溶液共聚合的产物。

5.根据权利要求4所述的无氯高效水泥助磨剂，其特征在于，所述AMPS共聚物的制备中，2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)的用量为10-20％，烯丙氧基羟丙磺酸钠或苯乙烯磺酸钠的用量为15-25％，过硫酸铵或过硫酸钾的用量为1-1.5％，反应温度为85-95℃。

6.根据权利要求1所述的无氯高效水泥助磨剂，其特征在于，所述无氯高效水泥助磨剂的制备方法为，按照所述的质量配比，依次将麦草碱木素、木钙、元明粉和糖蜜加入35-60℃的水中，搅拌均匀；然后再加入羟甲基甘氨酸钠、AMPS共聚物、水玻璃和硅油，搅拌均匀，得到深棕色液体状，即为助磨剂产品。

7.根据权利要求1所述的无氯高效水泥助磨剂，其特征在于，所述的助磨剂在水泥中的掺加量不大于水泥质量的0.1％。