CN103011658B

CN103011658B - 应用于大掺量石灰石水泥的活化增强剂

Info

Publication number: CN103011658B
Application number: CN201210556294.7A
Authority: CN
Inventors: 朱化雨; 赵洪义; 冯恩娟; 傅秀新; 朱孔赞; 殷俊峰; 张辉; 张凤霞; 孟凡军
Original assignee: Shandong Hongyi Technology Co Ltd; Linyi University
Current assignee: Linyi conch New Material Technology Co.,Ltd.
Priority date: 2012-12-19
Filing date: 2012-12-19
Publication date: 2014-07-02
Anticipated expiration: 2032-12-19
Also published as: WO2014094519A1; CN103011658A

Abstract

本发明提供一种应用于大掺量石灰石水泥的活化增强剂包括5wt%~8wt％的醇胺类物质，10wt%~15wt%的草本木质素基多元醇，10wt%~25wt%的铝盐，5wt%~20wt%的铁盐，40wt%~65wt%的水。由于醇胺类物质含量仅有5wt%~8wt％，而且草本木质素基多元醇价格低廉，来源充足，因此本发明的活化增强剂成本低。其次，本发明的活化增强剂有利于提高大掺量石灰石水泥的强度及硬化水泥基浆体抗压强度。本发明的活化增强剂应用于水泥时，石灰石掺量可达20%~30%，提高大掺量石灰石水泥台时产量15%以上，3天及28天的抗压强度比均提高15%以上。

Description

应用于大掺量石灰石水泥的活化增强剂

技术领域

本发明涉及水泥添加剂领域，特别涉及应用于大掺量石灰石水泥的活化增强剂。

背景技术

水泥，是人类生活和社会生产中不可缺少的一种建筑材料，其使用范围广，用量大，素有“建筑工业的粮食之称”。但是，水泥生产工业污染大，能源消耗大。为了节能将耗，最佳途径为开发或者多用水泥混合材料，尤其在复合水泥生产时，尽量少用熟料，多掺混合材。

石灰石在我国分布广泛，价格低廉，将其作为混合材掺入水泥中，不但可以降低水泥的生产成本，还可以改善水泥的一系列性能，包括降低水泥标准稠度用水量、提高水泥与减水剂相容性、改善水泥的保水性等。利用天然廉价的石灰石磨细后作为水泥生产的混合材，与矿渣、粉煤灰及火山灰相比，因其资源有保证，价格低廉，运输方便，不用烘干，对水泥工业具有较大的经济价值。但是石灰石是一种惰性混合材料，其活性低，为了满足水泥强度的要求，石灰石的掺量一般只在10%左右。

水泥增强剂是一种改善水泥粉末效果和性能的化学添加剂，可以显著提高水泥台时掺量、各龄期水泥强度、改善其流动性。利用水泥增强剂可增加石灰石类惰性混合材在水泥中的掺量。申请号为201110113143.X的中国专利公开了一种大掺量石灰石复合水泥专用助磨剂及其制备方法，可减少6%的熟料用量，由6%~8%的石灰石来代替。但是其使用了大量的醇胺类和丙烯酸类物质，成本较高。

发明内容

本发明解决的技术问题在于提供一种应用于大掺量石灰石水泥的活化增强剂，成本低，增强效果好。

本发明公开了一种应用于大掺量石灰石水泥的活化增强剂，包括：

醇胺类物质 5wt%~8wt%;

草本木质素基多元醇 10wt%~15wt%；

铝盐 10wt%~25wt%;

铁盐 5wt%~20wt%;

水 40wt%~65wt%;

所述草本木质素基多元醇的制备方法为:

将多元醇与聚乙二醇混合，得到混醇；

将所述混醇、草本植物发酵废渣和浓硫酸反应，得到混合液；

调节所述混合液pH值至中性，得到草本植物木质素基多元醇；所述草本植物发酵废渣由60wt%~70wt%的木质素，15wt%~25wt%的纤维素，2wt%~5wt%的蛋白质，3wt%~5wt%的灰分，余量的水组成。

优选的，所述醇胺类物质为三乙醇胺和三异丙醇胺中的一种或两种。

优选的，所述铝盐为氯化铝、硝酸铝、硫酸铝和磷酸铝中的一种或两种。

优选的，所述铁盐为氯化铁、硝酸铁、硝酸亚铁、硫酸铁、硫酸亚铁和磷酸铝中的一种或两种。

优选的，所述多元醇为乙二醇、甘油、一缩二乙二醇和山梨醇中的一种或两种。

优选的，所述多元醇与聚乙二醇的质量比为（1~3）：1。

优选的，所述混醇与草本植物发酵废渣的质量比为（3~5）：1。

优选的，所述浓硫酸的质量为混醇与草本植物发酵废渣总质量的1%~3%。

优选的，所述反应的温度为120~135℃，所述反应时间为3~7小时。

优选的，所述草本植物发酵废渣为玉米秸秆发酵生产乙醇后余下的残渣。

与现有技术相比，本发明的应用于大掺量石灰石水泥的活化增强剂包括5wt%~8wt%的醇胺类物质，10wt%~15wt%的草本木质素基多元醇，10wt%~25wt%的铝，5wt%~20wt%的铁盐，40wt%~65wt%的水。所述草本木质素基多元醇的制备方法为:将多元醇与聚乙二醇混合，得到混醇；将所述混醇、草本植物发酵废渣和浓硫酸反应，得到混合液；调节所述混合液pH值至中性，得到草本植物木质素基多元醇；所述草本植物发酵废渣包括60wt%~70wt%的木质素，15wt%~25wt%的纤维素，2wt%~5wt%的蛋白质，3wt%~5wt%的灰分，余量为水。

由于醇胺类物质含量仅有5wt%~8wt%，而且草本木质素基多元醇价格低廉，来源充足，因此本发明的活化增强剂成本低。其次，由于草本木质素基多元醇属于纤维类，在大掺量石灰石水泥中可以起到纤维增强作用，有利于提高大掺量石灰石水泥的强度。另外，铝盐和铁盐对石灰石成分中的碳酸钙有凝聚和催化作用，使碳酸钙颗粒形成颗粒中心，有助于在石灰石水泥中形成三碳水化铝酸钙或单碳水化铝酸钙，可以与其他水化产物相互搭接，使水泥结构更加密实，有利于提高硬化水泥基浆体抗压强度。本发明的活化增强剂应用于水泥时，石灰石掺量可达20%~30%，提高大掺量石灰石水泥台时掺量15%以上，3天及28天的抗压强度比均提高15%以上。

具体实施方式

为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。

本发明实施例公开了一种应用于大掺量石灰石水泥的活化增强剂，包括：

醇胺类物质 5wt%~8wt%;

草本木质素基多元醇 10wt%~15wt%；

铝盐 10wt%~25wt%;

铁盐 5wt%~20wt%;

水 40wt%~65wt%;

所述草本木质素基多元醇的制备方法为:

将多元醇与聚乙二醇混合，得到混醇；

按照本发明，应用于大掺量石灰石水泥的活化增强剂包括醇胺类物质、草本木质素基多元醇、铝盐、铁盐和水。

所述醇胺类物质优选为三乙醇胺和三异丙醇胺中的一种或两种。所述醇胺类物质的含量为5wt%~8wt%，优选为6wt%~7wt%。本发明降低了醇胺类物质的含量，降低了成本。

所述草本木质素基多元醇为纤维类物质，可以起到纤维增强的作用。其制备方法为：将多元醇与聚乙二醇混合，得到混醇；

制备所述木质素基多元醇时，首先以多元醇和聚乙二醇为原料进行混合，所述聚乙二醇优选为聚乙二醇200，所述多元醇优选为乙二醇、甘油、一缩二乙二醇和山梨醇中的一种或两种。所述多元醇与聚乙二醇的质量比优选为（1~3）：1，更优选为（1~2）：1。

制备所述木质素基多元醇时，得到混醇后，即可将混醇、草本植物废渣和浓硫酸反应，得到混合液。所述浓硫酸的质量分数为98%。所述草本植物发酵废渣由60wt%~70wt%的木质素，15wt%~25wt%的纤维素，2wt%~5wt%的蛋白质，3wt%~5wt%的灰分，余量的水组成。所述草本植物发酵废渣优选为玉米秸秆发酵生产乙醇后余下的残渣。所述混醇与草本植物发酵废渣的质量比优选为（3~5）：1，更优选为（3.5~4.5）：1。所述浓硫酸的质量优选为混醇与草本植物发酵废渣总质量的1%~3%，更优选为2%。所述反应的温度优选为120~135℃，更优选为125~130℃；所述反应时间优选为3~7小时，更优选为4~6小时。

制备所述木质素基多元醇时，得到所述混合液后，调节所述混合液pH值至中性，得到草本植物木质素基多元醇。本发明对调节混合液pH值的方式没有特殊限制，优选利用质量分数为40%的氢氧化钠或氨水加入混合液中，至混合液的pH值为中性即可。所述中性为pH值在6~7之间。

按照本发明，应用于大掺量石灰石水泥的活化增强剂包括铝盐，所述铝盐优选为氯化铝、硝酸铝、硫酸铝和磷酸铝中的一种或两种。所述铝盐的含量为10wt%~25wt%，优选为15wt%~20wt%。

按照本发明，应用于大掺量石灰石水泥的活化增强剂包括铁盐，所述铁盐优选为氯化铁、硝酸铁、硝酸亚铁、硫酸铁、硫酸亚铁和磷酸铝中的一种或两种。所述铁盐的含量为5wt%~20wt%，优选为10wt%~15wt%。所述铝盐和铁盐对石灰石成分中的碳酸钙有凝聚和催化作用，使碳酸钙颗粒形成颗粒中心，有助于在石灰石水泥中形成三碳水化铝酸钙或单碳水化铝酸钙，可以与其他水化产物相互搭接，使水泥结构更加密实，有利于提高硬化水泥基浆体抗压强度。

按照本发明，应用于大掺量石灰石水泥的活化增强剂还包括水，所述水的含量为40wt%~65wt%，优选为50wt%~60wt%。

本发明对所述应用于大掺量石灰石水泥的活化增强剂的制备方法没有特殊限制，将所述醇胺类物质，草本木质素基多元醇、铝盐、铁盐和水混合均匀即可。

本发明得到的应用与大掺量石灰石水泥的活化增强剂在应用时，优选在水泥中的掺量为0.05wt%~0.1wt%。本发明的活化增强剂应用于水泥时，石灰石掺量可达20%~30%，提高大掺量石灰石水泥台时掺量15%以上，3天及28天的抗压强度比均提高15%以上。

为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明提供的应用于大掺量石灰石水泥的活化增强剂进行说明，本发明的保护范围不受以下实施例的限制。

实施例1

本实施例中使用的草本植物发酵废渣为玉米秸秆发酵生产乙醇后余下的残渣，由65wt%的木质素，20wt%的纤维素，3wt%的蛋白质，3.5wt%的灰分，余量的水组成。

以在反应釜中加入300kg聚乙二醇200、300kg乙二醇、300kg甘油，搅拌，混合均匀，再依次加入200kg草本植物发酵废渣，16.5kg浓硫酸，搅拌，加热到125℃反应5小时，降至室温，用40%浓度氢氧化钠溶液调节体系至中性，得到草本植物木质素多元醇。再依次加入600kg三乙醇胺、1500kg氯化铝、800kg硝酸铁、5900kg水，即得应用于大掺量石灰石水泥的活化增强剂。

将8kg得到的活化增强剂，56kg熟料，4kg石膏，20kg石灰石和20kg矿渣混合粉磨31分钟，得到大掺量石灰石水泥。按照GB/T17671-1999《水泥胶砂强度检验方法》对得到的大掺量石灰石水泥的比表面积，凝结时间，抗折强度及抗压强度进行测定，结果参见表1，表1为实施例提供的活化增强剂使用后水泥配料及性能参数。

实施例2

本实施例中使用的草本植物发酵废渣为玉米秸秆发酵生产乙醇后余下的残渣，由65wt%的木质素，22wt%的纤维素，4wt%的蛋白质，4%的灰分，余量的水组成。

在反应釜中加入300kg聚乙二醇200、300kg一缩二乙二醇、300kg甘油，搅拌，混合均匀，再依次加入200kg草本植物发酵废渣，16.5kg浓硫酸，搅拌，加热到125℃反应5小时，降至室温，用氨水液调节体系至中性，得到草本植物木质素多元醇。再依次加入600kg三异丙醇胺、1500kg硫酸铝、800kg氯化铁、5900kg水，即得应用于大掺量石灰石水泥的活化增强剂。

比较例1

将66kg熟料，4kg石膏，10kg石灰石和20kg矿渣混合粉磨31分钟，得到大掺量石灰石水泥。按照GB/T17671-1999《水泥胶砂强度检验方法》对得到的大掺量石灰石水泥的比表面积，凝结时间，抗折强度及抗压强度进行测定，结果参见表1，表1为实施例提供的活化增强剂使用后水泥配料及性能参数。

表1实施例提供的活化增强剂使用后水泥配料及性能参数

表1中百分数均为重量百分数。

由表1可知，在大掺量石灰石水泥中使用活化增强剂可以节省15%的熟料，增加15%石灰石，同时凝结时间短，28天时的抗压及抗折强度有所提高。

上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims

1.一种应用于大掺量石灰石水泥的活化增强剂，包括：

所述铝盐为氯化铝、硝酸铝、硫酸铝和磷酸铝中的一种或两种;

所述铁盐为氯化铁、硝酸铁、硝酸亚铁、硫酸铁、硫酸亚铁中的一种或两种;

所述草本木质素基多元醇的制备方法为:

将多元醇与聚乙二醇混合，得到混醇；

调节所述混合液pH值至中性，得到草本植物木质素基多元醇；所述草本植物发酵废渣由60wt%～70wt%的木质素，15wt%～25wt%的纤维素，2wt%～5wt%的蛋白质，3wt%～5wt%的灰分，余量的水组成;

所述草本植物发酵废渣为玉米秸秆发酵生产乙醇后余下的残渣;

所述多元醇与聚乙二醇的质量比为（1～3）：1;

所述混醇与草本植物发酵废渣的质量比为（3～5）：1;

所述浓硫酸的质量为混醇与草本植物发酵废渣总质量的1%～3%。

2.根据权利要求1所述的活化增强剂，其特征在于，所述醇胺类物质为三乙醇胺和三异丙醇胺中的一种或两种。

3.根据权利要求1所述的活化增强剂，其特征在于，所述多元醇为乙二醇、甘油、一缩二乙二醇和山梨醇中的一种或两种。

4.根据权利要求1所述的活化增强剂，其特征在于，所述反应的温度为120～135℃，所述反应时间为3～7小时。