CN105646874B - 一种贝利特硫铝酸盐水泥增强剂及其制备方法 - Google Patents

一种贝利特硫铝酸盐水泥增强剂及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN105646874B
CN105646874B CN201511014709.8A CN201511014709A CN105646874B CN 105646874 B CN105646874 B CN 105646874B CN 201511014709 A CN201511014709 A CN 201511014709A CN 105646874 B CN105646874 B CN 105646874B
Authority
CN
China
Prior art keywords
reinforcing agent
sulphate aluminium
aluminium cement
belite sulphate
preparation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201511014709.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN105646874A (zh
Inventor
吴秋生
姚丕强
韩辉
王文荟
黄茜
宋飞
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tianjin Cement Industry Design and Research Institute Co Ltd
Original Assignee
Tianjin Cement Industry Design and Research Institute Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tianjin Cement Industry Design and Research Institute Co Ltd filed Critical Tianjin Cement Industry Design and Research Institute Co Ltd
Priority to CN201511014709.8A priority Critical patent/CN105646874B/zh
Publication of CN105646874A publication Critical patent/CN105646874A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN105646874B publication Critical patent/CN105646874B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G69/00—Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carboxylic amide link in the main chain of the macromolecule
    • C08G69/02—Polyamides derived from amino-carboxylic acids or from polyamines and polycarboxylic acids
    • C08G69/26—Polyamides derived from amino-carboxylic acids or from polyamines and polycarboxylic acids derived from polyamines and polycarboxylic acids
    • C08G69/28—Preparatory processes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B24/00—Use of organic materials as active ingredients for mortars, concrete or artificial stone, e.g. plasticisers
    • C04B24/24—Macromolecular compounds
    • C04B24/28—Macromolecular compounds obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • C04B24/287—Polyamides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G69/00—Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carboxylic amide link in the main chain of the macromolecule
    • C08G69/48—Polymers modified by chemical after-treatment

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)

Abstract

本发明公开了一种贝利特硫铝酸盐水泥增强剂及其制备方法。采用四乙烯五胺、马来酸酐和苯酚按照一定的摩尔比，在引发剂和催化剂的作用下，在适当温度条件下进行自由基反应而成。本发明提供的增强剂能够提高大掺量混合材的贝利特硫铝酸盐水泥的早期和后期强度，经济效益十分显著，具有很好的推广前景。

Description

一种贝利特硫铝酸盐水泥增强剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种贝利特硫铝酸盐水泥增强剂及其制备方法，特别是一种聚酰胺多酚型增强剂及其制备方法。
背景技术
水泥工业是我国能量消耗的大户，节能减排一直是我国水泥工业发展的方向。贝利特硫铝酸盐水泥由于经过了特殊的设计，改变了水泥熟料中的矿物种类和组成，使得该品种水泥的生产能耗显著降低，同时还能大量消纳粉煤灰等工业废弃物，经济效益和社会效益显著，符合水泥工业低能耗绿色环保的理念，具有很好的发展前景。
众所周知，在水泥中掺加混合材，一方面能够消纳工业废弃物，另一方面能够降低水泥的生产成本。混合材在水泥水化过程中需要消耗Ca(OH)2生成胶凝性水化产物，从而为水泥硬化体提供强度，而贝利特硫铝酸盐水泥相比普通硅酸盐水泥，由于其矿物组成中硅酸钙矿物含量低，水化过程中生成的Ca(OH)2的数量显著减少，在混合材掺量较大的情况下，能够生成的胶凝性水化产物较少，水泥的强度下降幅度较大。以42.5强度等级水泥为例，相同强度等级的熟料，普通硅酸盐水泥熟料中能够掺加30％以上的混合材，而贝利特硫铝酸盐水泥中只能掺加20～25％混合材。如何通过引入新的技术手段，增加大掺量混合材贝利特硫铝酸盐水泥的强度，是进一步降低贝利特硫铝酸盐水泥的成本，拓宽其应用范围的新课题，而这方面的研究目前尚未见报道。
发明内容
本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种贝利特硫铝酸盐水泥增强剂及其制备方法，该增强剂在混合材掺量较大的情况下，能够加速贝利特矿物的水化，增加大掺量混合材贝利特硫铝酸盐水泥的早期和后期强度，进一步降低贝利特硫铝酸盐水泥的生产成本。
本发明具有的优点和积极效果是：
(1)增强剂属于绿色环保产品，制备过程不产生三废。
(2)增强剂的制备过程工艺操作简单，便于控制。
(3)增强剂可以在掺量较低的情况下有效增加大掺量混合材的贝利特硫铝酸盐水泥的强度。经测试，在增强剂掺量为水泥质量的0.04％的条件下，水泥3天抗压强度最高提高5.4MPa，28天抗压强度最高提高6.9MPa，具有明显的经济效益。
(4)增强剂对大掺量混合材的贝利特硫铝酸盐水泥的增强效果明显，经测试，水泥3天抗压强度提高3-6MPa，28天抗压强度提高4-7MPa。
综上所述，本发明提供的增强剂是由四乙烯五胺、马来酸酐和苯酚按照一定的摩尔比，在引发剂和催化剂的作用下，在适当温度条件下进行自由基反应而成。本发明提供的增强剂能够提高大掺量混合材的贝利特硫铝酸盐水泥的早期和后期强度，经济效益十分显著，具有很好的推广前景。
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1-4(对应增强剂J1-J4)各原料组分配比(摩尔比)如表1所示。
表1实施例1-4(对应增强剂J1-J4)各原料组分摩尔比
实施例1：
制备增强剂J1：在装有电动搅拌器、冷凝管、温度计及水浴加热装置的反应容器中，加入37.86g(0.2mol)四乙烯五胺和58.84g(0.6mol)马来酸酐，搅拌升温至60℃使二者完全溶解，之后开始按照1.2ml/min的速率滴加占四乙烯五胺和马来酸酐总质量3％的质量分数为5％的过硫酸铵水溶液，同时将水浴装置以3-5℃/min的速率升温至合成反应温度70℃，持续搅拌反应2小时；保持合成反应温度为70℃，向反应容器中加入22.58g(0.24mol))苯酚，同时向反应容器中按照0.2ml/min的速率滴加占四乙烯五胺、马来酸酐和苯酚总质量1.5％的质量分数为1.0％的亚硫酸氢钠水溶液，持续搅拌反应8h，然后停止搅拌，保温2h；保温结束后，冷却至室温，再用2mol/L NaOH水溶液调节pH＝6.5，所得淡黄色粘稠液体即为增强剂J1。
由上述合成反应可知，上述贝利特硫铝酸盐水泥增强剂J1分子结构通式如下：
式中，R为钠离子，m表示单体在聚合物中的重复单元数，数均分子量为26300，粘度(25℃)为109mPa·S，m＝50。
实施例2
制备增强剂J2：在装有电动搅拌器、冷凝管、温度计及水浴加热装置的反应容器中，加入37.86g(0.2mol)四乙烯五胺和78.45g(0.8mol)马来酸酐，搅拌升温至60℃使二者完全溶解，之后开始按照1.2ml/min的速率滴加占四乙烯五胺和马来酸酐总质量4％的质量分数为4％的过硫酸铵水溶液，同时使水浴装置以3-5℃/min的速率升温至合成反应温度80℃，持续搅拌反应2小时；保持合成反应温度为80℃，向反应容器中加入15.06g(0.16mol)苯酚，同时向反应容器中按照0.2ml/min的速率滴加占四乙烯五胺、马来酸酐和苯酚总质量1.5％的质量分数为1.5％的亚硫酸氢钠水溶液，持续搅拌反应8h，然后停止搅拌，保温4h；保温结束后，冷却至室温，再用2mol/L NaOH水溶液调节pH＝7.0，所得淡黄色粘稠液体即为增强剂J2。
由上述合成反应可知，上述贝利特硫铝酸盐水泥增强剂J2分子结构通式如下：
式中，R为钠离子，m表示单体在聚合物中的重复单元数，所述贝利特硫铝酸盐水泥增强剂J2的数均分子量为31560，粘度(25℃)为117mPa·S，m＝60。
实施例3
制备增强剂J3：在装有电动搅拌器、冷凝管、温度计及水浴加热装置的反应容器中，加入37.86g(0.2mol)四乙烯五胺和98.06g(1.0mol)马来酸酐，搅拌升温至65℃，使二者完全溶解，之后开始按照1.2ml/min的速率滴加占四乙烯五胺和马来酸酐总质量4％的质量分数为4％的过硫酸铵水溶液，同时使水浴装置以3-5℃/min的速率升温至合成反应温度85℃，持续搅拌反应3小时；保持合成反应温度为85℃，向反应容器中加入7.53g(0.08mol))苯酚，同时向反应容器中按照0.2ml/min的速率滴加占四乙烯五胺、马来酸酐和苯酚总质量2.5％的质量分数为1.5％的亚硫酸氢钠水溶液，持续搅拌反应10h，然后停止搅拌，保温5h；保温结束后，冷却至室温，再用2mol/L NaOH水溶液调节pH＝7.0，所得色液体粘稠液体即为增强剂J3。
由上述合成反应可知，上述贝利特硫铝酸盐水泥增强剂J3分子结构通式如下：
式中，R为钠离子，m表示单体在聚合物中的重复单元数，所述贝利特硫铝酸盐水泥增强剂J3的数均分子量为42080，粘度(25℃)为117mPa·S，m＝80。
实施例4
制备增强剂J4：在装有电动搅拌器、冷凝管、温度计及水浴加热装置的反应容器中，加入37.86g(0.2mol)四乙烯五胺和117.67g(1.2mol)马来酸酐，搅拌升温至65℃使二者完全溶解，之后开始按照0.2ml/min的速率滴加占四乙烯五胺和马来酸酐总质量5％的质量分数为3％的过硫酸铵水溶液，同时将水浴以3-5℃/min速率升温至合成反应温度90℃，持续搅拌反应3小时；保持合成反应温度为90℃，向反应容器中加入3.76g(0.04mol))苯酚，同时向反应容器中按照0.2ml/min的速率滴加占四乙烯五胺、马来酸酐和苯酚总质量2.5％的质量分数为2.0％的亚硫酸氢钠水溶液，持续搅拌反应10h，然后停止搅拌，保温6h；保温结束后，冷却至室温，再用2mol/L NaOH水溶液调节pH＝7.5，所得淡黄色粘稠液体即为增强剂J4。
由上述合成反应可知，上述贝利特硫铝酸盐水泥增强剂J4分子结构通式如下：
式中，R为钠离子，m表示单体在聚合物中的重复单元数，所述贝利特硫铝酸盐水泥增强剂J4的数均分子量为52600，粘度(25℃)为145mPa·S，m＝100。
将本发明实施例1-4制备得到的增强剂掺入大掺量混合材贝利特硫铝酸盐水泥粉体，增强剂的掺入方式为：在胶砂成型时所用的水中滴加。上述大掺量混合材贝利特硫铝酸盐水泥粉体为掺加30％粉煤灰的贝利特硫铝酸盐水泥，熟料和混合材按比例配合后用标准的球磨机粉磨至比表面积大于等于400m2/kg。水泥胶砂强度检测参照《水泥胶砂强度检验方法(ISO法)》-GB/T17671-1999进行，结果见表2。
表2大掺量混合材贝利特硫铝酸盐水泥胶砂强度测试结果
注：空白水泥为掺加30％粉煤灰的贝利特硫铝酸盐水泥试样；实施例1-4为空白水泥分别掺加占水泥质量0.04％的增强剂J1-J4的水泥试样。
上述数据表明：相对于空白水泥(未掺加增强剂)，掺有占水泥质量0.04％的本发明所述增强剂的水泥试样，3天和28天抗压强度获得了显著的提高。这表明J1-J4型增强剂对于混合材掺量达到30％的贝利特硫铝酸盐水泥的早、后期强度均有显著的增强效果。

Claims (6)

1.一种贝利特硫铝酸盐水泥增强剂，其特征在于，该增强剂的分子结构通式如下：
式中，R为碱金属离子，m表示单体在聚合物中的重复单元数，m＝50～100，数均分子量为26300～52600。
2.根据权利要求1所述的贝利特硫铝酸盐水泥增强剂的制备方法，其特征在于，采用以下步骤：
(1)原料准备：
原料的摩尔配比为，四乙烯五胺：马来酸酐：苯酚＝1：3～6：0.2～1.2；引发剂采用质量分数为3～5％的过硫酸铵水溶液，催化剂采用质量分数为1～2％的亚硫酸氢钠水溶液；
(2)合成反应步骤：
a、在装有电动搅拌器、冷凝管、温度计及水浴加热装置的反应容器中，按照步骤(1)中的摩尔配比加入原料四乙烯五胺和马来酸酐，搅拌升温至60～65℃，使二者完全溶解；然后开始按照1.2mL/min的速率滴加占四乙烯五胺和马来酸酐总质量的3～5％的引发剂过硫酸铵水溶液，同时使水浴加热装置以3～5℃/min的速率升温至合成反应温度70～90℃，持续搅拌反应2～3小时；
b、保持合成反应温度70～90℃，按照步骤(1)中的摩尔配比向反应容器中加入苯酚，同时向反应容器中按照0.2mL/min的速率滴加占原料四乙烯五胺、马来酸酐和苯酚总质量1.5～2.5％的催化剂亚硫酸氢钠水溶液，持续搅拌反应8～10h，然后停止搅拌，保温2～6h；
c、冷却至室温，再用1～2mol/L NaOH水溶液调节pH＝6.5～7.5，所得淡黄色粘稠液体即为贝利特硫铝酸盐水泥增强剂。
3.根据权利要求2所述的贝利特硫铝酸盐水泥增强剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)a和步骤(2)b中的合成反应温度为80～85℃。
4.根据权利要求2所述的贝利特硫铝酸盐水泥增强剂的制备方法，其特征在于，在所述步骤(2)b中，停止搅拌后的保温时间为4～5小时。
5.根据权利要求2所述的贝利特硫铝酸盐水泥增强剂的制备方法，其特征在于，所述引发剂是质量分数为4％的过硫酸铵水溶液。
6.根据权利要求2所述的贝利特硫铝酸盐水泥增强剂的制备方法，其特征在于，所述催化剂是质量分数为1.5％的亚硫酸氢钠水溶液。
CN201511014709.8A 2015-12-29 2015-12-29 一种贝利特硫铝酸盐水泥增强剂及其制备方法 Active CN105646874B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201511014709.8A CN105646874B (zh) 2015-12-29 2015-12-29 一种贝利特硫铝酸盐水泥增强剂及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201511014709.8A CN105646874B (zh) 2015-12-29 2015-12-29 一种贝利特硫铝酸盐水泥增强剂及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105646874A CN105646874A (zh) 2016-06-08
CN105646874B true CN105646874B (zh) 2018-03-02

Family

ID=56477879

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201511014709.8A Active CN105646874B (zh) 2015-12-29 2015-12-29 一种贝利特硫铝酸盐水泥增强剂及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN105646874B (zh)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103771751A (zh) * 2014-02-23 2014-05-07 谷苗苗 一种水泥增强剂的制备方法
CN103819623A (zh) * 2014-02-12 2014-05-28 科之杰新材料集团有限公司 一种聚醇胺酯羧酸系水泥助磨增强剂的制备方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012128788A1 (en) * 2011-03-24 2012-09-27 Elevance Renewable Sciences, Inc. Functionalized monomers and polymers

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103819623A (zh) * 2014-02-12 2014-05-28 科之杰新材料集团有限公司 一种聚醇胺酯羧酸系水泥助磨增强剂的制备方法
CN103771751A (zh) * 2014-02-23 2014-05-07 谷苗苗 一种水泥增强剂的制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN105646874A (zh) 2016-06-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104860556B (zh) 快凝快硬贝利特硫铝酸盐水泥熟料、应用及其生产工艺
CN108623741A (zh) 一种形成互穿网络结构有机低碱速凝剂及其制备方法
CN104944824B (zh) 一种水泥混凝土早强剂和早强减水剂
CN103288410B (zh) 采用磷石膏制备的α高强石膏基自流平材料及其生产工艺
CN105272069B (zh) 一种超细硅酸盐水泥基注浆材料及其制备方法
CN101665336B (zh) 一种低碱性液体速凝剂的制备方法
CN105753364B (zh) 一种无碱高强混凝土速凝剂
CN109111143B (zh) 一种水化铝酸钙纳米晶核早强剂及其制备方法
CN110423315A (zh) 一种纳米c-s-h凝胶超早强剂及其制备方法
CN105384377A (zh) 一种基于复合聚合絮凝剂的速凝剂辅料及其制备方法
CN103145368A (zh) 一种用于再生骨料混凝土的早强减水剂
KR20130062162A (ko) 고로슬래그와 ｃｓａ계 시멘트를 포함하는 조강시멘트 조성물 및 이를 포함하는 콘크리트
CN108996939B (zh) 一种用于蒸养混凝土的预水化矿粉纳米晶核早强剂及其制备方法
CN108751785A (zh) 一种纳米晶种早强剂及其制备方法
CN108585587A (zh) 一种常温合成早强型液体无碱速凝剂及其制备方法
CN102285773A (zh) 一种磷石膏水泥缓凝剂及制备方法
CN113912791B (zh) 二氧化硅改性减水剂、磷石膏基自流平砂浆及其制备方法
CN108178553A (zh) 一种低固含速凝剂及其制备方法
CN102531446B (zh) 一种用于市政工程及高层建筑的水泥添加剂
CN109678381A (zh) 一种高抗蚀硅酸盐水泥早强剂及其制备方法
CN105985047A (zh) 一种能够提高混凝土强度的改性聚羧酸减水剂
CN103204645B (zh) 一种高强环保高效减水剂及其制备方法
CN105646874B (zh) 一种贝利特硫铝酸盐水泥增强剂及其制备方法
CN114920475B (zh) 一种钛石膏矿粉基复合胶凝材料
CN109111152A (zh) 一种水泥水化硬化添加剂及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
CB03 Change of inventor or designer information
CB03 Change of inventor or designer information

Inventor after: Wu Qiusheng

Inventor after: Yao Piqiang

Inventor after: Han Hui

Inventor after: Wang Wenhui

Inventor after: Huang Qian

Inventor after: Song Fei

Inventor before: Wu Qiusheng

Inventor before: Yao Piqiang

Inventor before: Han Hui

Inventor before: Huang Qian

Inventor before: Song Fei

GR01 Patent grant
GR01 Patent grant