CN106630739A - 一种无氯缓凝型水泥助磨剂及其制备和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明属于化工技术领域，具体涉及一种无氯缓凝型水泥助磨剂及其制备和应用。本发明的水泥助磨剂由多元醇、甜菜糖蜜、葡萄糖酸钠、聚羧酸减水剂和水组成。本发明的水泥助磨剂不含氯离子，借助其组份之间的物理化学反应，来延缓水泥水化反应速度，水泥硬化时保证强度提高，采用该水泥助磨剂制造水泥能延长水泥凝结时间、增加水泥强度、减少加水量、提高粉磨效率、降低能耗。

Description

一种无氯缓凝型水泥助磨剂及其制备和应用
技术领域
本发明属于化工技术领域，具体涉及一种无氯缓凝型水泥助磨剂及其制备和应用。
背景技术
随着高等级公路交通现代化建设的快速发展，水泥混凝土路面已经摆到了道路建设的重要位置，由于道路施工拌料、铺平、压实等所需时间较长，必须在水泥凝结时间到来之前完成，《通用硅酸盐水泥》GB175--2007要求，水泥的初凝不小于45min，硅酸盐水泥终凝不大于390min，普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥和复合硅酸盐水泥终凝不大于600min，根据道路现场施工要求，水泥凝结时间需要延长，一般要求初凝时间≥270min，终凝时间≥390min，而正常生产的水泥，初凝时间一般在180min～240min之间，终凝时间一般在270min～330min之间，同时，缓凝水泥自身的特性及其在生产组织过程中的诸多不便，因而水泥厂无能力生产也不愿生产该品种水泥。
在水泥生产过程中，延长水泥凝结时间一般采取三种方式：
（1）通过适当提高水泥中石膏掺量，达到延长凝结时间的目的，该方法延长凝结时间的幅度有限，且受到水泥的国家标准中三氧化硫在矿渣硅酸盐水泥不大于4.0%、其他通用硅酸盐水泥中不大于3.5%的限制；
（2）通过调整水泥熟料的矿物组成，延长水泥凝结时间，降低熟料中凝结较快的铝酸三钙含量的比例，提高凝结较慢的硅酸二钙含量。该方式需要调整生产水泥的生料配方、改变烧成系统的热工制度，这样使水泥熟料质量降低，无法保证高强度水泥标准要求；
（3）通过在水泥生产过程中添加少量缓凝型外加剂的方式，延长水泥凝结时间，该方式可根据外加剂的掺量来灵活调整水泥凝结时间，但这种方式对缓凝型外加剂的添加过程要求严格，若添加过程不合格，易造成水泥凝结时间波动、水泥强度下降，影响水泥质量。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术存在的水泥凝结时间调整受限的问题，提供一种无氯缓凝型水泥助磨剂及其制备和应用。
本发明的具体技术方案如下：
一种无氯缓凝型水泥助磨剂，是由以下重量百分比的原料和工艺制备而成：
原料配比：多元醇5.0～20.0%；甜菜糖蜜10.0～40.0%；葡萄糖酸钠5.0～20.0% ；聚羧酸减水剂3.0～5.0%；水15.0～52.0%；
制备工艺：向反应罐中加入水和葡萄糖酸钠搅拌15min；加入甜菜糖蜜搅拌3～5min；加入聚羧酸减水剂搅拌3～5min；加入多元醇搅拌3～5min即得无氯缓凝型水泥助磨剂。
以无氯缓凝型水泥助磨剂在制备水泥中的应用，按以下重量比将水泥熟料、混合材、石膏和无氯缓凝型水泥助磨剂混合磨制得到水泥；
原料配比：水泥熟料19.85～99.95%、混合材0.00～70.00%、石膏0.00～10.00%、无氯缓凝型水泥助磨剂0.05%～0.15%。
本发明具有以下有益效果：
本发明的水泥助磨剂不含氯离子，提高了混凝土使用寿命，借助其组份之间的物理化学反应，来延缓水泥水化反应速度，水泥硬化时保证强度提高；采用该水泥助磨剂制造水泥能延长水泥凝结时间、增加水泥强度、减少加水量、提高粉磨效率、降低水泥生产能耗。
本发明水泥助磨剂的缓凝原理：
水泥浆体的凝结快慢取决于水泥的早期水化作用，本无氯缓凝型助磨剂对水泥水化过程的影响，遵循“吸附-络合”机理，即由于糖蜜、葡萄糖酸钠、聚羧酸系减水剂联合在水泥颗粒表面的吸附，阻止了石膏中硫酸根离子在铝酸三钙周围的聚集，从而有效地控制了铝酸盐相的早期水化；部分糖蜜、葡萄糖酸钠、减水剂分子与二价钙离子形成络合物，使二价钙离子浓度降低，氢氧化钙不能迅速达到其饱和度，从而抑制了氢氧化钙的结晶过程；糖蜜、减水剂分子中的亲水性基团，能与水分子中氢原子形成氢键，生成缔合分子，束缚了水分子的运动，使得一定阶段内的水化反应速度降低；同时减水剂吸附于水泥颗粒后，使其表面的溶剂化膜增厚，动电电位提高，水泥颗粒间的凝聚力在较长一段时间内小于分散作用力；以上因素共同作用，促使水泥水化的诱导期延长，产生了缓凝现象。
本发明水泥助磨剂提高粉磨效率、降低能耗、提高水泥强度的原理：
在水泥粉体中，3～32um的颗粒对水泥强度起主要作用，其含量越多，强度越高，而大于32um，特别是65μm以上的粗颗粒仅发生表面部分水化，内部的水泥熟料只能起到集料的作用，对水泥强度贡献不大，也没有充分发挥熟料作为胶凝材料的作用；从颗粒的粒度分布可见，在粉磨水泥过程中加入助磨剂中多元醇、糖蜜抑制超细磨粉磨中水泥粉体颗粒的分离，避免粘球、挂壁和静电吸附，从而提高了磨机的粉磨能力，增大了细粉的比表面积；在水泥粉体中3～32um的颗粒含量增多，而大于32uM的粗颗粒含量减少；当水泥凝结硬化时，与混凝土中水泥水化的副产物如氢氧化钙发生二次反应，生成大量的二氧化硅凝胶，这些凝胶能堵塞混凝土内部毛细微孔，从而增加混凝土表面的密实性、抗压强度和硬度，一般能提高混凝土强度的15%左右；多组份的助磨剂与混凝土中相关成份的化学反应更为复杂，除了生成二氧化硅凝胶，还会生成一些致硬、致密的物质，使混凝土的强度增加更为明显，所以这种助磨剂既可以提高粉磨效率，又显著提高水泥的质量。
具体实施方式
实施例1
（一）无氯缓凝型水泥助磨剂的制备：
配方：以重量比计
多元醇15.0%；甜菜糖蜜15.0%；葡萄糖酸钠15.0% ；聚羧酸减水剂5.0%；水50.0%。
制备工艺：向反应罐中加入水和葡萄糖酸钠搅拌15min，加入糖蜜搅拌3min，加入聚羧酸减水剂搅拌3min，加入多元醇搅拌3min即得无氯缓凝型水泥助磨剂。
（二）水泥的制备：
配方：以重量比计
水泥熟料21.90%、混合材70.00%、石膏8.00%、无氯缓凝型水泥助磨剂0.10%。
制备工艺：将水泥熟料、混合材、石膏和无氯缓凝型水泥助磨剂混合磨制得到水泥
实施例2
（一）无氯缓凝型水泥助磨剂的制备：
配方：以重量比计
多元醇5.0%；甜菜糖蜜25.0%；葡萄糖酸钠10.0% ；聚羧酸减水剂4.0%；水56.0%。
制备工艺：向反应罐中加入水和葡萄糖酸钠搅拌15min，加入糖蜜搅拌4min，加入聚羧酸减水剂搅拌4min，加入多元醇搅拌4min即得无氯缓凝型水泥助磨剂。
（二）水泥的制备：
配方：以重量比计
水泥熟料88.85%、混合材5.00%、石膏6.00%、无氯缓凝型水泥助磨剂0.15%。
制备工艺：将水泥熟料、混合材、石膏和无氯缓凝型水泥助磨剂混合磨制得到水泥。
实施例3
（一）无氯缓凝型水泥助磨剂的制备：
配方：以重量比计
多元醇8.0%；甜菜糖蜜32.0%；葡萄糖酸钠6.0% ；聚羧酸减水剂3.0%；水51.0%。
制备工艺：向反应罐中加入水和葡萄糖酸钠搅拌15min，加入糖蜜搅拌5min，加入聚羧酸减水剂搅拌5min，加入多元醇搅拌5min即得无氯缓凝型水泥助磨剂。
（二）水泥的制备：
配方：以重量比计
水泥熟料73.85%、混合材20.00%、石膏6.00%、无氯缓凝型水泥助磨剂0.15%。
制备工艺：将水泥熟料、混合材、石膏和无氯缓凝型水泥助磨剂混合磨制得到水泥。
实施例4
（一）无氯缓凝型水泥助磨剂的制备：
配方：以重量比计
多元醇12.0%；甜菜糖蜜20.0%；葡萄糖酸钠12.0% ；聚羧酸减水剂4.0%；水52.0%。
制备工艺：向反应罐中加入水和葡萄糖酸钠搅拌15min，加入糖蜜搅拌3～5min，加入聚羧酸减水剂搅拌4min，加入多元醇搅拌4min即得无氯缓凝型水泥助磨剂。
（二）水泥的制备：
配方：以重量比计
水泥熟料39.85%、混合材50.00%、石膏10.00%、无氯缓凝型水泥助磨剂0.15%。
制备工艺：将水泥熟料、混合材、石膏和无氯缓凝型水泥助磨剂混合磨制得到水泥。
实施例5
（一）无氯缓凝型水泥助磨剂的制备：
配方：以重量比计
多元醇30.0%；甜菜糖蜜8.0%；葡萄糖酸钠7.0% ；聚羧酸减水剂3.0%；水52.0%。
制备工艺：向反应罐中加入水和葡萄糖酸钠搅拌15min，加入糖蜜搅拌3～5min，加入聚羧酸减水剂搅拌3min，加入多元醇搅拌3min即得无氯缓凝型水泥助磨剂。
（二）水泥的制备：
配方：以重量比计
水泥熟料51.85%、混合材40.00%、石膏8.00%、无氯缓凝型水泥助磨剂0.15%。
制备工艺：将水泥熟料、混合材、石膏和无氯缓凝型水泥助磨剂混合磨制得到水泥。

Claims (2)

1.一种无氯缓凝型水泥助磨剂，其特征在于，是由以下重量百分比的原料和工艺制备而成：
原料配比：多元醇5.0～20.0%；甜菜糖蜜10.0～40.0%；葡萄糖酸钠5.0～20.0% ；聚羧酸减水剂3.0～5.0%；水15.0～52.0%；
制备工艺：向反应罐中加入水和葡萄糖酸钠搅拌15min，加入甜菜糖蜜搅拌3～5min，加入聚羧酸减水剂搅拌3～5min，加入多元醇搅拌3～5min即得无氯缓凝型水泥助磨剂。
2.如权利要求1所述以无氯缓凝型水泥助磨剂在制备水泥中的应用，其特征在于：按以下重量比将水泥熟料、混合材、石膏和无氯缓凝型水泥助磨剂混合磨制得到水泥；
原料配比：水泥熟料19.85～99.95%、混合材0.00～70.00%、石膏0.00～10.00%、无氯缓凝型水泥助磨剂0.05%～0.15%。
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