CN108046650A - 一种水泥增效剂 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种水泥增效剂,属于水泥添加剂技术领域。按重量份数计,依次称取15~20份改性添加剂,12~18份改性沸石,8~10份尿素,2~5份尿素和2~5份表面活性剂,将改性沸石与尿素混合于搅拌机中,并依次向搅拌机中加入分散剂,表面活性剂,于温度为30~38℃,转速为280~380r/min的条件下搅拌混合20~30min后,得水泥增效剂坯料,将水泥增效剂坯料与改性添加剂混合,于温度为20~30℃,转速为150~200r/min的条件下,搅拌混合,得水泥增效剂。本发明所得水泥增效剂对水泥具有优异的强度和水化效率。
Description
技术领域
本发明公开了一种水泥增效剂,属于水泥添加剂技术领域。
背景技术
水泥是国民经济的基础原材料,水泥工业与经济建设密切相关,随着水泥工业的飞速发展,其整体素质明显提高,产量已多年居世界第一位。数据显示,2012年全国水泥产量达到22.1亿吨,比2011年增长5%。
但是在当前技术条件下,每生产1吨水泥要消耗1.2~1.3t石灰石,0.1~0.2t标煤,排放约1tCO2及一定量的SO2、NOx和粉尘。
目前,国内外许多学者已经从不同途经、采用不同的方法去改善水泥混凝土性能,已达到减少水泥用量的目的。选用适当的掺合料和外加剂,改善水泥基材的和易性、化学组成和减少孔隙率,提高混凝土的流变及硬化耐久性能等。将纳米材料用于水泥研究,改善水泥浆体的微观结构,使得水泥石更加均匀密实,力学性能和耐久性明显提高。目前,新型干法水泥生产技术已能满足高C3S含量水泥熟料的生产条件,水泥熟料的胶凝性提高,可增加辅助性胶凝材料用量,降低混凝土材料的水泥用量,实现水泥工业的节能减排。有学者以粉煤灰、脱硫石膏和电石渣等为原料,经高温煅烧、磨细制备成水泥增效剂,能够进一步提升水泥的胶结能力,改善水泥基材料的品质和性能。但是传统的水泥增效剂对水泥还存在强度和水化效率不佳的问题,因此还需对其进行研究。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是:针对传统水泥增效剂对水泥的强度和水化效率不佳的问题,提供了一种水泥增效剂。
为了解决上述技术问题,本发明所采用的技术方案是:
一种水泥增效剂,是由以下重量份数的原料组成:
改性添加剂 15~20份
改性沸石 12~18份
尿素 8~10份
分散剂 2~5份
表面活性剂 2~5份
所述改性添加剂的制备方法为:
将亚麻油与明胶溶液按质量比1:15~1:25混合,并加入亚麻油质量0.1~0.2倍的牛肉膏与亚麻油质量0.2~0.3倍的蛋白胨,搅拌混合后,得混合液,将混合液与巴氏芽孢杆菌按质量比20:1~30:1混合,并加入混合液质量0.5~0.6倍的硫酸钠溶液,搅拌混合后,得微囊坯料,将微囊坯料降温,并将降温后的微囊坯料与明矾溶液按质量比50:1~55:1混合,调节微囊坯料与甲醛溶液混合物的pH后,固化,抽滤水洗,得微囊,即得改性添加剂;
所述改性沸石的制备方法为:
将预处理沸石与氯化镁按质量比1:3~1:6混合,并加入氯化镁质量10~12倍的水和氯化镁质量0.1~0.2倍的有机表面活性剂,搅拌混合后,得氯化镁混合液,用碳酸铵调节氯化镁混合液pH后,室温静置后老化,将老化后的氯化镁混合液过滤,得滤饼和滤液,将滤饼经水洗、醇洗、干燥和灼烧后,得预处理沸石,将滤液旋蒸浓缩后,干燥,得添加料,将预处理沸石与石蜡按质量比1:3~1:5混合,并加入预处理沸石质量0.3~0.5倍的添加料,搅拌混合后,冷冻粉碎,得改性沸石;
所述水泥增效剂的制备方法为:
(1)按重量份数计依次称取各原料;
(2)将改性沸石与尿素混合,并依次加入分散剂,表面活性剂,搅拌混合,得水泥增效剂坯料,将水泥增效剂坯料与改性添加剂混合,得水泥增效剂。
所述分散剂为分散剂MF或分散剂CNF中任意一种。
所述表面活性剂为单硬脂酸甘油酯,十二烷基硫酸钠或十二烷基苯磺酸钠中任意一种。
所述预处理沸石的制备方法为将沸石粉碎,过筛,煅烧,得预处理沸石。
所述有机表面活性剂为司盘20,吐温20或吐温80中任意一种。
所述石蜡为碳原子数20~26的石蜡混合物。
本发明的有益效果是:
(1)本发明在制备水泥增效剂时加入改性添加剂,改性添加剂中加入了巴氏芽孢杆菌,巴氏芽孢杆菌可将产品中加入的尿素转化成铵根离子和碳酸根离子,首先,产生的碳酸根离子,可在水泥体系中与氢氧化钙和氢氧化镁反应,生成碳酸镁和部分碳酸钙,从而使产品有效提高水泥的抗压强度和耐水性,其次,产生的铵根离子可与水产生的氢氧根离子反应,并在水泥水化过程中,随着温度和铵根离子的增多,产生氨气和水,产生的氨气可使水泥体系中各物质间混合均匀,从而使产品可快速提高水泥的水化速率,并且产生的水可在氨气的作用下均匀分布于水泥体系中,进而使产品对水泥水化的促进率进一步提高,
(2)本发明在制备水泥增效剂时加入改性沸石,一方面改性沸石中加入了纳米氧化镁,纳米氧化镁可在水泥体系中与水反应,生成氢氧化镁,生成的氢氧化镁可调节水泥体系的pH,从而使水泥水化更易进行,提高产品对水泥水化的促进率,其次改性沸石中加入了氯化铵,可在水泥体系中与氢氧化钙反应生成氯化钙,氨气和水,产生的氯化钙可作为促凝剂,从而使产品对水泥水化的促进率提高,其次产生的氨气和水可使水泥水化更充分,进而使产品可进一步提高水泥的强度,并且溶解的氯化铵可增加氢氧化镁的溶解度。
具体实施方式
将沸石移入粉碎机中粉碎,过200~280目筛,得细化沸石,将细化沸石移入煅烧炉,于温度为400~500℃的条件下煅烧30~60min后,得预处理沸石;将亚麻油与质量分数为3~8%的明胶溶液按质量比1:15~1:25混合于烧杯中,并向烧杯中加入亚麻油质量0.1~0.2倍的牛肉膏与亚麻油质量0.2~0.3倍的蛋白胨,于温度为45~55℃,转速为300~400r/min的条件下搅拌混合35~45min后,得混合液,将混合液与巴氏芽孢杆菌按质量比20:1~30:1混合,并向混合液与巴氏芽孢杆菌的混合物中加入混合液质量0.5~0.6倍的质量分数为18~28%的硫酸钠溶液,于温度为40~50℃,转速为280~350r/min的条件下搅拌混合20~30min后,得微囊坯料,将微囊坯料降温至15~20℃后,并将降温后的微囊坯料与质量分数20~40%的明矾溶液按质量比50:1~55:1混合,用质量分数为5~10%的氢氧化钠溶液调节微囊坯料与甲醛溶液混合物的pH至9.0~9.8后,于温度为15~20℃的条件下固化30~50min后,得固化料,将固化料抽滤水洗5~8次后,得微囊,即得改性添加剂;将预处理沸石与氯化镁按质量比1:3~1:6混合于烧瓶中,并向烧瓶中加入氯化镁质量10~12倍的水和氯化镁质量0.1~0.2倍的有机表面活性剂,于温度为55~65℃,转速为280~380r/min的条件下搅拌混合25~55min后,得氯化镁混合液,用碳酸铵调节氯化镁混合液pH至7.0~7.8后,于室温条件下静置反应2~3h,再将反应后的氯化镁混合液于温度为28~35℃的条件下老化1~2h,得老化液,将老化液过滤,得滤饼和滤液,将滤饼先用去离子水洗涤5~6次后,再用乙醇清洗3~5次,得洗涤后的滤饼,将洗涤后的滤饼移入干燥箱,于温度为70~80℃的条件下干燥30~40min后,得干燥滤饼,将干燥滤饼移入煅烧炉于温度为560~660℃的条件下灼烧45~55min后,得预处理沸石,将滤液移入旋转蒸发仪,于温度为55~75℃,转速为100~180r/min,压力为500~600kPa的条件下,旋蒸浓缩1~2h后,得浓缩液,将浓缩液移入干燥箱,于温度为75~85℃的条件下干燥15~30min后,得添加料,将预处理沸石与石蜡按质量比1:3~1:5混合,并向预处理沸石与石蜡的混合物中加入预处理沸石质量0.3~0.5倍的添加料,于温度为45~55℃,转速为200~280r/min的条件下,搅拌混合25~55min后,得石蜡沸石混合物,将石蜡沸石混合物冷冻粉碎,得改性沸石;按重量份数计,依次称取15~20份改性添加剂,12~18份改性沸石,8~10份尿素,2~5份分散剂和2~5份表面活性剂,将改性沸石与尿素混合于搅拌机中,并依次向搅拌机中加入分散剂,表面活性剂,于温度为30~38℃,转速为280~380r/min的条件下搅拌混合20~30min后,得水泥增效剂坯料,将水泥增效剂坯料与改性添加剂混合,于温度为20~30℃,转速为150~200r/min的条件下,搅拌混合,得水泥增效剂。所述分散剂为分散剂MF或分散剂CNF中任意一种。所述表面活性剂为单硬脂酸甘油酯,十二烷基硫酸钠或十二烷基苯磺酸钠中任意一种。所述有机表面活性剂为司盘20,吐温20或吐温80中任意一种。所述石蜡为碳原子数20~26的石蜡混合物。
实例1
将沸石移入粉碎机中粉碎,过280目筛,得细化沸石,将细化沸石移入煅烧炉,于温度为500℃的条件下煅烧60min后,得预处理沸石;将亚麻油与质量分数为8%的明胶溶液按质量比1:25混合于烧杯中,并向烧杯中加入亚麻油质量0.2倍的牛肉膏与亚麻油质量0.3倍的蛋白胨,于温度为55℃,转速为400r/min的条件下搅拌混合45min后,得混合液,将混合液与巴氏芽孢杆菌按质量比30:1混合,并向混合液与巴氏芽孢杆菌的混合物中加入混合液质量0.6倍的质量分数为28%的硫酸钠溶液,于温度为50℃,转速为350r/min的条件下搅拌混合30min后,得微囊坯料,将微囊坯料降温至20℃后,并将降温后的微囊坯料与质量分数40%的明矾溶液按质量比55:1混合,用质量分数为10%的氢氧化钠溶液调节微囊坯料与甲醛溶液混合物的pH至9.8后,于温度为20℃的条件下固化50min后,得固化料,将固化料抽滤水洗8次后,得微囊,即得改性添加剂;将预处理沸石与氯化镁按质量比1:6混合于烧瓶中,并向烧瓶中加入氯化镁质量12倍的水和氯化镁质量0.2倍的有机表面活性剂,于温度为65℃,转速为380r/min的条件下搅拌混合55min后,得氯化镁混合液,用碳酸铵调节氯化镁混合液pH至7.8后,于室温条件下静置反应3h,再将反应后的氯化镁混合液于温度为35℃的条件下老化2h,得老化液,将老化液过滤,得滤饼和滤液,将滤饼先用去离子水洗涤6次后,再用乙醇清洗5次,得洗涤后的滤饼,将洗涤后的滤饼移入干燥箱,于温度为80℃的条件下干燥40min后,得干燥滤饼,将干燥滤饼移入煅烧炉于温度为660℃的条件下灼烧55min后,得预处理沸石,将滤液移入旋转蒸发仪,于温度为75℃,转速为180r/min,压力为600kPa的条件下,旋蒸浓缩2h后,得浓缩液,将浓缩液移入干燥箱,于温度为85℃的条件下干燥30min后,得添加料,将预处理沸石与石蜡按质量比1:5混合,并向预处理沸石与石蜡的混合物中加入预处理沸石质量0.5倍的添加料,于温度为55℃,转速为280r/min的条件下,搅拌混合55min后,得石蜡沸石混合物,将石蜡沸石混合物冷冻粉碎,得改性沸石;按重量份数计,依次称取20份改性添加剂,18份改性沸石,10份尿素,5份分散剂和5份表面活性剂,将改性沸石与尿素混合于搅拌机中,并依次向搅拌机中加入分散剂,表面活性剂,于温度为38℃,转速为380r/min的条件下搅拌混合30min后,得水泥增效剂坯料,将水泥增效剂坯料与改性添加剂混合,于温度为30℃,转速为200r/min的条件下,搅拌混合,得水泥增效剂。所述分散剂为分散剂MF。所述表面活性剂为单硬脂酸甘油酯。所述有机表面活性剂为司盘20。所述石蜡为碳原子数26的石蜡混合物。
实例2
将沸石移入粉碎机中粉碎,过280目筛,得细化沸石,将细化沸石移入煅烧炉,于温度为500℃的条件下煅烧60min后,得预处理沸石;将预处理沸石与氯化镁按质量比1:6混合于烧瓶中,并向烧瓶中加入氯化镁质量12倍的水和氯化镁质量0.2倍的有机表面活性剂,于温度为65℃,转速为380r/min的条件下搅拌混合55min后,得氯化镁混合液,用碳酸铵调节氯化镁混合液pH至7.8后,于室温条件下静置反应3h,再将反应后的氯化镁混合液于温度为35℃的条件下老化2h,得老化液,将老化液过滤,得滤饼和滤液,将滤饼先用去离子水洗涤6次后,再用乙醇清洗5次,得洗涤后的滤饼,将洗涤后的滤饼移入干燥箱,于温度为80℃的条件下干燥40min后,得干燥滤饼,将干燥滤饼移入煅烧炉于温度为660℃的条件下灼烧55min后,得预处理沸石,将滤液移入旋转蒸发仪,于温度为75℃,转速为180r/min,压力为600kPa的条件下,旋蒸浓缩2h后,得浓缩液,将浓缩液移入干燥箱,于温度为85℃的条件下干燥30min后,得添加料,将预处理沸石与石蜡按质量比1:5混合,并向预处理沸石与石蜡的混合物中加入预处理沸石质量0.5倍的添加料,于温度为55℃,转速为280r/min的条件下,搅拌混合55min后,得石蜡沸石混合物,将石蜡沸石混合物冷冻粉碎,得改性沸石;按重量份数计,依次称取18份改性沸石,10份尿素,5份分散剂和5份表面活性剂,将改性沸石与尿素混合于搅拌机中,并依次向搅拌机中加入分散剂,表面活性剂,于温度为38℃,转速为380r/min的条件下搅拌混合30min后,得水泥增效剂。所述分散剂为分散剂MF。所述表面活性剂为单硬脂酸甘油酯。所述有机表面活性剂为司盘20。所述石蜡为碳原子数26的石蜡混合物。
实例3
将亚麻油与质量分数为8%的明胶溶液按质量比1:25混合于烧杯中,并向烧杯中加入亚麻油质量0.2倍的牛肉膏与亚麻油质量0.3倍的蛋白胨,于温度为55℃,转速为400r/min的条件下搅拌混合45min后,得混合液,将混合液与巴氏芽孢杆菌按质量比30:1混合,并向混合液与巴氏芽孢杆菌的混合物中加入混合液质量0.6倍的质量分数为28%的硫酸钠溶液,于温度为50℃,转速为350r/min的条件下搅拌混合30min后,得微囊坯料,将微囊坯料降温至20℃后,并将降温后的微囊坯料与质量分数40%的明矾溶液按质量比55:1混合,用质量分数为10%的氢氧化钠溶液调节微囊坯料与甲醛溶液混合物的pH至9.8后,于温度为20℃的条件下固化50min后,得固化料,将固化料抽滤水洗8次后,得微囊,即得改性添加剂;按重量份数计,依次称取20份改性添加剂,10份尿素,5份分散剂和5份表面活性剂,依次向搅拌机中加入尿素,分散剂,表面活性剂,于温度为38℃,转速为380r/min的条件下搅拌混合30min后,得水泥增效剂坯料,将水泥增效剂坯料与改性添加剂混合,于温度为30℃,转速为200r/min的条件下,搅拌混合,得水泥增效剂。所述分散剂为分散剂MF。所述表面活性剂为单硬脂酸甘油酯。所述有机表面活性剂为司盘20。所述石蜡为碳原子数26的石蜡混合物。
实例4
将沸石移入粉碎机中粉碎,过280目筛,得细化沸石,将细化沸石移入煅烧炉,于温度为500℃的条件下煅烧60min后,得预处理沸石;将亚麻油与质量分数为8%的明胶溶液按质量比1:25混合于烧杯中,并向烧杯中加入亚麻油质量0.2倍的牛肉膏与亚麻油质量0.3倍的蛋白胨,于温度为55℃,转速为400r/min的条件下搅拌混合45min后,得混合液,将混合液与巴氏芽孢杆菌按质量比30:1混合,并向混合液与巴氏芽孢杆菌的混合物中加入混合液质量0.6倍的质量分数为28%的硫酸钠溶液,于温度为50℃,转速为350r/min的条件下搅拌混合30min后,得微囊坯料,将微囊坯料降温至20℃后,并将降温后的微囊坯料与质量分数40%的明矾溶液按质量比55:1混合,用质量分数为10%的氢氧化钠溶液调节微囊坯料与甲醛溶液混合物的pH至9.8后,于温度为20℃的条件下固化50min后,得固化料,将固化料抽滤水洗8次后,得微囊,即得改性添加剂;将预处理沸石与氯化镁按质量比1:6混合于烧瓶中,并向烧瓶中加入氯化镁质量12倍的水和氯化镁质量0.2倍的有机表面活性剂,于温度为65℃,转速为380r/min的条件下搅拌混合55min后,得氯化镁混合液,用碳酸铵调节氯化镁混合液pH至7.8后,于室温条件下静置反应3h,再将反应后的氯化镁混合液于温度为35℃的条件下老化2h,得老化液,将老化液过滤,得滤饼和滤液,将滤饼先用去离子水洗涤6次后,再用乙醇清洗5次,得洗涤后的滤饼,将洗涤后的滤饼移入干燥箱,于温度为80℃的条件下干燥40min后,得干燥滤饼,将干燥滤饼移入煅烧炉于温度为660℃的条件下灼烧55min后,得预处理沸石,将滤液移入旋转蒸发仪,于温度为75℃,转速为180r/min,压力为600kPa的条件下,旋蒸浓缩2h后,得浓缩液,将浓缩液移入干燥箱,于温度为85℃的条件下干燥30min后,得添加料,将预处理沸石与石蜡按质量比1:5混合,并向预处理沸石与石蜡的混合物中加入预处理沸石质量0.5倍的添加料,于温度为55℃,转速为280r/min的条件下,搅拌混合55min后,得石蜡沸石混合物,将石蜡沸石混合物冷冻粉碎,得改性沸石;按重量份数计,依次称取20份改性添加剂,18份改性沸石,5份分散剂和5份表面活性剂,将改性沸石置于搅拌机中,并依次向搅拌机中加入分散剂,表面活性剂,于温度为38℃,转速为380r/min的条件下搅拌混合30min后,得水泥增效剂坯料,将水泥增效剂坯料与改性添加剂混合,于温度为30℃,转速为200r/min的条件下,搅拌混合,得水泥增效剂。所述分散剂为分散剂MF。所述表面活性剂为单硬脂酸甘油酯。所述有机表面活性剂为司盘20。所述石蜡为碳原子数26的石蜡混合物。
对比例:苏州某建材有限公司生产的水泥增效剂。
将实例1至4所得水泥增效剂和对比例产品进行性能检测,具体检测方法如下:
水泥抗压强度检测:参照GB/T17671;
水泥水化程度测定:采用化学结合水法测定水泥水化程度。以水灰比为0.5配制水泥浆体,标准养护温度20℃下养护,至相应龄期取样终止水化。试样磨细,60℃真空干燥至恒重(W1),然后置于1050℃马弗炉灼烧至恒重(W2)。则t时刻水泥试样的化学结合水含量Wnt为:
Wnt=[(W1-W2)/W2-LOI]×100% (1)
式中:LOI---水泥的烧失量。
完全水化试样的化学结合水含量Wn∞测定时,水泥试样加水研磨充分水化,重复测试至烧失量基本不变,得出Wn∞。则t时刻水泥试样的水化程度αt:
αt=Wnt/Wn∞ (2)
具体检测结果如表1所示:
表1:性能检测表
由表1检测结果可知,本发明所得水泥增效剂对水泥具有优异的强度和水化效率。
Claims (6)
1.一种水泥增效剂,其特征在于:是由以下重量份数的原料组成:
改性添加剂 15~20份
改性沸石 12~18份
尿素 8~10份
分散剂 2~5份
表面活性剂 2~5份
所述改性添加剂的制备方法为:
将亚麻油与明胶溶液按质量比1:15~1:25混合,并加入亚麻油质量0.1~0.2倍的牛肉膏与亚麻油质量0.2~0.3倍的蛋白胨,搅拌混合后,得混合液,将混合液与巴氏芽孢杆菌按质量比20:1~30:1混合,并加入混合液质量0.5~0.6倍的硫酸钠溶液,搅拌混合后,得微囊坯料,将微囊坯料降温,并将降温后的微囊坯料与明矾溶液按质量比50:1~55:1混合,调节微囊坯料与甲醛溶液混合物的pH后,固化,抽滤水洗,得微囊,即得改性添加剂;
所述改性沸石的制备方法为:
将预处理沸石与氯化镁按质量比1:3~1:6混合,并加入氯化镁质量10~12倍的水和氯化镁质量0.1~0.2倍的有机表面活性剂,搅拌混合后,得氯化镁混合液,用碳酸铵调节氯化镁混合液pH后,室温静置后老化,将老化后的氯化镁混合液过滤,得滤饼和滤液,将滤饼经水洗、醇洗、干燥和灼烧后,得预处理沸石,将滤液旋蒸浓缩后,干燥,得添加料,将预处理沸石与石蜡按质量比1:3~1:5混合,并加入预处理沸石质量0.3~0.5倍的添加料,搅拌混合后,冷冻粉碎,得改性沸石;
所述水泥增效剂的制备方法为:
按重量份数计依次称取各原料;
(2)将改性沸石与尿素混合,并依次加入分散剂,表面活性剂,搅拌混合,得水泥增效剂坯料,将水泥增效剂坯料与改性添加剂混合,得水泥增效剂。
2.根据权利要求1所述的一种水泥增效剂,其特征在于:所述分散剂为分散剂MF或分散剂CNF中任意一种。
3.根据权利要求1所述的一种水泥增效剂,其特征在于:所述表面活性剂为单硬脂酸甘油酯,十二烷基硫酸钠或十二烷基苯磺酸钠中任意一种。
4.根据权利要求1所述的一种水泥增效剂,其特征在于:所述预处理沸石的制备方法为将沸石粉碎,过筛,煅烧,得预处理沸石。
5.根据权利要求1所述的一种水泥增效剂,其特征在于:所述有机表面活性剂为司盘20,吐温20或吐温80中任意一种。
6.根据权利要求1所述的一种水泥增效剂,其特征在于:所述石蜡为碳原子数20~26的石蜡混合物。
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