CN108101392B - 一种防爆裂水泥及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种防爆裂水泥，属于建筑材料领域。由以下重量百分比的原料制成：熟料40～60％，磷石膏0.5～5％，钛石膏1～5％，水渣20～40％，石灰石2～15％，黑灰2～10％，活性硅1～3％，木质素纤维0.1～0.5％，聚丙烯纤维0.1～0.5％，玻璃纤维0.3～1％，减水剂0.3～1％，聚丙烯酸钠0.5～2％、十二烷基硫酸钠0.5～2％。该防爆裂水泥以水渣、石灰石、磷石膏、钛石膏、黑灰为主料，并添加活化硅、木质素纤维、聚丙烯纤维和玻璃纤维。协同降低水化热，有利于防止大体积混凝土内部温升引起的裂缝。另外，降低需水量和收缩率，提高水泥强度和稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及一种建筑材料领域，具体涉及一种防爆裂水泥及其制备方法。
背景技术
水泥是制备混凝土及其各种水泥制品的重要原料，也是土木建筑工程不可缺少的建材。普通的水泥虽然硬化的水泥混凝土有很高的抗压强度，但也存在很多缺陷，比如抗拉强度低、抗冲击能力差、抗裂性能差等缺点。在一些强度较低的基层，传统的做法是水泥混凝土固化后，再在水泥层表面涂上防水涂料层。防水层表面光滑，在工人高空作业时存在很大的安全隐患，因此出现了抗裂水泥基防水涂料，通过分散性胶粉、改性剂等改性。固化后，水泥砂浆由完全刚性变成具有一定的柔性，但同时，水泥层的抗裂新能有所下降。
水泥中存在的干缩裂纹和温度裂缝随着时间的推移不断发展成大裂缝，这些日趋严重和增多的开裂严重地影响了混凝土的耐久性。同时裂缝的存在，导致防水失效，使得水泥基体劣化直至破坏，所以水泥基体的开裂，也是建筑工程上急需解决的技术难题。
传统的硅酸盐水泥，虽具有很高的抗压强度，但存在着水化速度快、水化热高、抗拉轻度低、收缩率大、抗裂性差和脆性大等缺陷，直接影响水泥的使用。同时，由于水化热高、需水量大、塑性收缩率大，水泥使用早期容易出现裂缝，并随着时间推移裂缝日益增大，严重影响水泥的使用性能和耐久性。加入矿渣或粉煤灰等掺合料来降低水化热，实现低收缩来抗热裂，但是并不能改善其脆性，且普遍存在需水量大，易吸水，早期强度低等不足。
发明内容
本发明的发明目的之一是，针对上述问题，提供一种防爆裂水泥，降低水化热和需水量，提高水泥的活易性、粘结度和早期强度，从而提高水泥的耐高温和整体稳定性，预防爆裂。
为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：
一种防爆裂水泥，由以下重量百分比的原料制成：
熟料40～60％，磷石膏0.5～5％，钛石膏1～5％，水渣20～40％，石灰石2～15％，黑灰2～10％，活性硅1～3％，木质素纤维0.1～0.5％，聚丙烯纤维0.1～0.5％，玻璃纤维0.3～1％，减水剂0.3～1％，聚丙烯酸钠0.5～2％、十二烷基硫酸钠0.5～2％。
作为一种优选的方案，一种防爆裂水泥,由以下重量百分比的原料制成：熟料50％，磷石膏2.5％，钛石膏1.5％，水渣29％，石灰石5％，黑灰7％，活性硅2％，木质素纤维0.2％，聚丙烯纤维0.3％，玻璃纤维0.5％，减水剂0.5％，聚丙烯酸钠1％、十二烷基硫酸钠0.5％。
作为一种优选的方案，所述黑灰的化学组成为：SiO2≥90％，Al2O3为≤2.5％，Fe2O3≤3％，CaO≤0.5％，MgO≤0.5％，SO3≤0.5％；烧失量≤5％。
作为一种优选的方案，所述的减水剂为粉状萘系磺酸盐高效减水剂，氨基磺酸盐高效减水剂或聚羧酸高效减水剂中的一种或几种复合。
作为一种优选的方案，所述熟料为普通硅酸盐水泥熟料。
作为一种优选的方案，所述熟料的化学组成为：SiO2为20～25％，Al2O3为3～8％，Fe2O3为2～5％，CaO为60～70％，MgO≤1％，SO3≤0.5％；烧失量≤1％。
本发明的发明目的之二是，提供一种防爆裂水泥的制备方法，通过优化工艺，进一步降低需水量，提高水泥质量。
为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：
一种防爆裂水泥的制备方法，包括以下步骤：
(1)按上述重量份配比称取各原料，将熟料、水渣、石灰石、磷石膏、钛石膏、黑灰和活化硅混合均匀、粉磨，制成混合料；
(2)将木质素纤维、聚丙烯纤维和玻璃纤维打散蓬松，并与减水剂、聚丙烯酸钠、十二烷基硫酸钠混合得到拌合剂；
(3)将拌合剂加入适量水中得到混合液，然后将混合液加入混合料中，搅拌均匀，得到防爆裂水泥。
作为一种优选的方案，步骤(1)中，粉磨的混合料控制比表面积320～360m2/kg。
作为一种优选的方案，步骤(3)中，将混合料加入搅拌装置中，先开启慢速搅拌并匀速添加混合液，待混合液全部加完后，提高转速，搅拌30s～90s。
由于采用上述技术方案，本发明具有以下有益效果：
1.该发明涉及的水泥，以水渣、石灰石、磷石膏、钛石膏、黑灰为主料，并添加活化硅、木质素纤维、聚丙烯纤维和玻璃纤维。协同降低水化热，有利于防止大体积混凝土内部温升引起的裂缝。另外，降低需水量和收缩率，提高水泥强度和稳定性。
黑灰能改善水泥的易磨性，增强水泥的粘结度，提高水泥的早期强度，防止爆裂，且调节水泥的颜色，但是黑灰的使用容易出现收缩率大、需水量大的缺点，因此要结合石灰石使用。
通过水泥熟料、水渣、黑灰、磷石膏和钛石膏颗粒紧密堆积，使固相颗粒百分比增大，水泥石致密，强度高，表观无收缩，抗渗透性好，沉降稳定性好。添加活性硅粉，具有较高的反应，能更加充分的与水泥反应，更有利于热稳定性好、强度高的水化产物形成。这几种材料混合粉磨，使颗粒之间形成均匀致密的网状结构，改善水泥浆的沉降稳定性，并通过与高温强度稳定剂等的颗粒合理级配，使水泥石堆积更加紧密，从而更进一步提高水泥的强度和抗渗透能力，预防爆裂。
掺入适量聚丙烯纤维可以有效地改善混凝土的高温性能，同时聚丙烯纤维的束缚作用，抑制了混凝土表层水泥砂浆的剥落，减缓了混凝土质量损失，降低了混凝土相对动弹性模量和抗压强度的损失，使混凝土高温后的抗冻性能得以提高。添加木质素纤维，由于纤维结构的毛细管作用,将系统内部的水分迅速地传输到浆料表面和界面,使得浆料内部的水分均匀分布明显减少结皮现象，并使得粘结强度和表面强度明显提高，从而起到抗裂的作用。玻璃纤维起到提高水泥强度的作用。三者结合使用，协同提高水泥的强度和韧性，提高水泥的整体稳定性。
2.该发明涉及的水泥，熟料、水渣、石灰石、磷石膏、钛石膏、黑灰和活化硅混合共同研磨，充分利用各种物料之间的缝隙，能使颗粒之间更好的填充，减小颗粒的表面积，从而减少填充用水，另一方面，石灰石基本是惰性的，也能减少水的需求。
3.该发明涉及的水泥制备方法，操作简单，生产周期短，利于工业化生产，具有重要的经济、社会与生态环保意义。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
一种防爆裂水泥，由以下重量百分比的原料制成：
熟料50％，磷石膏2.5％，钛石膏1.5％，水渣29％，石灰石5％，黑灰7％，活性硅2％，木质素纤维0.2％，聚丙烯纤维0.3％，玻璃纤维0.5％，减水剂0.5％，聚丙烯酸钠1％、十二烷基硫酸钠0.5％。
所述熟料为普通硅酸盐水泥熟料。所述熟料的化学组成为：SiO2为20～25％，Al2O3为3～8％，Fe2O3为2～5％，CaO为60～70％，MgO≤1％，SO3≤0.5％；烧失量≤1％。
所述的减水剂为氨基磺酸盐高效减水剂。所述黑灰的化学组成为：SiO2≥90％，Al2O3为≤2.5％，Fe2O3≤3％，CaO≤0.5％，MgO≤0.5％，SO3≤0.5％；烧失量≤5％。
制备方法，包括以下步骤：
(1)按上述重量份配比称取各原料，将熟料、水渣、石灰石、磷石膏、钛石膏、黑灰和活化硅混合均匀、粉磨，制成混合料；粉磨的混合料控制比表面积320～360m2/kg。
(2)将木质素纤维、聚丙烯纤维和玻璃纤维打散蓬松，并与减水剂、聚丙烯酸钠、十二烷基硫酸钠混合得到拌合剂；
(3)将拌合剂加入适量水中得到混合液，将混合料加入搅拌装置中，先开启慢速搅拌并匀速添加混合液，待混合液全部加完后，提高转速，搅拌60s，得到防爆裂水泥。
实施例2
一种防爆裂水泥，由以下重量百分比的原料制成：
熟料45％，磷石膏2％，钛石膏1％，水渣32％，石灰石10％，黑灰6％，活性硅1％，木质素纤维.2％，聚丙烯纤维0.2％，玻璃纤维0.6％，减水剂1％，聚丙烯酸钠0.5％、十二烷基硫酸钠0.5％。
所述熟料为普通硅酸盐水泥熟料。所述熟料的化学组成为：SiO2为20～25％，Al2O3为3～8％，Fe2O3为2～5％，CaO为60～70％，MgO≤1％，SO3≤0.5％；烧失量≤1％。
所述的减水剂为聚羧酸高效减水剂。
制备方法同实施例1。
实施例3
一种防爆裂水泥，由以下重量百分比的原料制成：
熟料55％，磷石膏2％，钛石膏3％，水渣20％，石灰石8％，黑灰7％，活性硅1％，木质素纤维0.1％，聚丙烯纤维0.3％，玻璃纤维0.6％，减水剂1％，聚丙烯酸钠1％、十二烷基硫酸钠1％。
所述熟料为普通硅酸盐水泥熟料。所述熟料的化学组成为：SiO2为20～25％，Al2O3为3～8％，Fe2O3为2～5％，CaO为60～70％，MgO≤1％，SO3≤0.5％；烧失量≤1％。
所述的减水剂为粉状萘系磺酸盐高效减水剂和氨基磺酸盐高效减水剂的复合。
制备方法同实施例1。
实施例4
一种防爆裂水泥，由以下重量百分比的原料制成：
熟料40％，磷石膏1.5％，钛石膏3.5％，水渣35％，石灰石10％，黑灰3％，活性硅2％，木质素纤维0.3％，聚丙烯纤维0.2％，玻璃纤维1％，减水剂0.5％，聚丙烯酸钠1.5％、十二烷基硫酸钠1.5％。
所述熟料为普通硅酸盐水泥熟料。所述熟料的化学组成为：SiO2为20～25％，Al2O3为3～8％，Fe2O3为2～5％，CaO为60～70％，MgO≤1％，SO3≤0.5％；烧失量≤1％。
所述的减水剂为粉状萘系磺酸盐高效减水剂，氨基磺酸盐高效减水剂和聚羧酸高效减水剂的复合。
制备方法同实施例1。
实施例5
一种防爆裂水泥，由以下重量百分比的原料制成：
熟料50％，磷石膏2％，钛石膏3％，水渣20％，石灰石12％，黑灰10％，活性硅1％，木质素纤维0.1％，聚丙烯纤维0.1％，玻璃纤维0.3％，减水剂0.5％，聚丙烯酸钠0.5％、十二烷基硫酸钠0.5％。
所述熟料为普通硅酸盐水泥熟料。所述熟料的化学组成为：SiO2为20～25％，Al2O3为3～8％，Fe2O3为2～5％，CaO为60～70％，MgO≤1％，SO3≤0.5％；烧失量≤1％。
所述的减水剂为粉状萘系磺酸盐高效减水剂和氨基磺酸盐高效减水剂的复合。
制备方法同实施例1。
对实施例1-5制备的水泥性能进行测试，其中水泥熟料采用52.5级熟料。测试结果如表1：
表1水泥性能结果
从表1结合实施例1-5可以看出，本发明水泥材料具有凝结时间短，初期抗压强度高的特点。抗折强度和抗压强度均高于同类水泥。需水量和干缩率降低，从而提高水泥的耐久性，预防爆裂。
上述说明是针对本发明较佳可行实施例的详细说明，但实施例并非用以限定本发明的专利申请范围，凡本发明所提示的技术精神下所完成的同等变化或修饰变更，均应属于本发明所涵盖专利范围。
Claims (8)
1.一种防爆裂水泥，其特征在于，由以下重量百分比的原料制成：
熟料40～60％，磷石膏0.5～5％，钛石膏1～5％，水渣20～40％，石灰石2～15％，黑灰2～10％，活性硅1～3％，木质素纤维0.1～0.5％，聚丙烯纤维0.1～0.5％，玻璃纤维0.3～1％，减水剂0.3～1％，聚丙烯酸钠0.5～2％、十二烷基硫酸钠0.5～2％；
所述黑灰为天然火山灰，化学组成为：SiO2≥90％，Al2O3为≤2.5％，Fe2O3≤3％，CaO≤0.5％，MgO≤0.5％，SO3≤0.5％；烧失量≤5％。
2.根据权利要求1所述的防爆裂水泥,其特征在于，由以下重量百分比的原料制成：
熟料50％，磷石膏2.5％，钛石膏1.5％，水渣29％，石灰石5％，黑灰7％，活性硅2％，木质素纤维0.2％，聚丙烯纤维0.3％，玻璃纤维0.5％，减水剂0.5％，聚丙烯酸钠1％、十二烷基硫酸钠0.5％。
3.根据权利要求1所述的防爆裂水泥,其特征在于，所述的减水剂为粉状萘系磺酸盐高效减水剂，氨基磺酸盐高效减水剂或聚羧酸高效减水剂中的一种或几种复合。
4.根据权利要求1所述的防爆裂水泥,其特征在于，所述熟料为普通硅酸盐水泥熟料。
5.根据权利要求4所述的防爆裂水泥,其特征在于，所述熟料的化学组成为：SiO2为20～25％，Al2O3为3～8％，Fe2O3为2～5％，CaO为60～70％，MgO≤1％，SO3≤0.5％；烧失量≤1％。
6.根据权利要求1-5任一所述的防爆裂水泥的制备方法,其特征在于，包括以下步骤：
(1)按上述重量份配比称取各原料，将熟料、水渣、石灰石、磷石膏、钛石膏、黑灰和活化硅混合均匀、粉磨，制成混合料；
(2)将木质素纤维、聚丙烯纤维和玻璃纤维打散蓬松，并与减水剂、聚丙烯酸钠、十二烷基硫酸钠混合得到拌合剂；
(3)将拌合剂加入适量水中得到混合液，然后将混合液加入混合料中，搅拌均匀，得到防爆裂水泥。
7.根据权利要求6所述的防爆裂水泥的制备方法,其特征在于，步骤(1)中，粉磨的混合料控制比表面积320～360m2/kg。
8.根据权利要求6所述的防爆裂水泥的制备方法,其特征在于，步骤(3)中，将混合料加入搅拌装置中，先开启慢速搅拌并匀速添加混合液，待混合液全部加完后，提高转速，搅拌30s～90s。
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