CN108129040A - 一种硅酸盐水泥及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种硅酸盐水泥，按重量份数计，其原料包括：一种硅酸盐水泥，按重量份数计，其原料包括：熟料60‑70份、超细矿渣15‑19份、石灰石5‑7份、石膏5‑7份、外掺料6‑9份；所述外掺料由硅灰、甲基丙烯酸钙盐水合物、5‑氟‑2‑甲基苯肼盐酸盐、4‑三氟甲基苯肼盐酸盐制成。该种硅酸盐水泥在水化前期，利用5‑氟‑2‑甲基苯肼盐酸盐、4‑三氟甲基苯肼盐酸盐电离出的氟离子与钙离子形成比氢氧化钙更加容易结晶的氟化钙，从而大量消耗钙离子，使C3S表面难以形成双电层结构，从而使C3S的诱导期缩短甚至消失，从而使水化进程迅速加快，水化前期放热率提高。因此，水泥在硬化养护阶段的放热率的范围在5‑10%之间浮动，硬化后的水泥中裂缝较小，水泥试件的强度提高。

Description

一种硅酸盐水泥及其制备方法
技术领域
本发明涉及建筑材料领域，更具体的说，它涉及一种硅酸盐水泥及其制备方法。
背景技术
水泥是一种粉状水硬性无机胶凝材料，其加水搅拌后成浆体，能在空气或者水中硬化，并能把砂、石等材料牢固地胶结在一起。因此，目前通常使用水泥胶结碎石、沙子等制成的混凝土，硬化后的混凝土不但强度较高，而且还能抵抗淡水或含盐水的侵蚀。因而水泥作为一种重要的胶凝材料，广泛应用于土木建筑、水利、国防等工程中。
水泥在硬化的过程中，首先，水泥颗粒与水接触反应，放热率很快，但是由于石膏的存在，水泥颗粒的表面会形成一层钝化膜，从而导致放热率降低。之后随着水泥与水的充分接触，水泥与水快速反应生成水化产物，并且产生大量热量。因此，水泥在硬化养护阶段，水泥体系的放热率变化较大，导致水泥的收缩率不同，水泥在硬化的过程中产生较多裂缝，导致得到的水泥试件强度降低，存在安全隐患。
发明内容
本发明的目的在于提供一种硅酸盐水泥，在水泥硬化过程中，水泥前期放热率增加，硬化后的水泥中裂缝较小，水泥试件的强度提高。
本发明的上述目的是通过以下技术方案得以实现的：一种硅酸盐水泥，按重量份数计，其原料包括：熟料60-70份、超细矿渣15-19份、石灰石5-7份、石膏5-7份、外掺料6-9份；所述外掺料由硅灰、甲基丙烯酸钙盐水合物、5-氟-2-甲基苯肼盐酸盐、4-三氟甲基苯肼盐酸盐制成。
优选的，所述硅灰、甲基丙烯酸钙盐水合物、5-氟-2-甲基苯肼盐酸盐、4-三氟甲基苯肼盐酸盐的质量比为8:4:2:1。
优选的，所述硅灰的平均粒径为0.1-0.3μm，比表面积为20-28m/g。
优选的，所述外掺料制备过程中添加溶剂。
优选的，所述溶剂为乙酸乙酯、乙醇、甲醇、二氯甲烷的一种或多种。
本发明的另一目的在于提供上述所述硅酸盐水泥的制备方法。
本发明的上述目的是通过以下技术方案得以实现的：一种硅酸盐水泥的制备方法，包括以下步骤：
外掺料的配制：取5-氟-2-甲基苯肼盐酸盐、4-三氟甲基苯肼盐酸盐放入溶剂中，升高溶剂温度至28-34℃，均匀搅拌，待直至完全溶解后，第二次升高温度将溶剂挥发，干燥后得到混合物；之后向混合物中添加硅灰、甲基丙烯酸钙盐水合物，均匀混合后，得到外掺料；
硅酸盐水泥制备：取熟料、超细矿渣、石灰石、石膏、外掺料，均匀混合后，在水泥磨内均匀磨粉即可得到成品水泥。
优选的，所述外掺料配制的步骤中，第二次升高温度为60-66℃。
优选的，所述硅酸盐水泥的平均粒径为13-17μm。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
1、本发明制备得到的硅酸盐水泥在水化前期，利用5-氟-2-甲基苯肼盐酸盐、4-三氟甲基苯肼盐酸盐电离出的氟离子与钙离子形成比氢氧化钙更加容易结晶的氟化钙，从而大量消耗钙离子，使C3S表面难以形成双电层结构，从而使C3S的诱导期缩短甚至消失，从而使水化进程迅速加快，水化前期放热率提高。因此，水泥在硬化养护阶段的放热率的范围在5-10％之间浮动，硬化后的水泥中裂缝较小，水泥试件的强度提高。
2、本发明所掺加的矿渣后，降低水化热，水泥在第28天的强度增加，同时防止水泥试件内部因温升不同而引起裂缝。另外掺加矿渣的水泥能使硬化混凝土具有良好的抗硫酸盐侵蚀性，降低和抑制氯离子扩散性能，以及抗海水侵蚀性，抗碳化、抗碱。
具体实施方式
本发明实施例中所涉及的所有物质均为市售。
一、制作实施例
各实施例中所用到样品的规格如表1所示。
实施例1
外掺料的配制：取5-氟-2-甲基苯肼盐酸盐1kg、4-三氟甲基苯肼盐酸盐0.5kg放入乙酸乙酯中，升高乙酸乙酯温度至31℃，均匀搅拌，待直至完全溶解后，第二次升高温度至63℃将溶剂挥发，干燥后得到混合物；之后向混合物中添加硅灰4kg、甲基丙烯酸钙盐水合物2kg，均匀混合后，得到外掺料，其中，硅灰的平均粒径为0.2μm，比表面积为24m/g；
硅酸盐水泥制备：取熟料65kg、超细矿渣17kg、石灰石6kg、石膏6kg、外掺料7.5kg，均匀混合后，在水泥磨内均匀磨粉即可得到平均粒径为15μm的成品水泥。
实施例2
外掺料的配制：取5-氟-2-甲基苯肼盐酸盐0.8kg、4-三氟甲基苯肼盐酸盐0.4kg放入乙醇中，升高乙醇温度至28℃，均匀搅拌，待直至完全溶解后，第二次升高温度至66℃将溶剂挥发，干燥后得到混合物；之后向混合物中添加硅灰4.8kg、甲基丙烯酸钙盐水合物1.6kg，均匀混合后，得到外掺料，其中，硅灰的平均粒径为0.2μm，比表面积为28m/g；
硅酸盐水泥制备：取熟料60kg、超细矿渣15kg、石灰石5kg、石膏5kg、外掺料6kg，均匀混合后，在水泥磨内均匀磨粉即可得到平均粒径为17μm的成品水泥。
实施例3
外掺料的配制：取5-氟-2-甲基苯肼盐酸盐1.2kg、4-三氟甲基苯肼盐酸盐0.4kg放入甲醇中，升高甲醇温度至28℃，均匀搅拌，待直至完全溶解后，第二次升高温度至66℃将溶剂挥发，干燥后得到混合物；之后向混合物中添加硅灰3.2kg、甲基丙烯酸钙盐水合物2.4kg，均匀混合后，得到外掺料，其中，硅灰的平均粒径为0.3μm，比表面积为28m/g；
硅酸盐水泥制备：取熟料60kg、超细矿渣19kg、石灰石5kg、石膏5kg、外掺料6kg，均匀混合后，在水泥磨内均匀磨粉即可得到平均粒径为17μm的成品水泥。
实施例4
外掺料的配制：取5-氟-2-甲基苯肼盐酸盐0.8kg、4-三氟甲基苯肼盐酸盐0.4kg放入二氯甲烷中，升高二氯甲烷温度至34℃，均匀搅拌，待直至完全溶解后，第二次升高温度至60℃将溶剂挥发，干燥后得到混合物；之后向混合物中添加硅灰4.8kg、甲基丙烯酸钙盐水合物2kg，均匀混合后，得到外掺料，其中，硅灰的平均粒径为0.1μm，比表面积为24m/g；
硅酸盐水泥制备：取熟料70kg、超细矿渣15kg、石灰石5kg、石膏5kg、外掺料9kg，均匀混合后，在水泥磨内均匀磨粉即可得到平均粒径为13μm的成品水泥。
实施例5
外掺料的配制：取5-氟-2-甲基苯肼盐酸盐1.2kg、4-三氟甲基苯肼盐酸盐0.6kg放入乙醇中，升高乙醇温度至34℃，均匀搅拌，待直至完全溶解后，第二次升高温度至60℃将溶剂挥发，干燥后得到混合物；之后向混合物中添加硅灰3.2kg、甲基丙烯酸钙盐水合物1.6kg，均匀混合后，得到外掺料，其中，硅灰的平均粒径为0.2μm，比表面积为24m/g；
硅酸盐水泥制备：取熟料70kg、超细矿渣19kg、石灰石7kg、石膏7kg、外掺料9kg，均匀混合后，在水泥磨内均匀磨粉即可得到平均粒径为13μm的成品水泥。
实施例6
外掺料的配制：取5-氟-2-甲基苯肼盐酸盐0.8kg、4-三氟甲基苯肼盐酸盐0.6kg放入乙酸乙酯中，升高乙酸乙酯温度至28℃，均匀搅拌，待直至完全溶解后，第二次升高温度至60℃将溶剂挥发，干燥后得到混合物；之后向混合物中添加硅灰4.8kg、甲基丙烯酸钙盐水合物2.4kg，均匀混合后，得到外掺料，其中，硅灰的平均粒径为0.3μm，比表面积为20m/g；
硅酸盐水泥制备：取熟料70kg、超细矿渣15kg、石灰石7kg、石膏7kg、外掺料6kg，均匀混合后，在水泥磨内均匀磨粉即可得到平均粒径为13μm的成品水泥。
二、制作对比例
对比例1
硅酸盐水泥制备：取熟料65kg、超细矿渣17kg、石灰石6kg、石膏6kg，均匀混合后，在水泥磨内均匀磨粉即可得到平均粒径为15μm的成品水泥。
对比例2
外掺料的配制：取5-氟-2-甲基苯肼盐酸盐1kg放入乙酸乙酯中，升高乙酸乙酯温度至31℃，均匀搅拌，待直至完全溶解后，第二次升高温度至63℃将溶剂挥发，干燥后得到混合物；之后向混合物中添加硅灰4kg、甲基丙烯酸钙盐水合物2kg，均匀混合后，得到外掺料，其中，硅灰的平均粒径为0.2μm，比表面积为24m/g；
硅酸盐水泥制备：取熟料65kg、超细矿渣17kg、石灰石6kg、石膏6kg、外掺料7.5kg，均匀混合后，在水泥磨内均匀磨粉即可得到平均粒径为15μm的成品水泥。
对比例3
外掺料的配制：取4-三氟甲基苯肼盐酸盐0.5kg放入乙酸乙酯中，升高乙酸乙酯温度至31℃，均匀搅拌，待直至完全溶解后，第二次升高温度至63℃将溶剂挥发，干燥后得到混合物；之后向混合物中添加硅灰4kg、甲基丙烯酸钙盐水合物2kg，均匀混合后，得到外掺料，其中，硅灰的平均粒径为0.2μm，比表面积为24m/g；
硅酸盐水泥制备：取熟料65kg、超细矿渣17kg、石灰石6kg、石膏6kg、外掺料7.5kg，均匀混合后，在水泥磨内均匀磨粉即可得到平均粒径为15μm的成品水泥。
三、性能测试
以上各实施例制备的硅酸盐水泥所采用的评价指标及检测方法如下：
抗压强度：将硅酸盐水泥与水按1:5的比例拌和，放入制成标准试块的模具内，分别在第7天、第14天、第28天时测得的具有95％保证率的抗压强度。
表观性能：利用扫描电子显微镜对硅酸盐水泥标准试块进行微观检测。
温度：在水泥硬化过程中，在前7天内随机取两处位置，测试混凝土的最大温差。
以上各实施例与对比例的性能指标如表1所示。
表1各实施例以及对比例制备的硅酸盐水泥的性能测试结果
从上述表中可以看出，本发明制备得到的硅酸盐水泥在硬化养护过程中无裂缝产生，并且经过抗压强度性能测试，硅酸盐水泥的初期强度以及后期强度满足硅酸盐水泥的施工规范要求。
其中，对比例1中只使用熟料、超细矿渣、石灰石、石膏制成硅酸盐水泥，水泥在硬化的过程中，首先，水泥颗粒与水接触反应，放热率很快，但是由于石膏的存在，水泥颗粒的表面会形成一层钝化膜，从而导致放热率降低。之后随着水泥与水充分接触，水泥与水快速反应生成水化产物，并且产生大量热量。因此，水泥在硬化养护阶段，水泥体系的放热率变化较大，导致水泥的收缩率不同，水泥在硬化的过程中产生较多裂缝，导致得到的水泥试件强度降低。
对比例2中不加入4-三氟甲基苯肼盐酸盐，因此导致电离出来的氟离子较少，从而使C3S的诱导期没有缩短，水化进程相比于实施例1较慢，因此导致水泥试件的强度降低。
对比例3中不加入5-氟-2-甲基苯肼盐酸盐，因此导致电离出来的氟离子较少，从而使C3S的诱导期没有缩短，水化进程相比于实施例1较慢，因此导致水泥试件的强度降低。
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (8)

1.一种硅酸盐水泥，其特征是，按重量份数计，其原料包括：熟料60-70份、超细矿渣15-19份、石灰石5-7份、石膏5-7份、外掺料6-9份；
所述外掺料由硅灰、甲基丙烯酸钙盐水合物、5-氟-2-甲基苯肼盐酸盐、4-三氟甲基苯肼盐酸盐制成。
2.根据权利要求1所述的一种硅酸盐水泥，其特征是，所述硅灰、甲基丙烯酸钙盐水合物、5-氟-2-甲基苯肼盐酸盐、4-三氟甲基苯肼盐酸盐的质量比为8:4:2:1。
3.根据权利要求1所述的一种硅酸盐水泥，其特征是，所述硅灰的平均粒径为0.1-0.3μm，比表面积为20-28m/g。
4.根据权利要求1所述的一种硅酸盐水泥，其特征是，所述外掺料制备过程中添加溶剂。
5.根据权利要求4所述的一种硅酸盐水泥，其特征是，所述溶剂为乙酸乙酯、乙醇、甲醇、二氯甲烷的一种或多种。
6.一种制备如权利要求1所述的硅酸盐水泥的方法，其特征是，包括以下步骤：
外掺料的配制：取5-氟-2-甲基苯肼盐酸盐、4-三氟甲基苯肼盐酸盐放入溶剂中，升高溶剂温度至28-34℃，均匀搅拌，待直至完全溶解后，第二次升高温度将溶剂挥发，干燥后得到混合物；之后向混合物中添加硅灰、甲基丙烯酸钙盐水合物，均匀混合后，得到外掺料；
硅酸盐水泥制备：取熟料、超细矿渣、石灰石、石膏、外掺料，均匀混合后，在水泥磨内均匀磨粉即可得到成品水泥。
7.根据权利要求6所述的一种硅酸盐水泥的制备方法，其特征是，所述外掺料配制的步骤中，第二次升高温度为60-66℃。
8.根据权利要求6所述的一种硅酸盐水泥的制备方法，其特征是，所述硅酸盐水泥的平均粒径为13-17μm。
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