CN109437717A - 一种建筑用高强度水泥及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种建筑用高强度水泥，由以下原料按重量份制备而成：水泥熟料100‑120份、工业废渣30‑50份、减水剂5‑10份、增塑剂1‑5份、成膜助剂1‑3份、钙粉20‑30份、石英砂15‑25份、玻璃纤维10‑15份、陶瓷微珠5‑15份、环氧树脂30‑50份、明矾20‑25份、玄武岩10‑15份、硝酸钾2‑7份和水70‑100份。本发明制备的建筑用高强度水泥制备方法简单、原料来源广、制备的水泥强度高、质量好，便于储存和运输，具有广阔的应用前景。

Description

一种建筑用高强度水泥及其制备方法
技术领域
本发明涉及水泥技术领域，具体涉及一种建筑用高强度水泥。
背景技术
城市的加速发展给环境带来了沉重的负担，水泥的消耗量越来越大，生产厂很多，矿渣则成为一种紧缺材料，水泥厂经常由于矿渣供不应求而停产。为了节约能源，发展一种利用废物生产的水泥势在必行。
水泥为粉末状水硬性无机胶凝材料，加入适量水后，可成为塑性浆体，既能在空气中硬化，又能在水中硬化，并能将砂、石等材料牢固地胶结在一起。长期以来，它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。高强度水泥熟料具有很多优点，具体如下：
1.高强度熟料可以磨制高强度建筑水泥熟料，高强度建筑水泥熟料则是配制高强度、高性能混凝土的基础。而高强度、高性能混凝土是今后的发展方向；
2.熟料强度越高，配制同等级水泥时掺入的混合材用量就越多，就越有利于节能、降耗、高效益生产；
3.熟料强度越高，按国标规定的混合物掺加比例磨制P.O型水泥时，水泥的比表面积在符合国标内可以取下限，筛余可以取高限从而降低粉磨电耗；
4.熟料强度越高，熟料煅烧可比标准煤耗就越低。
因此，为顺应水泥与混凝土向高强度和低环境负荷方向发展，提高水泥熟料的强度具有重要意义。
水泥生产过程中，每生产1吨硅酸盐水泥至少要粉磨3吨物料，包括各种原料、燃料、熟料、混合料、石膏，据统计，干法水泥生产线粉磨作业需要消耗的动力约占全厂动力的60％以上，其中生料粉磨占30％以上，煤磨占约3％，水泥粉磨约占40％。因此，合理选择合适的工艺流程，优化工艺参数，正确操作，控制作业制度，对保证产品质量、降低能耗具有重大意义。
发明内容
为了解决上述的技术问题，本发明提供一种建筑用高强度水泥及其制备方法，其目的在于，提供一种建筑用高强度水泥，通过添加了中空结构的陶瓷微珠，其大小均匀，结构稳定，加入水泥熟料中具有很好的隔热、隔音、抗压和防水等性能。
本发明提供一种建筑用高强度水泥，由以下原料制备而成：水泥熟料、工业废渣、减水剂、增塑剂、成膜助剂、钙粉、石英砂、玻璃纤维、陶瓷微珠、环氧树脂、明矾、玄武岩、硝酸钾和水。
作为本发明进一步的改进，由以下原料按重量份制备而成：水泥熟料100-120份、工业废渣30-50份、减水剂5-10份、增塑剂1-5份、成膜助剂1-3份、钙粉20-30份、石英砂15-25份、玻璃纤维10-15份、陶瓷微珠5-15份、环氧树脂30-50份、明矾20-25份、玄武岩10-15份、硝酸钾2-7份和水70-100份。
作为本发明进一步的改进，由以下原料按重量份制备而成：水泥熟料105-115份、工业废渣35-45份、减水剂6-9份、增塑剂2-4份、成膜助剂1-2份、钙粉22-27份、石英砂17-22份、玻璃纤维11-14份、陶瓷微珠7-14份、环氧树脂35-45份、明矾22-24份、玄武岩11-13份、硝酸钾4-6份和水80-90份。
作为本发明进一步的改进，由以下原料按重量份制备而成：水泥熟料110份、工业废渣40份、减水剂7份、增塑剂3份、成膜助剂1.5份、钙粉25份、石英砂20份、玻璃纤维13份、陶瓷微珠10份、环氧树脂40份、明矾23份、玄武岩12份、硝酸钾5份和水85份。
作为本发明进一步的改进，所述陶瓷微珠由以下方法制备：将碳酸钡、锌粉和高氯酸钾混合后分别球磨罐中，以无水乙醇为介质球磨6h后，经烘干、160℃碳化、粉碎、筛分制成团聚粉，制得的团聚粉；将团聚粉经高能火焰喷枪熔射，在熔射过程中生成空心陶瓷微珠，加热到1300℃，保温4h后随炉冷却，得到陶瓷微珠；所述碳酸钡、锌粉和高氯酸钾的质量比为1.2:4:1。
作为本发明进一步的改进，所述减水剂选自聚羧酸减水剂、木质素磺酸盐减水剂、萘磺酸盐减水剂和干酪素中的一种。
作为本发明进一步的改进，所述成膜助剂选自乙二醇单乙醚、丙二醇丁醚、丙二醇甲醚醋酸酯中的一种或几种。
作为本发明进一步的改进，所述增塑剂选自氯化石蜡、邻苯二甲酸二(2-乙基己)酯、邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二正辛酯、邻苯二甲酸丁苄酯和环氧大豆油中的一种或几种。
作为本发明进一步的改进，所述工业废渣包括煤矸石、选矿废石、粉煤灰、高炉矿渣、电石渣和污泥。
本发明进一步保护上述一种建筑用高强度水泥的制备方法，由以下方法制备：将工业废渣、石英砂、玻璃纤维、明矾、硝酸钾和玄武岩混合，加入1/2的水，500r/min搅拌均匀，继续加入钙粉、陶瓷微珠和环氧树脂，搅拌至粘稠，依次加入减水剂、增塑剂和成膜助剂，继续搅拌，待冷却至室温后加入水泥熟料和1/2的水，持续搅拌30min制得建筑用高强度水泥。
本发明具有如下有益效果：
1.本发明添加了中空结构的陶瓷微珠，其大小均匀，结构稳定，加入水泥熟料中具有很好的隔热、隔音、抗压和防水等性能；
2.本发明添加的矿质和石英材料，能够明显增强水泥熟料的力学性能；
3.本发明添加了环氧树脂材料，提高水泥的强度和硬度；
4.本发明制备的建筑用高强度水泥制备方法简单、原料来源广、制备的水泥强度高、质量好，便于储存和运输，具有广阔的应用前景。
附图说明
图1为建筑用高强度水泥的制备工艺图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所述的实施例只是本发明的部分具有代表性的实施例，而不是全部实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的其他所有实施例都属于本发明的保护范围。
实施例1
原料组成(重量份)：水泥熟料100-120份、工业废渣30-50份、萘磺酸盐减水剂5-10份、氯化石蜡1-5份、乙二醇单乙醚1-3份、钙粉20-30份、石英砂15-25份、玻璃纤维10-15份、陶瓷微珠5-15份、环氧树脂30-50份、明矾20-25份、玄武岩10-15份、硝酸钾2-7份和水70-100份。所述工业废渣包括煤矸石、选矿废石、粉煤灰、高炉矿渣、电石渣和污泥。
所述陶瓷微珠由以下方法制备：将碳酸钡、锌粉和高氯酸钾混合后分别球磨罐中，以无水乙醇为介质球磨6h后，经烘干、160℃碳化、粉碎、筛分制成团聚粉，制得的团聚粉；将团聚粉经高能火焰喷枪熔射，在熔射过程中生成空心陶瓷微珠，加热到1300℃，保温4h后随炉冷却，得到陶瓷微珠；所述碳酸钡、锌粉和高氯酸钾的质量比为1.2:4:1。
由以下方法制备：将工业废渣、石英砂、玻璃纤维、明矾、硝酸钾和玄武岩混合，加入1/2的水，500r/min搅拌均匀，继续加入钙粉、陶瓷微珠和环氧树脂，搅拌至粘稠，依次加入萘磺酸盐减水剂、氯化石蜡和乙二醇单乙醚，继续搅拌，待冷却至室温后加入水泥熟料和1/2的水，持续搅拌30min制得建筑用高强度水泥。
实施例2
原料组成(重量份)：水泥熟料100-120份、工业废渣30-50份、干酪素5-10份、邻苯二甲酸二辛酯1-5份、乙二醇单乙醚1-3份、钙粉20-30份、石英砂15-25份、玻璃纤维10-15份、陶瓷微珠5-15份、环氧树脂30-50份、明矾20-25份、玄武岩10-15份、硝酸钾2-7份和水70-100份。所述工业废渣包括煤矸石、选矿废石、粉煤灰、高炉矿渣、电石渣和污泥。
所述陶瓷微珠由以下方法制备：将碳酸钡、锌粉和高氯酸钾混合后分别球磨罐中，以无水乙醇为介质球磨6h后，经烘干、160℃碳化、粉碎、筛分制成团聚粉，制得的团聚粉；将团聚粉经高能火焰喷枪熔射，在熔射过程中生成空心陶瓷微珠，加热到1300℃，保温4h后随炉冷却，得到陶瓷微珠；所述碳酸钡、锌粉和高氯酸钾的质量比为1.2:4:1。
由以下方法制备：将工业废渣、石英砂、玻璃纤维、明矾、硝酸钾和玄武岩混合，加入1/2的水，500r/min搅拌均匀，继续加入钙粉、陶瓷微珠和环氧树脂，搅拌至粘稠，依次加入干酪素、邻苯二甲酸二辛酯和乙二醇单乙醚，继续搅拌，待冷却至室温后加入水泥熟料和1/2的水，持续搅拌30min制得建筑用高强度水泥。
实施例3
原料组成(重量份)：水泥熟料105-115份、工业废渣35-45份、聚羧酸减水剂6-9份、环氧大豆油2-4份、丙二醇丁醚1-2份、钙粉22-27份、石英砂17-22份、玻璃纤维11-14份、陶瓷微珠7-14份、环氧树脂35-45份、明矾22-24份、玄武岩11-13份、硝酸钾4-6份和水80-90份。
所述陶瓷微珠由以下方法制备：将碳酸钡、锌粉和高氯酸钾混合后分别球磨罐中，以无水乙醇为介质球磨6h后，经烘干、160℃碳化、粉碎、筛分制成团聚粉，制得的团聚粉；将团聚粉经高能火焰喷枪熔射，在熔射过程中生成空心陶瓷微珠，加热到1300℃，保温4h后随炉冷却，得到陶瓷微珠；所述碳酸钡、锌粉和高氯酸钾的质量比为1.2:4:1。
由以下方法制备：将工业废渣、石英砂、玻璃纤维、明矾、硝酸钾和玄武岩混合，加入1/2的水，500r/min搅拌均匀，继续加入钙粉、陶瓷微珠和环氧树脂，搅拌至粘稠，依次加入聚羧酸减水剂、环氧大豆油和丙二醇丁醚，继续搅拌，待冷却至室温后加入水泥熟料和1/2的水，持续搅拌30min制得建筑用高强度水泥。
实施例4
原料组成(重量份)：水泥熟料105-115份、工业废渣35-45份、木质素磺酸盐减水剂6-9份、邻苯二甲酸二(2-乙基己)酯2-4份、丙二醇甲醚醋酸酯1-2份、钙粉22-27份、石英砂17-22份、玻璃纤维11-14份、陶瓷微珠7-14份、环氧树脂35-45份、明矾22-24份、玄武岩11-13份、硝酸钾4-6份和水80-90份。
所述陶瓷微珠由以下方法制备：将碳酸钡、锌粉和高氯酸钾混合后分别球磨罐中，以无水乙醇为介质球磨6h后，经烘干、160℃碳化、粉碎、筛分制成团聚粉，制得的团聚粉；将团聚粉经高能火焰喷枪熔射，在熔射过程中生成空心陶瓷微珠，加热到1300℃，保温4h后随炉冷却，得到陶瓷微珠；所述碳酸钡、锌粉和高氯酸钾的质量比为1.2:4:1。
由以下方法制备：将工业废渣、石英砂、玻璃纤维、明矾、硝酸钾和玄武岩混合，加入1/2的水，500r/min搅拌均匀，继续加入钙粉、陶瓷微珠和环氧树脂，搅拌至粘稠，依次加入木质素磺酸盐减水剂、邻苯二甲酸二(2-乙基己)酯和丙二醇甲醚醋酸酯，继续搅拌，待冷却至室温后加入水泥熟料和1/2的水，持续搅拌30min制得建筑用高强度水泥。
实施例5
原料组成(重量份)：水泥熟料110份、工业废渣40份、聚羧酸减水剂7份、氯化石蜡3份、丙二醇丁醚1.5份、钙粉25份、石英砂20份、玻璃纤维13份、陶瓷微珠10份、环氧树脂40份、明矾23份、玄武岩12份、硝酸钾5份和水85份。
所述陶瓷微珠由以下方法制备：将碳酸钡、锌粉和高氯酸钾混合后分别球磨罐中，以无水乙醇为介质球磨6h后，经烘干、160℃碳化、粉碎、筛分制成团聚粉，制得的团聚粉；将团聚粉经高能火焰喷枪熔射，在熔射过程中生成空心陶瓷微珠，加热到1300℃，保温4h后随炉冷却，得到陶瓷微珠；所述碳酸钡、锌粉和高氯酸钾的质量比为1.2:4:1。
由以下方法制备：将工业废渣、石英砂、玻璃纤维、明矾、硝酸钾和玄武岩混合，加入1/2的水，500r/min搅拌均匀，继续加入钙粉、陶瓷微珠和环氧树脂，搅拌至粘稠，依次加入聚羧酸减水剂、氯化石蜡和丙二醇丁醚，继续搅拌，待冷却至室温后加入水泥熟料和1/2的水，持续搅拌30min制得建筑用高强度水泥。
测试例1
将本发明实施例1-5制备的建筑用高强度水泥进行性能测试，结果见表1。
表1性能测试结果表
组别 导热系数(W/m·K) 抗压强度(Mpa) 抗折强度(Mpa) 吸水率(％)
实施例1 0.07 55 42 3
实施例2 0.06 58 45 3
实施例3 0.05 62 48 3
实施例4 0.05 62 48 2
实施例5 0.04 65 49 2
由上表可知，本发明制备的筑用高强度水泥具有很高的强度：抗压强度在55-65Mpa之间，抗折强度在42-49Mpa之间，且吸水率低(2-3％),导热系数低(0.04-0.07W/m·K),因此，具有很好的隔热、保温、防水等性能。
本领域的技术人员在不脱离权利要求书确定的本发明的精神和范围的条件下，还可以对以上内容进行各种各样的修改。因此本发明的范围并不仅限于以上的说明，而是由权利要求书的范围来确定的。

Claims (10)

1.一种建筑用高强度水泥，其特征在于，由以下原料制备而成：水泥熟料、工业废渣、减水剂、增塑剂、成膜助剂、钙粉、石英砂、玻璃纤维、陶瓷微珠、环氧树脂、明矾、玄武岩、硝酸钾和水。
2.根据权利要求1所述一种建筑用高强度水泥，其特征在于，由以下原料按重量份制备而成：水泥熟料100-120份、工业废渣30-50份、减水剂5-10份、增塑剂1-5份、成膜助剂1-3份、钙粉20-30份、石英砂15-25份、玻璃纤维10-15份、陶瓷微珠5-15份、环氧树脂30-50份、明矾20-25份、玄武岩10-15份、硝酸钾2-7份和水70-100份。
3.根据权利要求2所述一种建筑用高强度水泥，其特征在于，由以下原料按重量份制备而成：水泥熟料105-115份、工业废渣35-45份、减水剂6-9份、增塑剂2-4份、成膜助剂1-2份、钙粉22-27份、石英砂17-22份、玻璃纤维11-14份、陶瓷微珠7-14份、环氧树脂35-45份、明矾22-24份、玄武岩11-13份、硝酸钾4-6份和水80-90份。
4.根据权利要求3所述一种建筑用高强度水泥，其特征在于，由以下原料按重量份制备而成：水泥熟料110份、工业废渣40份、减水剂7份、增塑剂3份、成膜助剂1.5份、钙粉25份、石英砂20份、玻璃纤维13份、陶瓷微珠10份、环氧树脂40份、明矾23份、玄武岩12份、硝酸钾5份和水85份。
5.根据权利要求1所述一种建筑用高强度水泥，其特征在于，所述陶瓷微珠由以下方法制备：将碳酸钡、锌粉和高氯酸钾混合后分别球磨罐中，以无水乙醇为介质球磨6h后，经烘干、160℃碳化、粉碎、筛分制成团聚粉，制得的团聚粉；将团聚粉经高能火焰喷枪熔射，在熔射过程中生成空心陶瓷微珠，加热到1300℃，保温4h后随炉冷却，得到陶瓷微珠；所述碳酸钡、锌粉和高氯酸钾的质量比为1.2:4:1。
6.根据权利要求1所述一种建筑用高强度水泥，其特征在于，所述减水剂选自聚羧酸减水剂、木质素磺酸盐减水剂、萘磺酸盐减水剂和干酪素中的一种。
7.根据权利要求1所述一种建筑用高强度水泥，其特征在于，所述成膜助剂选自乙二醇单乙醚、丙二醇丁醚、丙二醇甲醚醋酸酯中的一种或几种。
8.根据权利要求1所述一种建筑用高强度水泥，其特征在于，所述增塑剂选自氯化石蜡、邻苯二甲酸二(2-乙基己)酯、邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二正辛酯、邻苯二甲酸丁苄酯和环氧大豆油中的一种或几种。
9.根据权利要求1所述一种建筑用高强度水泥，其特征在于，所述工业废渣包括煤矸石、选矿废石、粉煤灰、高炉矿渣、电石渣和污泥。
10.根据权利要求1-9任一权利要求所述一种建筑用高强度水泥的制备方法，其特征在于，由以下方法制备：将工业废渣、石英砂、玻璃纤维、明矾、硝酸钾和玄武岩混合，加入1/2的水，500r/min搅拌均匀，继续加入钙粉、陶瓷微珠和环氧树脂，搅拌至粘稠，依次加入减水剂、增塑剂和成膜助剂，继续搅拌，待冷却至室温后加入水泥熟料和1/2的水，持续搅拌30min制得建筑用高强度水泥。
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