CN109665737B - 一种用于硫铝酸盐水泥的纳米水泥石早强减水剂 - Google Patents

一种用于硫铝酸盐水泥的纳米水泥石早强减水剂 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种用于硫铝酸盐水泥的纳米水泥石早强减水剂，是取硅酸盐水泥120～150份，去离子水450～580份，分散助磨剂300～400份和硅酸盐水泥质量8～10倍的氧化锆研磨体同时倒入行星式球磨罐中，密封固定在行星式球磨机内，使用工业空冷机控制球磨机内温度稳定在20℃，研磨至中值粒径为200～250nm，有效固含量为15～19％，所得的用于硫铝酸盐水泥的纳米水泥石早强减水剂。本发明按2～4％的掺量掺入硫铝酸盐水泥，能增大早期强度和缩短硬化时间，对后期强度无影响。本发明能稳定保存、工艺流程简单、早强效果明显、适合大规模生产；能满足隧道房屋止水堵漏、道路抢修、海港工程等特殊工程的需要。

Description

一种用于硫铝酸盐水泥的纳米水泥石早强减水剂
技术领域
本发明涉及混凝土外加剂领域，具体涉及一种用于硫铝酸盐水泥的纳米水泥石早强减水剂。
背景技术
硫铝酸盐水泥由我国在二十世纪70年代发明，它区别于硅酸盐水泥的地方之一是它主要矿物相为无水硫铝酸钙和硅酸二钙，大量无水硫铝酸钙的存在使得水化3d的硫铝酸盐水泥强度可相当于同标号硅酸盐水泥的28d强度，其3d抗压强度可达50~70MPa，正是由于它的这种超早强快硬特性，硫铝酸盐水泥被应用于建筑工程（尤其是冬季施工工程）、紧急抢修抢建工程等。由于硫铝酸盐水泥的种种特性及其应用没有硅酸盐水泥广泛，一般与其专用的几种外加剂配合使用，工业和研究领域在不同外加剂对硫铝酸盐水泥的作用上也研究甚少。本发明研究了一种用于硫铝酸盐水泥的早强剂，在硫铝酸盐水泥的高早期强度和快速凝结的基础上，进一步增大其早期强度和缩短硬化时间，来满足一些特殊工程（如隧道房屋止水堵漏、道路抢修、海港工程）的需要，作为硫铝酸盐水泥外加剂的重要补充。
如CN108439840A公开了一种无氯混凝土早强剂，属于混凝土早强剂技术领域，本发明采用多种无机早强剂，纳米硅粉、纳米Ca(NO3)2、水泥石、尿素和乙醇复合作为早强剂的基体，并添加聚羧酸减水剂和烷基苯磺酸盐引气剂，早强剂基体中将纳米材料和晶胚物质相结合，在保证各成分性能叠加的基础上，晶胚物质的填入，具有降低水化产物析出的能力障碍，促进水化产物的析出，提高早起强度，纳米材料的微结构具有改善混凝土材料的微观结构，提升材料力学性能，减小混凝土的流动性，缩短凝结时间，提高早期强度。
发明内容
本发明的目的是针对上述现状，旨在提供一种能增大早期强度和缩短硬化时间，能稳定保存、工艺流程简单的低熟料水泥浆的用于硫铝酸盐水泥的纳米水泥石早强减水剂。
本发明目的的实现方式为，一种用于硫铝酸盐水泥的纳米水泥石早强减水剂，是将纳米水泥石早强剂质量份数按1000份计，取硅酸盐水泥120～150份，去离子水450～580份，分散助磨剂300～400份和硅酸盐水泥质量8～10倍的氧化锆研磨体同时倒入行星式球磨罐中，行星式球磨罐密封固定在行星式球磨机内，控制球磨机内温度稳定在20℃，研磨至中值粒径为200～250nm，有效固含量为15～19%，得用于硫铝酸盐水泥的纳米水泥石早强减水剂；
所述分散助磨剂是将聚羧酸减水剂、甲酸钙、硝酸铝、三乙醇胺按质量比3-5:1:1-2:1加水混合所制成的，质量分数为10%的分散助磨剂；
所述氧化锆研磨体是由各种粒径的研磨球混合而成的研磨体；所述研磨球的直径与质量比为：5mm:3mm: 1mm: 0.5mm=2:4:3:1。
用于硫铝酸盐水泥的纳米水泥石早强减水剂的使用方法，将用于硫铝酸盐水泥的纳米水泥石早强减水剂按2-4%的掺量掺入硫铝酸盐水泥，硫铝酸盐水泥的12h、1d净浆强度分别提高400%和150%以上，且对后期强度无影响。
本发明使用硅酸盐水泥（PI水泥）作为主要原料，用适量的聚羧酸减水剂使其在水中充分分散，并利用有机醇胺类物质促进水泥的表面离子溶出，使其在研磨过程中一边物理破碎，一边充分水化，最终制成具有纳米尺寸的水泥石早强减水剂，其中的纳米水泥石经过完全的水化，自身不具备水硬性，但是由于其纳米尺寸效应以及其提供的碱性环境，有利于硫铝酸盐水泥的早期水化，因此具有良好的早强作用。
本发明在提高硫铝酸盐水泥的早期强度和快速凝结的基础上，进一步增大其早期强度和缩短硬化时间，来满足一些特殊工程，如隧道房屋止水堵漏、道路抢修、海港工程的需要，可作为硫铝酸盐水泥外加剂的重要补充；纳米水泥石早强减水剂不易分层，能够稳定保存，本发明工艺流程简单，早强效果明显、适合大规模生产
具体实施方式
本发明取硅酸盐水泥120-150份，去离子水450-580份，分散助磨剂300-400份和硅酸盐水泥质量8-10倍的氧化锆研磨体同时倒入行星式球磨罐中，密封固定在行星式球磨机内，使用工业空冷机控制球磨机内温度稳定在20℃，采用激光粒度分析仪器，每20min测试一次粒径分布规律，直至研磨至中值粒径为200-250nm，其有效固含量为15-19%，得硫铝酸盐水泥的纳米水泥石早强减水剂。
所述分散助磨剂是将聚羧酸减水剂（PCE）、甲酸钙（Ca(HCOO)2）、硝酸铝（Al(NO3)3）、三乙醇胺（TEA）按质量比3-5:1:1-2:1加水混合，制成质量分数为10%的分散助磨剂。
所述行星式球磨内加入氧化锆研磨体，所述氧化锆研磨体是由各种粒径的研磨球混合而成的研磨体；所述研磨球的直径与质量比为：5mm:3mm: 1mm: 0.5mm=2:4:3:1。
将用于硫铝酸盐水泥的纳米水泥石早强减水剂按2-4%的掺量掺入到硫铝酸盐水泥中，测试硫铝酸盐水泥净浆强度，与不加纳米水泥石早强减水剂的硫铝酸盐水泥的空白样进行对比，实验方法参照GB8076-2008，加用于硫铝酸盐水泥的纳米水泥石早强减水剂的硫铝酸盐水泥12h、1d净浆强度分别提高400%和150%以上，且对后期强度无影响。
下面用具体实施例详述本发明。
实施例1、纳米水泥石早强剂质量份数按1000份计，取硅酸盐水泥120份，去离子水580份，分散助磨剂300份和硅酸盐水泥质量8倍的氧化锆研磨体同时倒入行星式球磨罐中，行星式球磨罐密封固定在行星式球磨机内，控制球磨机内温度稳定在20℃，研磨至中值粒径为210nm，有效固含量为15%，得硫铝酸盐水泥的纳米水泥石早强减水剂；
所述分散助磨剂是将聚羧酸减水剂、甲酸钙、硝酸铝、三乙醇胺按质量比3:1:1:1加水混合所制成得，质量分数为10%的分散助磨剂；
所述氧化锆研磨体是由各种粒径的研磨球混合而成的研磨体；所述研磨球的直径与质量比为：5mm:3mm: 1mm: 0.5mm=2:4:3:1。
由本实施例制备的纳米水泥石早强减水剂按2%的掺量掺入到硫铝酸盐水泥中，参照GB8076-2008标准测试，12h强度增长率420%、1d强度增长率180%、28d强度增长率5%。
实施例2、纳米水泥石早强剂质量份数按1000份计，取硅酸盐水泥120份，去离子水560份，分散助磨剂320份和硅酸盐水泥质量8倍的氧化锆研磨体同时倒入行星式球磨罐中，行星式球磨罐密封固定在行星式球磨机内，控制球磨机内温度稳定在20℃，研磨至中值粒径为250nm，有效固含量为15.2%，得硫铝酸盐水泥的纳米水泥石早强减水剂。
所述分散助磨剂是将聚羧酸减水剂、甲酸钙、硝酸铝、三乙醇胺按质量比3:1:2:1加水混合所制成得，质量分数为10%的分散助磨剂；
所述氧化锆研磨体是由各种粒径的研磨球混合而成的研磨体；所述研磨球的直径与质量比为：5mm:3mm: 1mm: 0.5mm=2:4:3:1。
由本实施例制备的纳米水泥石早强减水剂按2%的掺量掺入到硫铝酸盐水泥中，参照GB8076-2008标准测试，12h强度增长率400%、1d强度增长率192%、28d强度增长率3%。
实施例3、纳米水泥石早强剂质量份数按1000份计，取硅酸盐水泥130份，去离子水530份，分散助磨剂340份和硅酸盐水泥质量9倍的氧化锆研磨体同时倒入行星式球磨罐中，行星式球磨罐密封固定在行星式球磨机内，控制球磨机内温度稳定在20℃，研磨至中值粒径为220nm，有效固含量为16.4%，得硫铝酸盐水泥的纳米水泥石早强减水剂。
所述分散助磨剂是将聚羧酸减水剂、甲酸钙、硝酸铝、三乙醇胺按质量比4:1:1:1加水混合所制成得，质量分数为10%的分散助磨剂。
所述氧化锆研磨体是由各种粒径的研磨球混合而成的研磨体；所述研磨球的直径与质量比为：5mm:3mm: 1mm: 0.5mm=2:4:3:1。
由本实施例制备的纳米水泥石早强减水剂按3%的掺量掺入到硫铝酸盐水泥中，参照GB8076-2008标准测试，12h强度增长率530%、1d强度增长率160%、28d强度增长率-2%。
实施例4、纳米水泥石早强剂质量份数按1000份计，取硅酸盐水泥140份，去离子水500份，分散助磨剂360份和硅酸盐水泥质量9倍的氧化锆研磨体同时倒入行星式球磨罐中，行星式球磨罐密封固定在行星式球磨机内，控制球磨机内温度稳定在20℃，研磨至中值粒径为220nm，有效固含量为17.6%，得硫铝酸盐水泥的纳米水泥石早强减水剂。
所述分散助磨剂是将聚羧酸减水剂、甲酸钙、硝酸铝、三乙醇胺按质量比4:1:2:1加水混合所制成得，质量分数为10%的分散助磨剂。
所述氧化锆研磨体是由各种粒径的研磨球混合而成的研磨体；所述研磨球的直径与质量比为：5mm:3mm: 1mm: 0.5mm=2:4:3:1。
由本实施例制备的纳米水泥石早强减水剂按3%的掺量掺入到硫铝酸盐水泥中，参照GB8076-2008标准测试，12h强度增长率500%、1d强度增长率175%、28d强度增长率10%。
实施例5、纳米水泥石早强剂质量份数按1000份计，取硅酸盐水泥150份，去离子水470份，分散助磨剂380份和硅酸盐水泥质量10倍的氧化锆研磨体同时倒入行星式球磨罐中，密封固定在行星式球磨机内，控制球磨机内温度稳定在20℃，研磨至中值粒径为230nm，有效固含量为18.8%，得硫铝酸盐水泥的纳米水泥石早强减水剂；
所述分散助磨剂是将聚羧酸减水剂、甲酸钙、硝酸铝、三乙醇胺按质量比5:1:1:1加水混合所制成得，质量分数为10%的分散助磨剂。
所述氧化锆研磨体是由各种粒径的研磨球混合而成的研磨体；所述研磨球的直径与质量比为：5mm:3mm: 1mm: 0.5mm=2:4:3:1。
由本实施例制备的纳米水泥石早强减水剂按4%的掺量掺入到硫铝酸盐水泥中，参照GB8076-2008标准测试，12h强度增长率510%、1d强度增长率167%、28d强度增长率-8%。
实施例6、纳米水泥石早强剂质量份数按1000份计，取硅酸盐水泥150份，去离子水450份，分散助磨剂400份和硅酸盐水泥质量10倍的氧化锆研磨体同时倒入行星式球磨罐中，密封固定在行星式球磨机内，控制球磨机内温度稳定在20℃，研磨至中值粒径为200nm，有效固含量为19%，得硫铝酸盐水泥的纳米水泥石早强减水剂。
所述分散助磨剂是将聚羧酸减水剂、甲酸钙、硝酸铝、三乙醇胺按质量比5:1:2:1加水混合所制成得，质量分数为10%的分散助磨剂。
所述氧化锆研磨体是由各种粒径的研磨球混合而成的研磨体；所述研磨球的直径与质量比为：5mm:3mm: 1mm: 0.5mm=2:4:3:1。
由本实施例制备的纳米水泥石早强减水剂按4%的掺量掺入到硫铝酸盐水泥中，参照GB8076-2008标准测试，12h强度增长率570%、1d强度增长率174%、28d强度增长率-11%。

Claims (3)

1.一种用于硫铝酸盐水泥的纳米水泥石早强减水剂，其特征在于：是将纳米水泥石早强剂质量份数按1000份计，取硅酸盐水泥120～150份，去离子水450～580份，分散助磨剂300～400份和硅酸盐水泥质量8～10倍的氧化锆研磨体同时倒入行星式球磨罐中，行星式球磨罐密封固定在行星式球磨机内，控制球磨机内温度稳定在20℃，研磨至中值粒径为200～250nm，有效固含量为15～19％，得用于硫铝酸盐水泥的纳米水泥石早强减水剂；
所述分散助磨剂是将聚羧酸减水剂、甲酸钙、硝酸铝、三乙醇胺按质量比3-5:1:1-2:1加水混合所制成的，质量分数为10％的分散助磨剂；
所述氧化锆研磨体是由各种粒径的研磨球混合而成的研磨体；所述研磨球的直径与质量比为：5mm:3mm:1mm:0.5mm＝2:4:3:1。
2.根据权利要求1所述的一种用于硫铝酸盐水泥的纳米水泥石早强减水剂，其特征在于：使用工业空冷机控制行星式球磨机内温度稳定在20℃，采用激光粒度分析仪器，每20min测试一次粒径分布规律，直至中值粒径为200～250nm。
3.权利要求1所述的一种用于硫铝酸盐水泥的纳米水泥石早强减水剂的使用方法，其特征在于：将用于硫铝酸盐水泥的纳米水泥石早强减水剂按2～4％的掺量掺入硫铝酸盐水泥中。
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