CN109678381A - 一种高抗蚀硅酸盐水泥早强剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高抗蚀硅酸盐水泥早强剂及其制备方法。其组成按重量份数计如下：石膏20～60份；生石灰10～20份；硫酸盐20～40份；醇胺类化合物10～30份；甲酸钙1～20份。将石膏、生石灰、硫酸盐、柠檬酸盐、甲酸钙按比例先在混料机内混合均匀，而后加入醇胺类化合物，共同在振动磨内粉磨，全部过筛后得到高抗蚀硅酸盐水泥早强剂。本发明是对于高抗蚀硅酸盐水泥体系进行针对性的设计，利用无机和有机协同作用机制，解决了现有高抗蚀硅酸盐水泥无针对性早强剂的问题。另外，本发明早强剂中不含氯离子等腐蚀性离子，对高抗蚀硅酸盐水泥的使用无影响，可以满足各种侵蚀环境和施工条件的需求。
Description
技术领域
本发明属于材料技术领域，具体涉及一种高抗蚀硅酸盐水泥早强剂及其制备方法。
背景技术
硅酸盐水泥熟料主要由硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙和铁铝酸四钙四种矿相组成。在普通硅酸盐水泥熟料中，硅酸三钙含量在60％左右，铝酸三钙含量在6％左右，这两种矿相在水化后生成的氢氧化钙、水化铝酸钙、水化硫铝酸钙等水化产物具有较差的热力学稳定性和耐侵蚀性，被证明难以适应于海洋、盐碱等一些侵蚀环境下的应用，极大地限制了硅酸盐水泥这一最为广泛大量生产水泥的使用。
针对普通硅酸盐水泥耐侵蚀差的问题，国内外学者提出在硅酸盐水泥熟料中严格限制硅酸三钙和铝酸三钙的含量，增大铁铝酸四钙这一抗侵蚀性能较强矿相的含量，来解决普通硅酸盐水泥耐侵蚀差的问题。公开号为CN106082724A，名称为“一种高早强、高抗蚀硅酸盐水泥及其制备方法”的发明专利，通过限制硅酸三钙在40％-50％，铝酸三钙在1％-3％，提高铁铝酸四钙到15％-25％，得到了一种高抗蚀硅酸盐水泥。但是，在高抗蚀硅酸盐水泥中，由于熟料矿物中硅酸三钙和铝酸三钙含量的大幅降低，也带来了高抗蚀硅酸盐水泥早期强度降低的负面影响，无法满足在冬季施工、紧急抢修或者预制生产中的需求。
早强剂是一种能加速硅酸盐水泥水化，显著提高硅酸盐水泥基材料早期强度，并且对后期强度发展无影响的外加剂。目前我国已开发出多类早强剂，有硫酸盐类、氯盐类、有机物类、碳酸盐类及复合类等，绝大多数早强剂都是针对普通硅酸盐水泥体系，特别是针对硅酸三钙和铝酸三钙具有较好的水化促进作用，但是对于高抗蚀硅酸盐水泥体系，上述早强剂的早强促进作用明显不足，不能很好地满足高抗蚀硅酸盐水泥的早强需求。因此，亟需针对高抗蚀硅酸盐水泥体系设计开发出针对性的早强剂种类。
发明内容
本发明目的在于提出一种高抗蚀硅酸盐水泥早强剂及其制备方法，通过促进高抗蚀硅酸盐水泥熟料主要组成矿相的水化速率，极大提高高抗蚀硅酸盐水泥的早期强度。
为达到上述目的，采用技术方案如下：
一种高抗蚀硅酸盐水泥早强剂，其组成按重量份数计如下：
石膏20～60份；生石灰10～20份；硫酸盐20～40份；醇胺类化合物10～30份。
一种高抗蚀硅酸盐水泥早强剂，其组成按重量份数计如下：
石膏20～60份；生石灰10～20份；硫酸盐20～40份；醇胺类化合物10～30份；柠檬酸盐1～20份。
一种高抗蚀硅酸盐水泥早强剂，其组成按重量份数计如下：
石膏20～60份；生石灰10～20份；硫酸盐20～40份；醇胺类化合物10～30份；甲酸钙1～20份。
一种高抗蚀硅酸盐水泥早强剂，其组成按重量份数计如下：
石膏20～60份；生石灰10～20份；硫酸盐20～40份；醇胺类化合物10～30份；柠檬酸盐1～20份；甲酸钙1～20份。
优化地，其组成按重量份数计如下：石膏25份；生石灰10份；硫酸盐30份；醇胺类化合物20份；柠檬酸盐10份；甲酸钙5份。
按上述方案，所述的硫酸盐为硫酸钠、硫酸钾、硫酸铝、硫酸镁中的一种或任意混合。
按上述方案，所述的醇胺类化合物为二乙醇胺、三乙醇胺、二乙烯三胺、三异丙醇胺、氨基乙基乙醇胺、聚乙烯醇磷酸铵、二乙醇单异丙醇胺中的一种或任意混合。
按上述方案，所述的柠檬酸盐为柠檬酸钾、柠檬酸钠、柠檬酸铝、柠檬酸钙、柠檬酸铝中的一种或任意混合。
上述高抗蚀硅酸盐水泥早强剂的制备方法，包括以下步骤：
将石膏、生石灰、硫酸盐、柠檬酸盐、甲酸钙按比例先在混料机内混合均匀，而后加入醇胺类化合物，共同在振动磨内粉磨，全部过筛后得到高抗蚀硅酸盐水泥早强剂。
本发明与现有技术相比，有益的技术效果是：
在高抗蚀硅酸盐水泥熟料体系中含有较多的铁铝酸四钙，本发明针对性的采用能够与铁铝酸四钙水化初期溶解出的铁离子形成络合物的醇胺类化合物，以此加速铁铝酸四钙的溶解，极大促进了铁铝酸四钙的早期水化；此外，所选用的生石灰和甲酸钙可以加快硅酸三钙和硅酸二钙的早期水化速率，柠檬酸盐和硫酸盐也可与加速铁铝酸钙反应，与铁铝酸钙的水化产物反应生成更加致密的水化产物，填充高抗蚀硅酸盐水泥熟料颗粒周围水化后留下的空隙，使得水泥石微结构更加致密从而提高强度。
本发明所得高抗蚀硅酸盐水泥早强剂使得高抗蚀硅酸盐水泥砂浆的3天抗压强度增长超过50％，抗折强度增长超过30％；对于普通硅酸盐水泥砂浆试件，掺入相同质量的高抗蚀硅酸盐水泥早强剂，3天抗压强度增长仅为20％，抗折强度增长仅为10％。
本发明是对于高抗蚀硅酸盐水泥体系进行针对性的设计，利用无机和有机协同作用机制，解决了现有高抗蚀硅酸盐水泥无针对性早强剂的问题。另外，本发明早强剂中不含氯离子等腐蚀性离子，对高抗蚀硅酸盐水泥的使用无影响，可以满足各种侵蚀环境和施工条件的需求。
具体实施方式
以下实施例进一步阐释本发明的技术方案，但不作为对本发明保护范围的限制。
实施例1
一种高抗蚀硅酸盐水泥早强剂，各组分及质量份数如下：石膏40份；生石灰20份；硫酸钠15份；硫酸铝5份；三乙醇胺5份；二乙醇单异丙醇胺10份；甲酸钙5份。
实施例2
一种高抗蚀硅酸盐水泥早强剂，各组分及质量份数如下：石膏20份；生石灰10份；硫酸钾20份；硫酸钠10份；硫酸铝10份；二乙烯三胺10份；三异丙醇胺10份。
实施例3
一种高抗蚀硅酸盐水泥早强剂，各组分及质量份数如下：石膏20份；生石灰10份；硫酸钠15份；硫酸镁5份；三异丙醇胺15份；氨基乙基乙醇胺10份；聚乙烯醇磷酸铵5份；柠檬酸钠10份；甲酸钙10份。
实施例4
一种高抗蚀硅酸盐水泥早强剂，各组分及质量份数如下：石膏25份；生石灰15份；硫酸铝10份；硫酸镁10份；二乙烯三胺10份；氨基乙基乙醇胺15份；二乙醇胺5份；柠檬酸钾5份；甲酸钙5份。
实施例5
一种高抗蚀硅酸盐水泥早强剂，各组分及质量份数如下：石膏30份；生石灰10份；硫酸钾10份；硫酸钠10份；三乙醇胺15份；二乙烯三胺10份；柠檬酸钙5份。
实施例6
一种高抗蚀硅酸盐水泥早强剂，各组分及质量份数如下：石膏35份；生石灰15份；硫酸钾10份；硫酸钠15份；三乙醇胺10份；氨基乙基乙醇胺10份；甲酸钙5份。
水胶比为0.5，胶砂比1:3，加入实施例3，4，5所得的早强剂成型水泥胶砂试件，早强剂与水泥的质量比为0.5:100，所用水泥选用普通硅酸盐水泥和高抗蚀硅酸盐水泥两种，按照GB/T17671-1999测试胶砂强度，测量值如下表1：
表1
从表1可看出，由于硅酸盐水泥熟料矿相组成的差别，各龄期的空白高抗蚀硅酸盐水泥砂浆强度均低于空白普通硅酸盐水泥砂浆强度。但是在加入实施例3、4、5制备的早强剂之后，高抗蚀硅酸盐水泥砂浆强度从3天开始，便超过普通硅酸盐水泥砂浆强度，并且一直保持较高的增长趋势，一直持续到28天。从强度增长率来看，在3天时，加入实施例3、4、5制备的早强剂的高抗蚀硅酸盐砂浆抗压强度相对于空白组超过50％，抗折强度相对于空白组超过30％，而加入实施例3、4、5制备的早强剂的普通硅酸盐砂浆抗压强度仅增长20％作用，抗折强度增加10％左右。这说明本发明所公开的早强剂组份中针对高抗蚀硅酸盐水泥具有更加显著的早期强度提升作用，而对于普通硅酸盐水泥效果一般。随着龄期的增长，强度增长率有所下降，到28天，对于高抗蚀硅酸盐水泥抗压强度降至20％左右，抗折强度降至10％左右，但均优于对于普通硅酸盐水泥的抗压强度和抗折强度的增长率，此外，后期强度的持续增长也保证了使用本发明早强剂的高抗蚀硅酸盐水泥基材料具有更加优异的长期耐久性能。
要说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。
Claims (9)
1.一种高抗蚀硅酸盐水泥早强剂，其特征在于组成按重量份数计如下：
石膏20～60份；生石灰10～20份；硫酸盐20～40份；醇胺类化合物10～30份。
2.一种高抗蚀硅酸盐水泥早强剂，其特征在于组成按重量份数计如下：
石膏20～60份；生石灰10～20份；硫酸盐20～40份；醇胺类化合物10～30份；柠檬酸盐1～20份。
3.一种高抗蚀硅酸盐水泥早强剂，其特征在于组成按重量份数计如下：
石膏20～60份；生石灰10～20份；硫酸盐20～40份；醇胺类化合物10～30份；甲酸钙1～20份。
4.一种高抗蚀硅酸盐水泥早强剂，其特征在于组成按重量份数计如下：
石膏20～60份；生石灰10～20份；硫酸盐20～40份；醇胺类化合物10～30份；柠檬酸盐1～20份；甲酸钙1～20份。
5.一种高抗蚀硅酸盐水泥早强剂，其特征在于组成按重量份数计如下：石膏25份；生石灰10份；硫酸盐30份；醇胺类化合物20份；柠檬酸盐10份；甲酸钙5份。
6.如权利要求1-5任一项所述高抗蚀硅酸盐水泥早强剂，其特征在于所述的硫酸盐为硫酸钠、硫酸钾、硫酸铝、硫酸镁中的一种或任意混合。
7.如权利要求1-5任一项所述高抗蚀硅酸盐水泥早强剂，其特征在于所述的醇胺类化合物为二乙醇胺、三乙醇胺、二乙烯三胺、三异丙醇胺、氨基乙基乙醇胺、聚乙烯醇磷酸铵、二乙醇单异丙醇胺中的一种或任意混合。
8.如权利要求2、4、5任一项所述高抗蚀硅酸盐水泥早强剂，其特征在于所述的柠檬酸盐为柠檬酸钾、柠檬酸钠、柠檬酸铝、柠檬酸钙、柠檬酸铝中的一种或任意混合。
9.权利要求2、4、5任一项所述高抗蚀硅酸盐水泥早强剂的制备方法，包括以下步骤：
将石膏、生石灰、硫酸盐、柠檬酸盐、甲酸钙按比例先在混料机内混合均匀，而后加入醇胺类化合物，共同在振动磨内粉磨，全部过筛后得到高抗蚀硅酸盐水泥早强剂。
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