CN112521049A - 一种提高硅酸盐水泥早期强度的助磨剂 - Google Patents

一种提高硅酸盐水泥早期强度的助磨剂 Download PDF

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王超
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    • C04B2103/52—Grinding aids; Additives added during grinding

Abstract

本发明公开了一种提高硅酸盐水泥早期强度的助磨剂，其包含以下重量份的原料：醇胺类化合物10‑30份、多元醇5‑20份、葡萄糖酸钠0.1‑3份、改性减水剂0.1‑3份、六偏磷酸钠0.5‑2份、酒石酸0.5‑3份、糖钙0.3‑3份、改性分散剂0.3‑1.5份、水20‑100份。将本发明的助磨剂添加到硅酸盐水泥中，对水泥有良好的助磨效果，明显降低水泥磨料的粒度，增加比表面积，进而增强硅酸盐水泥的早期强度。

Description

一种提高硅酸盐水泥早期强度的助磨剂
技术领域
本发明涉及建筑材料技术领域，尤其涉及一种能够提高硅酸盐水泥早期强度的助磨剂。
背景技术
水泥是一种最常用的建筑材料，被广泛应用于土木建筑、水力、国防等工程，水泥在加工过程中，需要用到磨机来磨成粉末，按照现有的水泥粉磨工艺，磨机仓内经常出现过粉磨现象，产生静电吸附包球现象，为解决该问题，通常会在水泥粉磨过程中加入助磨剂。
水泥助磨剂是在水泥熟料的粉磨过程中，加入少量的外加物质(液体或固体的物质)，能够显著提高粉磨效率降低能耗，而又不损害水泥性能的化学添加剂。
水泥助磨剂的应用与水泥工业其他的“节能减排”途径相比较，几乎不需要增加任何的固定资产投资，直接掺入后，经济效益相当可观。一方面，使用水泥助磨剂能够提高水泥磨机的台时产量，从而直接降低了粉磨电耗；另一方面，因水泥助磨剂还可以激发工业废渣的活性，降低水泥熟料的使用量，从而节省了因生产水泥熟料而造成的煤、电消耗，并降低了大气污染物的排放，提高了工业废渣的利用效率，使其资源化效率提高，在实现“节能”效果的同时，也达到了“减排”的目的。
硅酸盐水泥的主要水化产物如氢氧化钙、水化硫铝酸钙、C-S-H凝胶等在侵蚀环境中具有热力学不稳定性的特征，单采用普通水泥和调整水灰比的方法不能解决水泥基材料的强度等问题。
中国专利CN103771753A公开了一种水泥助磨剂，原料包括工业废液；醇胺类化合物；聚合多元醇；废糖渣；催化剂。用廉价且本急需要处理的工业废液和废糖渣等代替传统的原材料，不仅大大地降低了成本，而且同时能解决工业生产时产生的废液和废渣，更环保。
中国专利CN103553407A公开了一种水泥助磨剂的制备方法，将三异丙醇胺与水混合加热得到溶液A；将硅灰加入到十二烷基苯中，搅拌使其充分溶解得到溶液B；在搅拌条件下，依次向溶液A加入醋酸钠、溶液B、糖醚、乙二醇、三乙醇胺得到水泥助磨剂。该制备方法工艺简单，成本低廉，所得水泥助磨剂质量稳定，对水泥的性能有较好改善作用。
现有的助磨剂在使用过程中早强效果较差，因此为了满足早期强度，需要提供一种能够提高水泥早期强度且添加量低的水泥助磨剂。
发明内容
基于以上目的，本发明提供了一种提高硅酸盐水泥早期强度的助磨剂。该助磨剂添加到强度等级为42.5的硅酸盐水泥中对水泥进行粉磨，其3天抗压强度可达到24MPa以上，28天抗压强度可达49MPa以上。本发明的助磨剂极大提高了硅酸盐水泥早期强度。
本发明的助磨剂包含以下重量份的原料：
醇胺类化合物10-30份、多元醇5-20份、葡萄糖酸钠0.1-3份、改性减水剂0.1-3份、六偏磷酸钠0.5-2份、酒石酸0.5-3份、糖钙0.3-3份、改性分散剂0.3-1.5份、水20-100份；
优选的，所述助磨剂包括以下重量份的原料：
醇胺类化合物10-20份、多元醇5-10份、葡萄糖酸钠0.1-1.5份、改性减水剂0.1-2份、六偏磷酸钠0.5-2份、酒石酸1-3份、糖钙0.3-1份、改性分散剂1-1.5份、水30-50份。
优选的，所述醇胺类化合物为三乙醇胺、三异丙醇胺或乙醇胺中的任意一种。
优选的，所述醇胺类化合物为三乙醇胺。
优选的，所述多元醇为乙二醇、丙三醇、季戊四醇、三羟甲基乙烷中的一种或多种。
优选的，所述多元醇为乙二醇。
优选的，所述改性减水剂的制备方法如下：
(1)将丙氨酸溶于水中，调节温度为-20～10℃，滴加NaOH，在N2条件下加入丙烯酰氯，搅拌均匀，反应5-8h，蒸馏，过滤，得到化合物A；
(2)将烯丙基聚氧乙烯醚溶于水中，加热30～60℃溶解，加入过氧化氢和化合物A；
(3)将亚硫酸铵和三氯乙烯溶于水中，混合均匀，缓慢滴加入步骤(2)的溶液中，用氢氧化钠调节pH值6～8，得到改性减水剂。
优选的，所述改性分散剂的制备方法如下：
将亚硫酸氢钠溶于水中，搅拌溶解，升温至50-120℃，在溶液中缓慢滴加丙烯酸、过硫酸铵和丙烯酸酯，保持温度不变反应1-5h，得到改性分散剂。
优选的，所述提高硅酸盐水泥早期强度的助磨剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)将醇胺类化合物和酒石酸加入水中，加热到40-50℃，搅拌溶解；
(2)将多元醇、葡萄糖酸钠、改性减水剂、六偏磷酸钠加入步骤(1)的溶液中，搅拌均匀；
(3)将改性分散剂和糖钙加入步骤(2)的溶液中，混合均匀得到助磨剂。
将本发明的助磨剂以0.02-0.05wt％的比例加入到强度等级为42.5的硅酸盐水泥中，用磨机对水泥进行粉磨，测定助磨剂助磨性能和水泥性能。能有效提高硅酸盐水泥的早期强度。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明的助磨剂能够更显著的提高助磨剂的助磨效果。将本发明的助磨剂添加到硅酸盐水泥中，对水泥有良好的助磨效果，能够明显降低水泥磨料的粒度，增加比表面积，进而增强硅酸盐水泥的早期强度。本发明的助磨剂克服了传统水泥助磨剂或多或少存在的掺量大，价格昂贵，水泥质量和耐久性受影响的技术问题，具有制备方法简单，生产成本低廉，掺量低，助磨增强效果显著，使用安全环保的优点。
具体实施方式
下面给出的实施例拟对本发明作进一步说明。
实施例1
一种提高硅酸盐水泥早期强度的助磨剂所用改性减水剂，制备方法如下：
(1)将8.89g丙氨酸溶于100mL水中，调节温度为0℃，滴加NaOH调节pH值为8，在N2条件下加入9.05g丙烯酰氯，搅拌均匀，反应6h，蒸馏，过滤，得到化合物A；
(2)将50g烯丙基聚氧乙烯醚溶于50mL水中，加热到40℃溶解，加入10g过氧化氢和20g化合物A；
(3)将11.6g亚硫酸铵和13.2g三氯乙烯溶于50mL水中，混合均匀，缓慢滴加入步骤(2)的溶液中，用氢氧化钠调节pH值8，得到改性减水剂。
实施例2
一种提高硅酸盐水泥早期强度的助磨剂所用改性分散剂，制备方法如下：
将200g亚硫酸氢钠溶于500mL水中，搅拌溶解，升温至60℃，在溶液中缓慢滴加50g丙烯酸、20g过硫酸铵和75g丙烯酸酯，保持温度不变反应4h，得到改性分散剂。
应用实施例1制备的改性减水剂和实施例2制备的改性分散剂，制备水泥助磨剂，具体方法如实施例3-9。
实施例3
一种提高硅酸盐水泥早期强度的助磨剂，由以下重量份的原料构成：
三乙醇胺18份、乙二醇10份、葡萄糖酸钠1.3份、改性减水剂0.5份、六偏磷酸钠1份、酒石酸2份、改性分散剂0.7份、糖钙0.3份、水50份。
提高硅酸盐水泥早期强度的助磨剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)将三乙醇胺和酒石酸加入水中，加热到40-50℃，搅拌溶解；
(2)将乙二醇、葡萄糖酸钠、改性减水剂、六偏磷酸钠加入步骤(1)的溶液中，搅拌均匀；
(3)将改性分散剂和糖钙加入步骤(2)的溶液中，混合均匀得到助磨剂。
将上述助磨剂以0.02wt％的比例加入到强度等级为42.5的硅酸盐水泥中，用磨机对水泥进行粉磨，测试水泥的性能。
实施例4
一种提高硅酸盐水泥早期强度的助磨剂，由以下重量份的原料构成：
三乙醇胺18份、乙二醇5份、葡萄糖酸钠1.5份、改性减水剂0.3份、六偏磷酸钠1.2份、酒石酸1.5份、改性分散剂1份、糖钙0.5份、水30份。
提高硅酸盐水泥早期强度的助磨剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)将三乙醇胺和酒石酸加入水中，加热到40-50℃，搅拌溶解；
(2)将乙二醇、葡萄糖酸钠、改性减水剂、六偏磷酸钠加入步骤(1)的溶液中，搅拌均匀；
(3)将改性分散剂和糖钙加入步骤(2)的溶液中，混合均匀得到助磨剂。
将上述助磨剂以0.03wt％的比例加入到强度等级为42.5的硅酸盐水泥中，用磨机对水泥进行粉磨，测试水泥的性能。
实施例5
一种提高硅酸盐水泥早期强度的助磨剂，由以下重量份的原料构成：
三乙醇胺20份、丙三醇10份、葡萄糖酸钠1.3份、改性减水剂0.4份、六偏磷酸钠1.2份、酒石酸2份、改性分散剂2份、糖钙1份、水50份。
提高硅酸盐水泥早期强度的助磨剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)将三乙醇胺和酒石酸加入水中，加热到40-50℃，搅拌溶解；
(2)将丙三醇、葡萄糖酸钠、改性减水剂、六偏磷酸钠加入步骤(1)的溶液中，搅拌均匀；
(3)将改性分散剂和糖钙加入步骤(2)的溶液中，混合均匀得到助磨剂。
将上述助磨剂以0.04wt％的比例加入到强度等级为42.5的硅酸盐水泥中，用磨机对水泥进行粉磨，测试水泥的性能。
实施例6
一种提高硅酸盐水泥早期强度的助磨剂，由以下重量份的原料构成：
三乙醇胺18份、季戊四醇10份、葡萄糖酸钠1.3份、改性减水剂0.6份、六偏磷酸钠1.2份、酒石酸1.2份、改性分散剂1.5份、糖钙1份、水40份。
提高硅酸盐水泥早期强度的助磨剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)将三乙醇胺和酒石酸加入水中，加热到40-50℃，搅拌溶解；
(2)将季戊四醇、葡萄糖酸钠、改性减水剂、六偏磷酸钠加入步骤(1)的溶液中，搅拌均匀；
(3)将改性分散剂和糖钙加入步骤(2)的溶液中，混合均匀得到助磨剂。
将上述助磨剂以0.02wt％的比例加入到强度等级为42.5的硅酸盐水泥中，用磨机对水泥进行粉磨，测试水泥的性能。
实施例7
一种提高硅酸盐水泥早期强度的助磨剂，由以下重量份的原料构成：
三乙醇胺18份、三羟甲基乙烷10份、葡萄糖酸钠1.3份、改性减水剂0.4份、六偏磷酸钠1份、酒石酸1份、改性分散剂0.8份、糖钙0.8份、水50份。
提高硅酸盐水泥早期强度的助磨剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)将三乙醇胺和酒石酸加入水中，加热到40-50℃，搅拌溶解；
(2)将三羟甲基乙烷、葡萄糖酸钠、改性减水剂、六偏磷酸钠加入步骤(1)的溶液中，搅拌均匀；
(3)将改性分散剂和糖钙加入步骤(2)的溶液中，混合均匀得到助磨剂。
将上述助磨剂以0.05wt％的比例加入到强度等级为42.5的硅酸盐水泥中，用磨机对水泥进行粉磨，测试水泥的性能。
实施例8
一种提高硅酸盐水泥早期强度的助磨剂，由以下重量份的原料构成：
三异丙醇胺18份、乙二醇10份、葡萄糖酸钠1.3份、改性减水剂0.3份、六偏磷酸钠2份、酒石酸0.5份、改性分散剂1.5份、糖钙1份、水50份。
提高硅酸盐水泥早期强度的助磨剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)将三异丙醇胺和酒石酸加入水中，加热到40-50℃，搅拌溶解；
(2)将乙二醇、葡萄糖酸钠、改性减水剂、六偏磷酸钠加入步骤(1)的溶液中，搅拌均匀；
(3)将改性分散剂和糖钙加入步骤(2)的溶液中，混合均匀得到助磨剂。
将上述助磨剂以0.03wt％的比例加入到强度等级为42.5的硅酸盐水泥中，用磨机对水泥进行粉磨，测试水泥的性能。
实施例9
一种提高硅酸盐水泥早期强度的助磨剂，由以下重量份的原料构成：
乙醇胺18份、乙二醇10份、葡萄糖酸钠1.5份、改性减水剂0.4份、六偏磷酸钠1份、酒石酸3份、改性分散剂0.7份、糖钙0.3份、水30份。
提高硅酸盐水泥早期强度的助磨剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)将乙醇胺和酒石酸加入水中，加热到40-50℃，搅拌溶解；
(2)将乙二醇、葡萄糖酸钠、改性减水剂、六偏磷酸钠加入步骤(1)的溶液中，搅拌均匀；
(3)将改性分散剂和糖钙加入步骤(2)的溶液中，混合均匀得到助磨剂。
将上述助磨剂以0.03wt％的比例加入到强度等级为42.5的硅酸盐水泥中，用磨机对水泥进行粉磨，测试水泥的性能。
对比例
用磨机对强度等级为42.5的硅酸盐水泥进行粉磨，测试水泥的性能。
测定上述实施例3-9和对比例中各助磨剂助磨性能和水泥强度：
(1)比表面积：依照GB/T 8074《水泥比表面积测定方法勃氏法》测定；
(2)强度：依照GB/T 17671《水泥胶砂强度检验方法(ISO法)》测定。
测试结果见表1。
表1
Figure BDA0002834542180000071
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种提高硅酸盐水泥早期强度的助磨剂，其特征在于，包括以下重量份的原料：
醇胺类化合物10-30份、多元醇5-20份、葡萄糖酸钠0.1-3份、改性减水剂0.1-3份、六偏磷酸钠0.5-2份、酒石酸0.5-3份、糖钙0.3-3份、改性分散剂0.3-1.5份、水20-100份。
2.根据权利要求1所述的提高硅酸盐水泥早期强度的助磨剂，其特征在于，所述助磨剂包括以下重量份的原料：
醇胺类化合物10-20份、多元醇5-10份、葡萄糖酸钠0.1-1.5份、改性减水剂0.1-2份、六偏磷酸钠0.5-2份、酒石酸1-3份、糖钙0.3-1份、改性分散剂1-1.5份、水30-50份。
3.根据权利要求1或2所述的提高硅酸盐水泥早期强度的助磨剂，其特征在于，所述醇胺类化合物为三乙醇胺、三异丙醇胺或乙醇胺中的任意一种。
4.根据权利要求3所述的提高硅酸盐水泥早期强度的助磨剂，其特征在于，所述醇胺类化合物为三乙醇胺。
5.根据权利要求1或2所述的提高硅酸盐水泥早期强度的助磨剂，其特征在于，所述多元醇为乙二醇、丙三醇、季戊四醇、三羟甲基乙烷中的一种或多种。
6.根据权利要求5所述的提高硅酸盐水泥早期强度的助磨剂，其特征在于，所述多元醇为乙二醇。
7.根据权利要求1或2所述的提高硅酸盐水泥早期强度的助磨剂，其特征在于，所述改性减水剂的制备方法如下：
(1)将丙氨酸溶于水中，调节温度为-20～10℃，滴加NaOH，在N2条件下加入丙烯酰氯，搅拌均匀，反应5-8h，蒸馏，过滤，得到化合物A；
(2)将烯丙基聚氧乙烯醚溶于水中，加热30～60℃溶解，加入过氧化氢和化合物A；
(3)将亚硫酸铵和三氯乙烯溶于水中，混合均匀，缓慢滴加入步骤(2)的溶液中，用氢氧化钠调节pH值6～8，得到改性减水剂。
8.根据权利要求1或2所述的提高硅酸盐水泥早期强度的助磨剂，其特征在于，所述改性分散剂的制备方法如下：
将亚硫酸氢钠溶于水中，搅拌溶解，升温至50-120℃，在溶液中缓慢滴加丙烯酸、过硫酸铵和丙烯酸酯，保持温度不变反应1-5h，得到改性分散剂。
9.根据权利要求1或2所述提高硅酸盐水泥早期强度的助磨剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将醇胺类化合物和酒石酸加入水中，加热到40-50℃，搅拌溶解；
(2)将多元醇、葡萄糖酸钠、改性减水剂、六偏磷酸钠加入步骤(1)的溶液中，搅拌均匀；
(3)将改性分散剂和糖钙加入步骤(2)的溶液中，混合均匀得到助磨剂。
10.根据权利要求1或2所述的提高硅酸盐水泥早期强度的助磨剂的应用，其特征在于，将所述助磨剂以0.02-0.05wt％的比例加入到硅酸盐水泥中，用磨机对水泥进行粉磨。
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