CN114702259B - 一种解决超细粉在混凝土中应用问题的液体粉磨调节剂 - Google Patents

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Abstract

针对超细粉应用于混凝土中出现流动性、粘聚性等和易性差问题，本发明提供了一种解决超细粉在混凝土中应用问题的液体粉磨调节剂，其制备方法为：以三异丙醇胺、浓硫酸和催化剂为原料进行反应，制备改性三异丙醇胺；将改性三异丙醇胺、二乙二醇、三萜皂苷和水混合，搅拌均匀，制备液体粉磨调节剂。在超细粉粉磨过程中加入液体粉磨调节剂，不仅能够提产降耗，并且能有效的将超细粉颗粒均匀分散在混凝土中，提高混凝土的匀质性，降低混凝土粘度，提高流动性能和强度，改善超细粉在混凝土中的应用性能。

Description

一种解决超细粉在混凝土中应用问题的液体粉磨调节剂
技术领域
本发明涉及一种解决超细粉在混凝土应用中出现流动性、粘聚性等和易性差问题的液体粉磨调节剂及其制备方法，属于建材化学技术领域。
背景技术
受国家环保压力影响，近年来熟料供应紧张，水泥价格持续上涨，同时粉磨站直径3.2m以下球磨机设备大量淘汰并闲置，越来越多的粉磨站企业采用闲置磨机利用工业固废材料生产超细粉，即将矿渣粉、粉煤灰、钢渣粉、锂渣粉、石粉等材料按照一定比例复配，粉磨制备超细粉，制备的超细粉比表面积控制700m2/kg左右，应用于混凝土中代替价格较高的水泥。超细粉具有高细度、高活性等优异性能，对企业来说能够大大降低混凝土成本，减轻企业成本压力，对社会来说，降低碳排放，对环保有力，已经得到广泛认可和应用。
超细粉本身颗粒较小，短时间内在混凝土应用中难以完全分散开，存在粘聚性、流动性等和易性差问题，以及强度波动大的问题，难以发挥出超细粉本身的性能。现有超细粉在混凝土中应用，等量代替混凝土配比中的PO42.5水泥，用量80-100公斤/方，降低砂率、提高外加剂和水的用量，相对基准混凝土，超细粉在混凝土中匀质性差，造成混凝土强度降低，混凝土粘度大造成坍落度损失大，流动性差导致泵送过程随意加水，混凝土质量难以控制，难以发挥出超细粉本身的特性。
为保证超细粉在混凝土中的应用，商混站针对超细粉一方面采用单独购买良好级配的骨料，另一方面对混凝土外加剂进行调整，再者增加混凝土配比用水量方式，但以上方式难以从根本上解决超细粉在混凝土中的应用问题。
发明内容
针对超细粉应用于混凝土中出现流动性、粘聚性等和易性差问题，本发明制备一种解决超细粉在混凝土中应用问题的液体粉磨调节剂，在超细粉粉磨过程中加入，不仅能够提产降耗，并且能有效的将超细粉颗粒均匀分散在混凝土中，提高混凝土的匀质性，降低混凝土粘度，提高流动性能和强度，改善超细粉在混凝土中的应用性能。
本发明的技术方案是：一种解决超细粉在混凝土中应用问题的液体粉磨调节剂，其特征是，
(1)以三异丙醇胺、浓硫酸和催化剂为原料进行反应，制备改性三异丙醇胺；
(2)将改性三异丙醇胺、二乙二醇、三萜皂苷和水混合，搅拌均匀，制备液体粉磨调节剂。
上述步骤(1)的三异丙醇胺采用浓度为85％工业级三异丙醇胺(液体)；三异丙醇胺与浓硫酸的摩尔比1:(2.8-3.2)。
上述步骤(1)的催化剂为对甲基苯磺酸、烯丙基磺酸钠或甲基丙烯磺酸钠中的任一种，使用量为三异丙醇胺质量的1-2％，使用时配制成40-60％的水溶液。
上述步骤(1)具体为：反应容器中加入85％工业级三异丙醇胺，滴加浓硫酸和催化剂的水溶液，采用循环冷却水降温，控制反应温度80℃以下进行反应2-3h，反应完毕后得到改性三异丙醇胺。
上述步骤(2)中改性三异丙醇胺、二乙二醇、三萜皂苷和水的质量比为(40-50):(5-10):(0.1-0.3):(40-50)。
上述液体粉磨调节剂的使用方法为：在超细粉的粉磨过程中直接采用流量计添加粉磨调节剂，粉磨后获得的超细粉直接用于混凝土中代替部分水泥使用，解决超细粉在混凝土应用中和易性差问题，液体粉磨调节剂的掺加量为超细粉质量的0.2-0.5％。掺入后，可提高球磨机台时15％左右，对于3.2m的磨机台时由60吨提高到69吨。
上述超细粉为：矿渣粉、粉煤灰、钢渣粉、锂渣粉、石粉等材料按照一定比例复配，粉磨制备的超细粉。
本发明的原理为：三异丙醇胺分子结构上接枝颗粒分散性极强以及与混凝土外加剂适应性强的SO4 2-基团，得到分散性强、激发作用强的官能团，有效的将超细粉颗粒均匀的分散在混凝土中，同时弥补三异丙醇胺在早期强度作用小的缺陷，另外在此基础上增加二乙二醇后，提高了混凝土的流动性能，改善超细粉混凝土的粘度，进而提高混凝土的强度。
本发明的技术效果是：
1.超细粉在混凝土中直接代替部分水泥应用，不需要调整混凝土配比中其它原材料(水、减水剂等)的用量，简单易操作；
2.采用液体粉磨调节剂后生产的超细粉应用于混凝土，相比不使用液体粉磨调节剂的超细粉，其工作性能和强度明显提高，混凝土粘度明显降低，相对基准混凝土(不使用超细粉)，其工作性能和强度略有提高，混凝土粘度略有下降。
3.在解决超细粉在混凝土中应用问题(流动性、粘聚性等和易性差问题)的同时，提高了台时(提高幅度15％左右)，节约电耗。
4.本发明液体粉磨调节剂的制备方法简单，应用方法更简单，在复合超细粉的粉磨过程中直接采用流量计添加即可。
具体实施方式
以下结合实施例来说明其效果。
实施例1
(1)制备改性三异丙醇胺
反应釜中加入85％工业级三异丙醇胺，滴加浓硫酸和50％对甲基苯磺酸水溶液，采用循环冷却水降温，控制反应温度80℃以下进行反应2.5h，反应完毕后得到改性三异丙醇胺；其中，三异丙醇胺与浓硫酸的摩尔比1:3，对甲基苯磺酸用量为85％工业级三异丙醇胺质量的1.5％；
(2)制备液体粉磨调节剂
采用步骤(1)制备的改性三异丙醇胺、二乙二醇、三萜皂苷、水，按照质量百分比45:5:0.3:49.7，搅拌均匀制备液体粉磨调节剂；上述改性三异丙醇胺的质量计算时以干物质计(扣除其水分含量)，下同。
(3)与超细粉的原料一起球磨
采用直径3.8m的球磨机粉磨，超细粉为矿渣粉与钢渣粉两种材料按质量比6:4复合后入磨粉磨，出磨超细粉比表面积680m2/kg，粉磨调节剂的掺加量为超细粉质量的0.5％，经过粉磨对比，球磨机的台时由70吨提高到到83吨，提高台时15.7％。
(4)将超细粉掺入混凝土
按照C30高性能混凝土配比应用如下：试配试验按照JGJ55-2011《普通混凝土配合比设计规程》、GB/T50081《普通混凝土力学性能试验方法标准》、GB/T50080《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》进行测试。试验例和对比例的原料配比及制备的混凝土的性能指标如表1所示，备注：(1)超细粉的配比为：60％矿渣粉+40％钢渣粉，比表面积680m2/kg，本发明中粉磨调节剂的掺加量0.5％，在用方式中超细粉无粉磨调节剂；(2)在用方式是目前超细粉在混凝土中的应用方式，需要降低砂率，提高用水量以及减水剂(聚羧酸减水剂)的用量；本发明应用方式是采用粉磨调节剂生产的超细粉在混凝土中应用；(3)混凝土粘度采用混凝土的倒提时间测试。
表1试验例和对比例的原料配比及制备的混凝土的性能指标
Figure BDA0003649910050000031
从表1的实验结果可以看出：(1)采用超细粉目前应用方式，7d和28d强度以及混凝土工作性能低于基准混凝土；(2)采用粉磨调节剂生产的超细粉，初始工作性能和2h后坍落度损失明显改善，并且强度比在用方式的应用性能有了明显提高；(3)从混凝土倒提时间上，采用粉磨调节剂生产的超细粉，倒提时间明显缩短，说明混凝土的粘度明显降低。
实施例2
(1)制备改性三异丙醇胺
反应釜中加入85％工业级三异丙醇胺，滴加浓硫酸和50％烯丙基磺酸钠水溶液，采用循环冷却水降温，控制反应温度80℃以下进行反应3h，反应完毕后得到改性三异丙醇胺；其中，三异丙醇胺与浓硫酸的摩尔比1:3，烯丙基磺酸钠用量为85％工业级三异丙醇胺质量的2.0％；
(2)制备液体粉磨调节剂
采用步骤(1)制备的改性三异丙醇胺、二乙二醇、三萜皂苷、水；按照质量百分比50:4.5:0.3:45.2，搅拌均匀制备液体粉磨调节剂。
(3)与超细粉的原料一起球磨
采用直径3.8m的球磨机粉磨，超细粉为矿渣粉与二级粉煤灰两种材料按质量比5:5复合入磨粉磨，出磨超细粉比表面积700m2/kg，粉磨调节剂的掺加量为超细粉质量的0.28％，经过粉磨对比，球磨机的台时由75吨提高到到86吨，提高台时12.8％。
(4)将超细粉掺入混凝土
按照C40高性能混凝土配比应用如下：试配试验按照JGJ55-2011《普通混凝土配合比设计规程》、GB/T50081《普通混凝土力学性能试验方法标准》、GB/T50080《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》进行测试。试验例和对比例的原料配比及制备的混凝土的性能指标如表2所示，备注：(1)超细粉的配比为：50％矿渣粉+50％二级粉煤灰，比表面积700m2/kg，本发明中粉磨调节剂的掺加量0.28％，在用方式中超细粉无粉磨调节剂；(2)在用方式是目前超细粉在混凝土中的应用方式，需要降低砂率，提高用水量以及减水剂(聚羧酸减水剂)的用量；本发明应用方式是采用粉磨调节剂生产的超细粉在混凝土中应用；(3)混凝土粘度采用混凝土的倒提时间测试。
表2试验例和对比例的原料配比及制备的混凝土的性能指标
Figure BDA0003649910050000041
Figure BDA0003649910050000051
从表2的实验结果可以看出：(1)采用超细粉目前应用方式，7d和28d强度以及混凝土工作性能低于基准混凝土，尤其是2h坍落度损失明显；(2)采用粉磨调节剂生产的超细粉，初始工作性能和2h后坍落度损失明显改善，并且强度比在用方式超细粉的应用性能有了明显提高；(3)从混凝土倒提时间上，采用粉磨调节剂生产的复配超细粉，倒提时间明显缩短，说明混凝土的粘度明显降低。
实施例3
(1)制备改性三异丙醇胺
反应釜中加入85％工业级三异丙醇胺，滴加浓硫酸和50％甲基丙烯磺酸钠水溶液，采用循环冷却水降温，控制反应温度80℃以下进行反应2h，反应完毕后得到改性三异丙醇胺；其中三异丙醇胺与浓硫酸的摩尔比1:3，甲基丙烯磺酸钠用量为85％工业级三异丙醇胺质量的1.8％；
(2)制备液体粉磨调节剂
采用步骤(1)制备的改性三异丙醇胺、二乙二醇、三萜皂苷、水；按照质量百分比48:8:7.2:0.4:43.6，搅拌均匀制备液体粉磨调节剂。
(3)与超细粉的原料一起球磨
采用直径3.8m的球磨机粉磨，超细粉为钢渣粉与二级粉煤灰两种材料按质量比5:5复合入磨粉磨，出磨超细粉比表面积600m2/kg，粉磨调节剂的掺加量为超细粉质量的0.25％，经过粉磨对比，球磨机的台时由53吨提高到到63吨，提高台时15.8％。
(4)将超细粉掺入混凝土
按照C45高性能混凝土配比应用如下：试配试验按照JGJ55-2011《普通混凝土配合比设计规程》、GB/T50081《普通混凝土力学性能试验方法标准》、GB/T50080《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》进行测试。试验例和对比例的原料配比及制备的混凝土的性能指标如表3所示，备注：(1)超细粉的配比为：50％钢渣粉+50％二级粉煤灰，比表面积600m2/kg，本发明中粉磨调节剂的掺加量0.25％，在用方式中超细粉无粉磨调节剂；(2)在用方式是目前超细粉在混凝土中的应用方式，需要降低砂率，提高用水量以及减水剂(聚羧酸减水剂)的用量；本发明应用方式是采用粉磨调节剂生产的超细粉在混凝土中应用；(3)混凝土粘度采用混凝土的倒提时间测试。
表3试验例和对比例的原料配比及制备的混凝土的性能指标
Figure BDA0003649910050000061
从表3的实验结果可以看出：(1)采用超细粉目前应用方式，7d和28d强度以及混凝土工作性能低于基准混凝土，尤其是2h坍落度损失明显；(2)采用粉磨调节剂生产的超细粉，初始工作性能和2h后坍落度损失明显改善，并且强度比在用方式超细粉的应用性能有了明显提高；(3)从混凝土倒提时间上，采用粉磨调节剂生产的超细粉，倒提时间由18s降低到10s，说明混凝土的粘度明显降低。

Claims (7)

1.一种解决超细粉在混凝土中应用问题的液体粉磨调节剂的制备方法，其特征是，
(1)以三异丙醇胺、浓硫酸和催化剂为原料进行反应，反应温度为80℃以下，制备改性三异丙醇胺；
(2)将改性三异丙醇胺、二乙二醇、三萜皂苷和水混合，搅拌均匀，制备液体粉磨调节剂；
所述步骤(1)的催化剂为对甲基苯磺酸、烯丙基磺酸钠或甲基丙烯磺酸钠中的任一种，所述催化剂的使用量为三异丙醇胺质量的1-2％；所述催化剂使用时配制成40-60％的水溶液；所述三异丙醇胺与浓硫酸的摩尔比1:(2.8-3.2)；
所述步骤(2)中改性三异丙醇胺、二乙二醇、三萜皂苷和水的质量比为(40-50):(5-10):(0.1-0.3):(40-50)。
2.如权利要求1所述的一种解决超细粉在混凝土中应用问题的液体粉磨调节剂的制备方法，其特征是，所述超细粉为工业固废材料粉磨制备的超细粉，所述工业固废材料包括矿渣粉、粉煤灰、钢渣粉、锂渣粉、石粉中的一种或者两种以上的复配物。
3.如权利要求1所述的一种解决超细粉在混凝土中应用问题的液体粉磨调节剂的制备方法，其特征是，所述步骤(1)的三异丙醇胺采用浓度为85％工业级三异丙醇胺。
4.如权利要求1-3中任一项所述的一种解决超细粉在混凝土中应用问题的液体粉磨调节剂的制备方法，其特征是，所述步骤(1)具体为：反应容器中加入85％工业级三异丙醇胺，滴加浓硫酸和催化剂的水溶液，采用循环冷却水降温，控制反应温度80℃以下进行反应2-3h，反应完毕后得到改性三异丙醇胺。
5.权利要求4所述方法制备的液体粉磨调节剂。
6.权利要求5所述的液体粉磨调节剂的使用方法，其特征是，在超细粉的粉磨过程中直接采用流量计添加粉磨调节剂，粉磨后获得的超细粉直接用于混凝土中代替部分水泥使用，解决超细粉在混凝土应用中和易性差问题。
7.如权利要求6所述的使用方法，其特征是，所述液体粉磨调节剂的掺加量为超细粉质量的0.2-0.5％。
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