发明内容
为了提高水泥助磨剂的助磨效果,本申请提供一种水泥助磨剂。
本申请提供的一种水泥助磨剂采用如下的技术方案:
第一方面,本申请提供一种水泥助磨剂,采用如下的技术方案:
一种水泥助磨剂,包括以下重量份数的原料:
三乙醇胺70-90份,
三异丙醇胺60-80份,
十水硫酸钠50-70份,
硅藻土30-50份。
通过采用上述技术方案,三乙醇胺和三异丙醇胺作为液体助磨剂,硅藻土作为固体助磨剂,将三乙醇胺、三异丙醇胺与硅藻土协同配合,能显著降低水泥颗粒间的静电吸附,减少水泥颗粒粉磨过程凝聚成团。
研磨过程中水泥原料颗粒之间相互碰撞出现升温,十水硫酸钠晶体接触到温度较高的物料时会由固态转变成液态,并且该转变过程为吸热过程,能够降低研磨过程中原料颗粒的温度,从而减少水泥颗粒粘附聚集在一起,提高助磨效果,当原料颗粒温度降低后,十水硫酸钠会重新凝结成晶体,且十水硫酸钠晶体具有良好的柔韧性,能够作为水泥制品的填料,抵抗水泥制品的干燥收缩,提高水泥的强度。
硅藻土的多孔结构能够吸附十水硫酸钠,提高十水硫酸钠与三乙醇胺、三乙丙醇胺之间的相容性,同时硅藻土能够提高十水硫酸钠的形态稳定性,减少十水硫酸钠出现过冷的现象,保证水泥颗粒粉磨的过程中能够在助磨剂的作用下粉磨的效果更好,改善水泥颗粒的细度,进而更好的激发出水泥颗粒的水化活性,增强水泥制品的强度。
优选的,三乙醇胺75-85份,
三异丙醇胺65-75份,
十水硫酸钠55-65份,
硅藻土35-45份。
通过采用上述技术方案,优化助磨剂的配比,进一步提高助磨剂对水泥颗粒的研磨效果,改善水泥颗粒的细度,进而更好的激发出水泥颗粒的水化活性,增强水泥制品的强度。
优选的,所述十水硫酸钠内包裹有二氧化碳气泡。
通过采用上述技术方案,二氧化碳气泡被固化在十水硫酸钠内,在水泥颗粒粉磨过程中,十水硫酸钠部分受热溶解,使二氧化碳气体脱出并将水泥颗粒粉磨过程凝聚成团的颗粒打散,降低水泥颗粒间的静电吸附,从而起到助磨的效果;
二氧化碳气泡的存在还能够改善水泥拌和物的保水性,水泥原料在加水拌和过程中发生水化反应并释放水化热,十水硫酸钠在水化反应过程中逐渐溶解,能够吸收水化反应释放的水化热,减少水泥出现开裂的情况,提高水泥制品的强度;十水硫酸钠里面的二氧化碳气体会逐渐释放到水泥拌和物中,在搅拌过程中产生大量均匀分布、稳定而封闭的微小气泡,阻挡水分析出,提高水泥的保水性能,减少水泥拌和物出现泌水的现象。
优选的,原料中还包括磺化蓖麻油60-80份。
通过采用上述技术方案,磺化蓖麻油是一种阴离子表面活性剂,具有优良的渗透性和扩散性,减少水泥颗粒粉磨过程凝聚成团的现象;由于磺化蓖麻油的密度低于三异丙醇胺,混合后能够减少磺化蓖麻油出现氧化变质的情况,保证了磺化蓖麻油的储存效果以及磺化蓖麻油的使用效果;磺化蓖麻油与液体助磨剂具有良好的相容性,保证助磨剂的助磨效果的同时提高水泥拌合物的和易性,进而增强水泥制品的强度;另外磺化蓖麻油的加入能够使十水硫酸钠内释放的二氧化碳气泡更加细密,使水泥拌和物的保水性更好,减少泌水现象的出现,使水泥颗粒能够充分的进行水化反应,提高水泥制品的强度。
第二方面,本申请提供一种水泥助磨剂的制备方法,采用如下的技术方案:
一种水泥助磨剂的制备方法,包括以下步骤:
S1:将硅藻土、十水硫酸钠混合均匀,并置于50-70℃恒温环境中保温110-130分钟,然后冷却至室温,得到负载有十水硫酸钠的硅藻土;
S2:将负载有十水硫酸钠的硅藻土与三乙醇胺、三异丙醇胺、磺化蓖麻油搅拌混合,得到助磨剂。
通过采用上述技术方案,三乙醇胺、三异丙醇胺、磺化蓖麻油均作为液体助磨剂,负载有十水硫酸钠的硅藻土作为固体助磨剂,两者配合使用能够有效提高对水泥颗粒的助磨效果。
研磨过程中水泥原料颗粒之间相互碰撞出现升温,十水硫酸钠晶体接触到温度较高的物料时会由固态转变成液态,并且该转变过程为吸热过程,能够降低研磨过程中原料颗粒的温度,从而减少水泥颗粒粘附聚集在一起,提高助磨效果,当原料颗粒温度降低后,十水硫酸钠会重新凝结成晶体,且十水硫酸钠晶体具有良好的柔韧性,能够作为水泥制品的填料,抵抗水泥制品的干燥收缩,提高水泥的强度。
硅藻土的多孔结构能够吸附十水硫酸钠,提高十水硫酸钠与三乙醇胺、三乙丙醇胺之间的相容性,同时硅藻土能够提高十水硫酸钠的形态稳定性,减少十水硫酸钠出现过冷的现象,保证水泥颗粒粉磨的过程中能够在助磨剂的作用粉磨的效果更好,改善水泥颗粒的细度,进而更好的激发出水泥颗粒的水化活性,增强水泥制品的强度。
优选的,当添加的十水硫酸钠内包裹有二氧化碳气泡时,其制备步骤如下:S1:先将十水硫酸钠溶解在水中,并将硅藻土与溶解后的十水硫酸钠放置在密封容器中加热至60℃保温120分钟,再打入二氧化碳气体,加压到4-5MPa后冷却,使十水硫酸钠内包裹有二氧化碳气泡,同时包裹有二氧化碳气泡的十水硫酸钠固载在硅藻土上,得到固载有十水硫酸钠和二氧化碳气泡的硅藻土;
S2:再将固载有十水硫酸钠和二氧化碳气泡的硅藻土与三乙醇胺、三异丙醇胺、磺化蓖麻油搅拌混合得到助磨剂。
通过采用上述技术方案,将十水硫酸钠溶解后与硅藻土混合后,再打入二氧化碳气体,在加压的条件下,使二氧化碳气体进入溶解的十水硫酸钠中,加热并保温的环境下,使十水硫酸钠能够逐渐吸附在硅藻土上,并且冷却后得到固载有十水硫酸钠的硅藻土,二氧化碳气体随十水硫酸钠一同冷却固化,并固载到硅藻土上。
水泥制品的含气量提升通常会造成水泥强度的下降,但本申请中二氧化碳气泡的存在通过提高水泥拌和物的含气量来减少水泥拌和出现泌水现象的同时,由于硅藻土的存在,硅藻土中除了含有大量的二氧化硅还含有少量的氧化钙,在水泥加水拌和过程中,氧化钙先与水反应生成氢氧化钙,氢氧化钙再和二氧化碳气泡反应生产碳酸钙晶体,碳酸钙晶体能够填充在水泥制品中,提高水泥制品的密度,从而提高水泥制品的强度。故本申请中的二氧化碳气泡的存在能够改善水泥拌和物的保水性的同时,还能提升固化后的水泥制品的强度。
优选的,所述S1步骤中多次打入二氧化碳气体。
通过采用上述技术方案,多次打入二氧化碳气体,能够使更多细微的二氧化碳气泡被包裹在十水硫酸钠内,十水硫酸钠冷却后,能够有更多细微的二氧化碳气泡被包裹在十水硫酸钠内,使二氧化碳气泡改善水泥拌和物的保水性的同时,还能提升固化后的水泥制品的强度。
第三方面,本申请提供一种使用助磨剂的水泥,采用如下的技术方案:
一种使用助磨剂的水泥,包括上述所述的助磨剂制备获得。
通过采用上述技术方案,三乙醇胺和三异丙醇胺作为液体助磨剂,硅藻土作为固体助磨剂,将三乙醇胺、三异丙醇胺与硅藻土协同配合,能显著降低水泥颗粒间的静电吸附,减少水泥颗粒粉磨过程凝聚成团,水泥颗粒粉磨的过程中能够在助磨剂的作用粉磨的效果更好,改善水泥颗粒的细度,进而更好的激发出水泥颗粒的水化活性,增强水泥制品的强度。
由于研磨过程中水泥原料颗粒之间相互碰撞出现升温,十水硫酸钠晶体接触到温度较高的物料时会由固态转变成液态,并且该转变过程为吸热过程,能够降低研磨过程中原料颗粒的温度,提高水泥助磨剂的助磨效果,十水硫酸钠冷却后形成的晶体还具有良好的柔韧性,能够作为水泥制品的填料,抵抗水泥制品的干燥收缩,提高水泥的强度。
二氧化碳气泡的存在通过提高水泥拌和物的含气量来减少水泥拌和出现泌水现象的同时,由于硅藻土的存在,硅藻土的主要成分为二氧化硅,并且含有少量的氧化钙等,在水泥加水拌和过程中,氧化钙先与水反应生成氢氧化钙,氢氧化钙再和二氧化碳气泡反应生产碳酸钙晶体,碳酸钙晶体能够填充在水泥制品中,提高水泥制品的密度,从而提高水泥制品的强度。
磺化蓖麻油的加入能够使十水硫酸钠内释放的二氧化碳气泡更加细密,使水泥拌和物的保水性更好,减少泌水现象的出现,使水泥颗粒能够充分的进行水化反应,提高水泥制品的强度。
综上所述,本申请具有以下有益效果:
1、本申请中优选十水硫酸铵作为助磨剂的原料,由于研磨过程中水泥原料颗粒之间相互碰撞出现升温,十水硫酸钠晶体接触到温度较高的物料时会由固态转变成液态,并且该转变过程为吸热过程,能够降低研磨过程中原料颗粒的温度,从而减少水泥颗粒粘附聚集在一起,提高助磨效果,当原料颗粒温度降低后,十水硫酸钠会重新凝结成晶体,且十水硫酸钠晶体具有良好的柔韧性,能够作为水泥制品的填料,抵抗水泥制品的干燥收缩,提高水泥的强度;2、本申请中优选包裹有二氧化碳气泡的十水硫酸钠,二氧化碳气泡被固化在十水硫酸钠内,在水泥颗粒粉磨过程中,十水硫酸钠部分受热溶解,使二氧化碳气体脱出并将水泥颗粒粉磨过程凝聚成团的颗粒打散,降低水泥颗粒间的静电吸附,从而起到助磨的效果;二氧化碳气泡的存在还能够改善水泥拌和物的保水性,水泥原料在加水拌和过程中发生水化反应并释放水化热,十水硫酸钠在水化反应过程中逐渐溶解,能够吸收水化反应释放的水化热,减少水泥出现开裂的情况,提高水泥制品的强度;十水硫酸钠里面的二氧化碳气体会逐渐释放到水泥拌和物中,在搅拌过程中产生大量均匀分布、稳定而封闭的微小气泡,阻挡水分析出,提高水泥的保水性能,减少水泥拌和物出现泌水的现象;
3、本申请的方法,先将十水硫酸钠溶解在水中,并将硅藻土与溶解后的十水硫酸钠放置在密封容器中加热保温,再打入二氧化碳气体,加压冷却,使十水硫酸钠内包裹有二氧化碳气泡,同时包裹有二氧化碳气泡的十水硫酸钠固载在硅藻土上,得到固载有十水硫酸钠和二氧化碳气泡的硅藻土,具有改善水泥拌和物的保水性的同时,还能提升固化后的水泥制品的强度的优点。
具体实施方式
原料来源:
三乙醇胺为昆山惠尔众化工有限公司的市售产品,牌号为102-71-6;
三异丙醇胺为湖北实顺生物科技有限公司的市售产品,牌号为122-20-3;
磺化蓖麻油为天门恒昌化工有限公司的市售产品,牌号为8002-33-3;
硅藻土和十水硫酸钠均为市售产品,十水硫酸钠的密度为1.485cm3/g,熔点为32.4℃,硅藻土的熔点为1400-1650℃,平均粒径为20μm;
硅藻土的化学成分如下所示
|
Si0<sup>2</sup>/% |
Al<sup>2</sup>O<sup>3</sup>/% |
Fe<sup>2</sup>O<sup>3</sup>/% |
MgO/% |
Na<sup>2</sup>O/% |
CaO/% |
TiO<sup>2</sup>/% |
灼烧减量/% |
硅藻土 |
87.75 |
3.39 |
1.97 |
0.44 |
0.43 |
0.34 |
0.21 |
5.5 |
实施例
实施例1
一种水泥助磨剂,包括以下重量的原料:
三乙醇胺80kg,
三异丙醇胺70kg,
十水硫酸钠60kg,
硅藻土40kg,
水泥助磨剂的制备方法包括以下步骤:
S1:将硅藻土、十水硫酸钠混合均匀,并置于60℃恒温水浴环境中保温120分钟,然后冷却至室温,得到负载有十水硫酸钠的硅藻土;
S2:将负载有十水硫酸钠的硅藻土与三乙醇胺、三异丙醇胺搅拌混合,得到助磨剂。
一种使用助磨剂的水泥,包括上述所述的水泥助磨剂制备获得,
将上述水泥助磨剂与水泥原料按1:200的质量比放入磨机中进行粉磨,粉磨时间30min,出磨后得到水泥;
其中水泥原料由水泥熟料、矿渣、石膏、石灰石按照10:4:1:1的质量比混合得到。
实施例2-5
一种水泥助磨剂,基于实施例1的基础上,其区别在于原料用量不同。
实施例1-实施例5的原料用量如下表所示。
表1实施例1-实施例5的原料用量
对比例1
一种水泥助磨剂,基于实施例1的基础上,其区别在于十水硫酸钠的用量为0。
对比例2
一种水泥助磨剂,基于实施例1的基础上,其区别在于硅藻土的用量为0。
对比例3
一种水泥助磨剂,基于实施例1的基础上,其区别在于三乙醇胺和三异丙醇胺的用量为0。
对实施例1-5和对比例1-3的使用助磨剂制成的水泥进行性能测试。
性能检测试验
将上述水泥助磨剂加入水泥原料中进行粉磨,粉磨后得到的水泥加水进行拌合,水灰比为0.4,拌合后得到水泥拌合物,将水泥拌合物倒入模具进行蒸汽养护后得到水泥制品。
以不加任何水泥助磨剂粉磨的水泥作为对照组,其水泥原料组成与实施例1相同,将不加助磨剂粉磨后得到的水泥加水进行拌合,水灰比为0.4,拌合后得到水泥拌合物,将水泥拌合物倒入模具进行蒸汽养护后得到水泥制品。
测试包括:
1.水泥制品的抗压强度测试
将上述使用水泥助磨剂的水泥制品标养28天后测试其抗压强度,按照GB/T17671-1999《水泥胶砂强度检验方法》中规定的方法进行测试。
测试结果如表2。
表2实施例1-5和对比例1-3的水泥制品抗压强度测试结果
结合实施例1-5、对比例1-3、对照组并结合表2可以看出实施例1-5的水泥抗压强度均优于对比例1-3和对照组,故说明本申请中三乙醇胺和三异丙醇胺作为液体助磨剂,硅藻土作为固体助磨剂,将三乙醇胺、三异丙醇胺与硅藻土协同配合,能显著降低水泥颗粒间的静电吸附,减少水泥颗粒粉磨过程凝聚成团。
研磨过程中水泥原料颗粒之间相互碰撞出现升温,十水硫酸钠晶体接触到温度较高的物料时会由固态转变成液态,并且该转变过程为吸热过程,能够降低研磨过程中原料颗粒的温度,从而减少水泥颗粒粘附聚集在一起,提高助磨效果,当原料颗粒温度降低后,十水硫酸钠会重新凝结成晶体,且十水硫酸钠晶体具有良好的柔韧性,能够作为水泥制品的填料,抵抗水泥制品的干燥收缩,提高水泥的强度。
硅藻土的多孔结构能够吸附十水硫酸钠,提高十水硫酸钠与三乙醇胺、三乙丙醇胺之间的相容性,同时硅藻土能够提高十水硫酸钠的形态稳定性,减少十水硫酸钠出现过冷的现象,保证水泥颗粒粉磨的过程中能够在助磨剂的作用下粉磨的效果更好,改善水泥颗粒的细度,进而更好的激发出水泥颗粒的水化活性,增强水泥制品的强度。
实施例1较优于实施例2-5,说明实施例为较优实施例,说明本申请中优化助磨剂的配比,进一步提高助磨剂对水泥颗粒的研磨效果,改善水泥颗粒的细度,进而更好的激发出水泥颗粒的水化活性,增强水泥制品的强度。
实施例6
一种水泥助磨剂,基于实施例1的基础上,其区别在于十水硫酸钠内包裹有二氧化碳气泡,其制备步骤如下:
S1:先将十水硫酸钠溶解在水中,十水硫酸钠和水的溶解质量比为1:0.8,并将硅藻土与溶解后的十水硫酸钠混合并放置在密封容器中加热至60℃保温120分钟,再打入二氧化碳气体,每次打入二氧化碳气体的添加量为3g/L,加压到4MPa后冷却,使十水硫酸钠内包裹有二氧化碳气泡,同时包裹有二氧化碳气泡的十水硫酸钠固载在硅藻土上,得到固载有十水硫酸钠和二氧化碳气泡的硅藻土;
S2:再将固载有十水硫酸钠和二氧化碳气泡的硅藻土与三乙醇胺、三异丙醇胺搅拌混合得到助磨剂。
对比例4
一种水泥助磨剂,与实施例6的不同之处在于,打入十水硫酸钠内的气体为氮气。
对实施例1、实施例6和对比例4的水泥进行抗压强度测试和保水性测试。
测试包括:
2.水泥拌和物的保水性能测试
将上述水泥拌合物进行保水测试,按照JC/T2153-2012《水泥泌水性试验方法》中规定的方法分别测试水泥拌和后1h和2h的泌水率,泌水率越低说明水泥拌和物的保水性能越强。
测试结果如表3。
表3使用实施例1、实施例6和对比例4的助磨剂的水泥测试结果
结合实施例1、实施例6、对比例4和对照组并结合表3可以看出,实施例6的水泥拌和物的保水性能均优于实施例1、对比例4和对照组,说明本申请中二氧化碳气泡被固化在十水硫酸钠内,在水泥颗粒粉磨过程中,十水硫酸钠部分受热溶解,使二氧化碳气体脱出并将水泥颗粒粉磨过程凝聚成团的颗粒打散,降低水泥颗粒间的静电吸附,从而起到助磨的效果;二氧化碳气泡的存在还能够改善水泥拌和物的保水性,水泥原料在加水拌和过程中发生水化反应并释放水化热,十水硫酸钠在水化反应过程中逐渐溶解,能够吸收水化反应释放的水化热,减少水泥出现开裂的情况,提高水泥制品的强度;十水硫酸钠里面的二氧化碳气体会逐渐释放到水泥拌和物中,在搅拌过程中产生大量均匀分布、稳定而封闭的微小气泡,阻挡水分析出,提高水泥的保水性能,减少水泥拌和物出现泌水的现象。
并且实施例6的水泥制品的抗压强度均优于实施例1、对比例4和对照组,说明本申请中二氧化碳气泡的存在通过提高水泥拌和物的含气量来减少水泥拌和出现泌水现象的同时,由于硅藻土的存在,硅藻土中除了含有大量的二氧化硅还含有少量的氧化钙,在水泥加水拌和过程中,氧化钙先与水反应生成氢氧化钙,氢氧化钙再和二氧化碳气泡反应生产碳酸钙晶体,碳酸钙晶体能够填充在水泥制品中,提高水泥制品的密度,从而提高水泥制品的强度。故本申请中的二氧化碳气泡的存在能够改善水泥拌和物的保水性的同时,还能提升固化后的水泥制品的强度。
实施例7
一种水泥助磨剂,基于实施例6的基础上,其区别在于S1步骤中两次打入二氧化碳气体。
实施例8
一种水泥助磨剂,基于实施例6的基础上,其区别在于S1步骤中三次打入二氧化碳气体。
对实施例7-8的助磨剂制成的水泥制品进行抗压强度测试和水泥拌和物保水性测试。
测试结果如表4。
表4使用实施例7-8的助磨剂制成的水泥的测试结果
结合实施例6-8并结合表4可以看出,实施例7的水泥拌合物的保水性能和水泥制品的抗压强度均优于实施例6和实施例8,说明在制备包裹有二氧化碳气泡的十水硫酸钠时,两次打入二氧化碳气体为较优实施例,说明本申请中多次打入二氧化碳气体,能够使更多细微的二氧化碳气泡被包裹在十水硫酸钠内,十水硫酸钠冷却后,能够有更多细微的二氧化碳气泡被包裹在十水硫酸钠内,使二氧化碳气泡改善水泥拌和物的保水性的同时,还能提升固化后的水泥制品的强度。
实施例9
一种水泥助磨剂,基于实施例7的基础上,其区别在于水泥助磨剂的原料中还加入有磺化蓖麻油70kg;水泥助磨剂的制备方法包括以下步骤:
S1:先将十水硫酸钠溶解在水中,十水硫酸钠和水的溶解质量比为1:0.8,并将硅藻土与溶解后的十水硫酸钠混合并放置在密封容器中加热至60℃保温120分钟,两次打入二氧化碳气体,每次打入二氧化碳气体的添加量为3g/L,加压到4MPa后冷却,使十水硫酸钠内包裹有二氧化碳气泡,同时包裹有二氧化碳气泡的十水硫酸钠固载在硅藻土上,得到固载有十水硫酸钠和二氧化碳气泡的硅藻土;
S2:将负载有十水硫酸钠和二氧化碳气泡的硅藻土与三乙醇胺、三异丙醇胺、磺化蓖麻油搅拌混合,得到助磨剂。
实施例10
一种水泥助磨剂,基于实施例9的基础上,其区别在于磺化蓖麻油的添加量为60kg。
实施例11
一种水泥助磨剂,基于实施例9的基础上,其区别在于磺化蓖麻油的添加量为80kg。
对比例5
一种水泥助磨剂,与实施例9的不同之处在于,将三乙醇胺、三异丙醇胺、十水硫酸钠、硅藻土、磺化蓖麻油直接混合,得到助磨剂。
对实施例9-11和对比例5的水泥制品进行抗压强度测试和水泥拌和物保水性测试。
测试结果如下表。
表5使用实施例9-11和对比例5的助磨剂制成的水泥测试结果
结合实施例7和实施例9-11并结合表4、表5可以看出,实施例9-11均优于实施例7,且实施例9较优于实施例10-11,说明实施例9为较优实施例,故本申请中加入磺化蓖麻油是一种阴离子表面活性剂,具有优良的渗透性和扩散性,减少水泥颗粒粉磨过程凝聚成团的现象;由于磺化蓖麻油的密度低于三异丙醇胺,混合后能够减少磺化蓖麻油出现氧化变质的情况,保证了磺化蓖麻油的储存效果以及磺化蓖麻油的使用效果;磺化蓖麻油与液体助磨剂具有良好的相容性,保证助磨剂的助磨效果的同时提高水泥拌合物的和易性,进而增强水泥制品的强度;另外磺化蓖麻油的加入能够使十水硫酸钠内释放的二氧化碳气泡更加细密,使水泥拌和物的保水性更好,减少泌水现象的出现,使水泥颗粒能够充分的进行水化反应,提高水泥制品的强度。
且实施例9优于对比例5,说明本申请的制备方法先将十水硫酸钠溶解后与硅藻土混合后,再打入二氧化碳气体,在加压的条件下,使二氧化碳气体进入溶解的十水硫酸钠中,加热并保温的环境下,使十水硫酸钠能够逐渐吸附在硅藻土上,并且冷却后得到固载有十水硫酸钠的硅藻土,二氧化碳气体随十水硫酸钠一同冷却固化,并固载到硅藻土上,使得二氧化碳气泡的存在有助于改善水泥拌和物的保水性的同时,还能提升固化后的水泥制品的强度。
本具体实施例仅仅是对本申请的解释,其并不是对本申请的限制,本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改,但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。