CN115368052A - 一种纳米晶核型早强水泥助磨剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种纳米晶核型早强水泥助磨剂及其制备方法，原料：钙盐：3‑20％；硅盐：4‑20％；多元醇：0‑20％；醇胺：5‑43％；分散剂：1‑10％；余量为水。本发明的纳米晶核早强助磨剂可显著提高水泥的1d、3d的早强强度，并对28d强度没有影响；本发明利用高速剪切和滴加工艺，采用分散剂和醇胺协同分散制备的纳米早强水泥助磨剂，其纳米硅酸钙的粒径更小，增强效果更优，并且稳定性更好，便于其储存和应用。
Description
技术领域
本发明属于材料领域，具体涉及一种纳米晶核型早强水泥助磨剂及其制备方法。
背景技术
水泥助磨剂是一种改善水泥粉磨效果和性能的化学添加剂，可以显著提高水泥台时产量、各龄期水泥强度，改善其流动性。水泥助磨剂能大幅度降低粉磨过程中形成的静电吸附包球现象，并可以降低粉磨过程中形成的超细颗粒的再次聚结趋势。水泥助磨剂也能显著改善水泥流动性，提高磨机的研磨效果和选粉机的选粉效率，从而降低粉磨能耗。使用助磨剂生产的水泥具有较低的压实聚结趋势，从而有利于水泥的装卸，并可减少水泥库的挂壁现象。作为一种化学添加剂，助磨剂能改善水泥颗粒分布并激发水化动力，从而提高水泥早期强度和后期强度。
近几年来，随着环保政策的调整和资源综合利用的需要，水泥厂在粉磨过程添加大量粉煤灰、矿渣和非活性的混合材等等，导致水泥早期强度较低，影响水泥的应用；并且随着混凝土技术的发展和建设工程对水泥制品早期强度提出了更高的要求。传统的早强型水泥助磨剂主要有无机盐和醇胺复合而成，无机盐主要采用氯化钠、硫酸钠、氯化钙和硫氰酸钠等，醇胺主要采用三乙醇胺、二乙醇单异丙醇胺等。虽然可以显著提高水泥早期强度；但是氯盐过高会引起水泥中钢筋腐蚀，钠盐过高会引起水泥的碱集料反应，并且均会降低水泥的后期强度。
发明内容
本发明的目的在于提供一种纳米晶核型早强水泥助磨剂及其制备方法，采用高速剪切技术，以钙盐、硅盐、分散剂、多元醇、醇胺和水为主要原料合成纳米晶核型早强水泥助磨剂，其可显著加快水泥水化速度，进而提升水泥早期强度，并且对水泥后期强度不会造成影响。且不含氯盐，不会引起水泥中钢筋腐蚀。
本发明具体技术方案如下：
一种纳米晶核型早强水泥助磨剂，包括以下质量百分比原料：
钙盐：3-20％；
硅盐：4-20％；
多元醇：0-20％；
醇胺：5-43％；
分散剂：1-10％；
余量为水。
所述的钙盐为氯化钙、四水硝酸钙和一水乙酸钙；
所述的硅盐为九水偏硅酸钠和五水偏硅酸钠；
所述的多元醇为甘油、丙二醇、乙二醇、二甘醇、三甘醇和聚合多元醇中一种或者几种混合物；
所述的醇胺为三乙醇胺、二乙单异丙醇胺、三异丙醇胺、一乙醇二异丙醇胺的一种或者几种混合物；
所述的分散剂为苯乙烯-顺丁烯二酸酐共聚物、聚丙烯酸钠、聚羧酸减水剂和非离子型水溶性高分子的一种或者几种混合物；所述非离子型水溶性高分子是指聚乙烯吡咯酮、聚乙二醇。
本发明提供的一种纳米晶核型早强水泥助磨剂的制备方法，包括以下步骤:
1)配方量的钙盐和硅盐分别加入水中，分别配置成钙盐的水溶液和钙盐的水溶液；
2)在高速剪切机加入配方量多元醇、分散剂和醇胺作为底料，达到设定温度之后，开起搅拌；
3)在搅拌条件下，开始同时滴加钙盐的水溶液和钙盐的水溶液，滴加完成后，持续搅拌，即可得到纳米晶核型早强水泥助磨剂。
所述的钙盐的水溶液的质量分数为1-50％；
所述的硅盐的水溶液的质量分数为1-50％；
步骤2)中，搅拌转速设定1000-3000rpm/min；
步骤3)中设定温度为10-80℃。
步骤3)中，滴加时间为1h-8h；
步骤3)中持续搅拌10min-30min。
本发明提供的纳米晶核型早强水泥助磨剂在水泥中的掺量为0.03-0.5％wt。
与现有技术相比，本发明的纳米晶核早强助磨剂可显著提高水泥的1d、3d的早强强度，并对28d强度没有影响；本发明利用高速剪切和滴加工艺，采用分散剂和醇胺协同分散制备的纳米早强水泥助磨剂，其纳米硅酸钙的粒径更小，增强效果更优，并且稳定性更好，便于其储存和应用；本发明中助磨剂其在水泥水化初期提供晶核类诱导剂(纳米硅酸钙溶胶),降低水泥水化产物的成核势垒,加快水化产物的水化过程,进而提高水泥基材料的早期强度，并且掺入的晶种为水化硅酸钙与水泥水化产物同一体系的物质，不存在引起钢筋锈蚀，后期强度倒缩严重等风险。
具体实施方式
实施例1
一种纳米晶核型早强水泥助磨剂的制备方法，包括以下步骤：
1)按照质量份，将60份的氯化钙和114份的五水偏硅酸钠分别配成质量浓度30％的钙盐的水溶液和30％硅盐的水溶液；
2)在高速剪切机里面加入90份二乙单异丙醇胺、14份丙二醇、3份二甘醇和13份聚丙烯酸钠，待温度达到20℃，开起搅拌，设定转速2000rpm/min；
3)在达到设定转速后，开始同时滴加钙盐的水溶液和硅盐的水溶液，滴加时间为4h，滴加完成后，持续搅拌30min。即可得到纳米晶核型早强水泥助磨剂。
实施例2
一种纳米晶核型早强水泥助磨剂的制备方法，包括以下步骤：
1)将60份的四水硝酸钙和50份的五水偏硅酸钠分别配成50％的钙盐的水溶液和20％硅盐的水溶液；
2)在高速剪切机里面加入60份三乙醇胺、40份一乙醇二异丙醇胺、15份甘油、10份聚羧酸减水剂和5份聚乙二醇，待温度达到80℃时，开起搅拌，设定转速1000rpm/min；
3)在达到设定转速后，开始同时滴加钙盐的水溶液和硅盐的水溶液，滴加时间为8h，滴加完成后，持续搅拌10min。即可得到纳米晶核型早强水泥助磨剂。
实施例3
一种纳米晶核型早强水泥助磨剂的制备方法，包括以下步骤：
1)将60份的一水乙酸钙和80份的九水偏硅酸钠分别配成20％的钙盐的水溶液和25％硅盐的水溶液；
2)在高速剪切机里面加入130份三异丙醇胺、50份三甘醇、20份乙二醇、10份苯乙烯-顺丁烯二酸酐共聚物和20份聚乙烯吡咯酮，待温度达到50℃，开起搅拌，设定转速3000rpm/min；
3)在达到设定转速后，开始同时滴加钙盐和硅盐，滴加时间为6h，滴加完成后，持续搅拌20min。即可得到纳米晶核型早强水泥助磨剂。
普通早强型助磨剂：包括以下原料：氯化钠15g；三乙醇胺：15g；甘油5g；水：65g。将以上原料混合即得。
进行测试实验：
将95％熟料和5％脱硫石膏分别与空白(未加入助磨剂)、普通早强型助磨剂、实施例1-3所得助磨剂样品混合后进行粉磨，助磨剂掺量为水泥熟料质量的0.1％，粉磨30min后对水泥粉体进行性能测试，结果如表1所示。
按照GB/T 8074-2008《水泥比表面积测定方法勃氏法》测试掺入助磨剂水泥粉体的比表面积，按照GB/T 1345-2005《水泥细度检验方法筛析法》对掺入助磨剂水泥粉体进行45μm筛分实验，按照GB/T 26748-2011《水泥助磨剂》测定水泥胶砂强度。采用纳米粒度仪测定所制备的纳米晶核型早强水泥助磨剂中硅酸钙粒子的粒径。
表1水泥助磨剂评价结果
本发明的纳米晶核早强助磨剂可显著提高水泥的1d、3d的早强强度，并对28d强度没有影响；制备的纳米硅酸钙的粒径更小，增强效果更优，并且稳定性更好，便于其储存和应用。
Claims (10)
1.一种纳米晶核型早强水泥助磨剂，其特征在于，所述纳米晶核型早强水泥助磨剂包括以下质量百分比原料：
钙盐：3-20％；
硅盐：4-20％；
多元醇：0-20％；
醇胺：5-43％；
分散剂：1-10％；
余量为水。
2.根据权利要求1所述的纳米晶核型早强水泥助磨剂，其特征在于，所述的钙盐为氯化钙、四水硝酸钙和一水乙酸钙。
3.根据权利要求1所述的纳米晶核型早强水泥助磨剂，其特征在于，所述的硅盐为九水偏硅酸钠和五水偏硅酸钠。
4.根据权利要求1所述的纳米晶核型早强水泥助磨剂，其特征在于，所述的分散剂为苯乙烯-顺丁烯二酸酐共聚物、聚丙烯酸钠、聚羧酸减水剂和非离子型水溶性高分子的一种或者几种混合物。
5.根据权利要求1所述的纳米晶核型早强水泥助磨剂，其特征在于，所述的醇胺为三乙醇胺、二乙单异丙醇胺、三异丙醇胺、一乙醇二异丙醇胺的一种或者几种混合物。
6.一种权利要求1-5任一项所述纳米晶核型早强水泥助磨剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
1)配方量的钙盐和硅盐分别加入水中，分别配置成钙盐的水溶液和钙盐的水溶液；
2)在高速剪切机加入配方量多元醇、分散剂和醇胺作为底料，达到设定温度之后，开起搅拌；
3)在搅拌条件下，开始同时滴加钙盐的水溶液和钙盐的水溶液，滴加完成后，持续搅拌，即可得到纳米晶核型早强水泥助磨剂。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述的钙盐的水溶液的质量分数为1-50％；所述的硅盐的水溶液的质量分数为1-50％。
8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤2)中，搅拌转速设定1000-3000rpm/min。
9.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤3)中，滴加时间为1h-8h。
10.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤3)中持续搅拌10min-30min。
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| CN202211211091.4A Active CN115368052B (zh) | 2022-09-30 | 2022-09-30 | 一种纳米晶核型早强水泥助磨剂及其制备方法 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115849762A (zh) * | 2022-12-08 | 2023-03-28 | 安徽海螺材料科技股份有限公司 | 一种抗渗、抗侵蚀的海工混凝土复合外加剂及其制备方法 |
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2022
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| CN115849762B (zh) * | 2022-12-08 | 2024-02-23 | 安徽海螺材料科技股份有限公司 | 一种抗渗、抗侵蚀的海工混凝土复合外加剂及其制备方法 |
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