CN115650628A

CN115650628A - 一种显著增加水泥中低活性混合材掺量的增效剂及应用

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Publication number: CN115650628A
Application number: CN202211294009.9A
Authority: CN
Inventors: 滕灼光; 陶从喜; 何坤富; 周靖; 吴丽丽
Original assignee: China Resources Cement Technology R&D Co Ltd
Current assignee: China Resources Cement Technology R&D Co Ltd
Priority date: 2022-10-21
Filing date: 2022-10-21
Publication date: 2023-01-31

Abstract

本发明公开了一种显著增加水泥中低活性混合材掺量的增效剂及应用，解决了现有技术中常用水泥助磨剂在掺入活性较低的混合材时，往往不能发挥出应有作用的技术问题。它包括晶核组分：6%～15%；络合组分：12%～20%；活性激发组分：12%～30%；所述晶核组分包括聚丙烯酸钠、纳米碳酸钙和纳米水化硅酸钙；所述络合组分为葡萄糖、木糖醇、甘露醇、蔗糖和糖蜜中的任意一种或任意几种；所述活性激发组分为无机盐类，无机盐类为硝酸锂、硫酸锂、氯化铝或硫酸铝中的任意一种或任意几种。本发明提供的增效剂主要是针对低活性混合材，能够有效提高混合材的活性，使其能够更多掺入水泥中，进一步降低熟料掺量，为水泥厂更显著消耗工业废渣、提高水泥质量发挥作用。

Description

一种显著增加水泥中低活性混合材掺量的增效剂及应用

技术领域

本发明属于水泥生产技术领域，具体涉及一种显著增加水泥中低活性混合材掺量的增效剂及应用。

背景技术

水泥是国民经济的基础原材料，水泥工业与经济建设密切相关，随着水泥工业的飞速发展，其整体素质明显提高，产量已多年居世界第一位。目前，国内外许多学者已经从不同途径、采用不同的方法去改善水泥混凝土性能，已达到减少水泥用量的目的。选用适当的掺合料和外加剂，改善水泥基材的和易性、化学组成和减少孔隙率，提高混凝土的流变及硬化耐久性能等。将纳米材料用于水泥研究，改善水泥浆体的微观结构，使得水泥石更加均匀密实，力学性能和耐久性明显提高。目前，新型干法水泥生产技术已能满足高C₃S含量水泥熟料的生产条件，水泥熟料的胶凝性提高，可增加辅助性胶凝材料用量，降低混凝土材料的水泥用量，实现水泥工业的节能减排。有学者以粉煤灰、脱硫石膏和电石渣等为原料，经高温煅烧、磨细制备成水泥增效剂，能够进一步提升水泥的胶结能力，改善水泥基材料的品质和性能。但是传统的水泥增效剂对水泥还存在强度和水化效率不佳的问题，因此还需对其进行研究。

水泥助磨剂是以醇类、醇胺类有机物为主，氯化钠、硫氰酸钠等无机物为辅的水泥添加剂，其有效组分对水泥强度有着促进作用，在水泥生产中掺入水泥助磨剂，可以降低熟料掺量3～4％，用混合材替代；但水泥助磨剂性能有限，很难进一步提高水泥强度，且水泥助磨剂中的组分，基本上都是影响水泥熟料的水化加速，对于混合材，尤其是低活性混合材的作用有限，因此，在掺入活性较低的混合材时，往往不能发挥出应有的作用。

混凝土减胶剂是以聚羧酸型减水剂为主，辅以硫酸钠、葡萄糖酸钠等无机物为辅的外加剂，一方面可以辅助减水剂，进一步降低混凝土的水灰比，另一方面可以促进水泥水化，提高混凝土强度，在混凝土生产中掺入增强剂，可以有效减少胶凝材料7％左右。但混凝土减胶剂的有效组分来自于减水剂与助磨剂，因此只是把二者功能分割再合并，应用于混凝土时，容易引起助磨剂、外加剂相容性问题，造成质量波动。

晶核型早强剂是以水化硅酸钙凝胶为主的外加剂，掺入水泥中，可以有效提高水泥早期强度，使水泥制品在短期内实现脱模。晶核型早强剂对于加速水化有着良好的促进作用，但是过快的水化，一方面使得水化产物形貌受到影响，另一方面晶核型早强剂使得水泥的外水化产物增多，相应地，内水化产物减少，水化产物密实度降低，因此会导致水泥后期强度的不足。

发明内容

为解决上述现有技术中的问题，本发明提供了一种显著增加水泥中低活性混合材掺量的增效剂及应用。

为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：

本发明提供的一种显著增加水泥中低活性混合材掺量的增效剂，所述增效剂包括晶核组分、络合组分、活性激发组分。

进一步的，所述增效剂的原料包括：晶核组分：6％～15％；络合组分：12％～20％；活性激发组分：12％～30％，其余成分为水。

进一步的，所述晶核组分包括纳米碳酸钙和纳米水化硅酸钙，作用是为水泥水化时提供晶核，增加低活性混合材发挥作用所需的Ca(OH)₂。

进一步的，所述晶核组分还包括聚丙烯酸钠，聚丙烯酸钠作为分散组分，将纳米碳酸钙、纳米水化硅酸钙分散，稳定地存在于增效剂溶液中。

进一步的，所述聚丙烯酸钠的分子量为1000～5000。

进一步的，所述络合组分为葡萄糖、木糖醇、甘露醇、蔗糖和糖蜜中的任意一种或任意几种，作用是在络合水泥水化初期，吸附在水泥颗粒富硅层表面的钙离子，提高水泥的水化程度，还能够减少水化产物的孔隙率，提高水泥后期强度。

进一步的，所述活性激发组分为无机盐类，无机盐类为硝酸锂、硫酸锂、氯化铝或硫酸铝中的任意一种或任意几种，在水泥水化时，能够吸附在低活性混合材表面，提高孔溶液pH，加速混合材中氧化硅、氧化铝的溶解，起到激发活性的作用。

进一步的，所述增效剂的掺量为千分之一。

还包括显著增加水泥中低活性混合材掺量的增效剂在水泥生产中的应用。

基于上述技术方案，本发明实施例至少可以产生如下技术效果：

(1)本发明提供的显著增加水泥中低活性混合材掺量的增效剂及应用，其开发的水泥增效剂，能够激发低活性混合材的活性，促进其参加水化，发挥出强度作用，使用本产品，可以在生产32.5水泥时，多增加活性在70以下的混合材掺量5％，水泥各性能指标保持不变，满足质量需求。

(2)本发明提供的显著增加水泥中低活性混合材掺量的增效剂及应用，可以在水化时，有效组分选择性吸附在低活性混合材上，促进了OH-与其发生反应，使低活性混合材在水化中溶解、反应，增加水化硅酸钙/铝酸钙的含量，从而提高水泥的强度，达到充分利用混合材的作用。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当人认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

实施例1

1.1水泥增效剂的配制

10％晶核，18％络合组分，23％活性激发组分，其中晶核是纳米碳酸钙：水化硅酸钙：聚丙烯酸钠＝1：3：20，聚丙烯酸钠分子量为1000左右；络合组分为木糖醇：葡萄糖＝1：3，活性激发及组分为氯化铝：硝酸锂＝10：1，增效剂掺量千分之一。

1.2水泥的配制

常规M32.5水泥的配比为53％熟料，4％脱硫石膏，18％石灰石，5％黑石，8％粉煤灰， 12％水渣；对比M32.5水泥的配比为48％熟料，4％脱硫石膏，18％石灰石，10％黑石，8％粉煤灰，12％水渣；其中黑石活性为66左右，粉煤灰活性72左右，水渣活性78左右。

常规M32.5水泥不掺增效剂，作为空白样，对比M32.5水泥掺入千分之一增效剂，粉磨时间相同，实验数据如下表1所示：

表1增效剂M32.5水泥小磨实验数据

实施例2

2.1水泥增效剂的配制

15％晶核，20％络合组分，12％活性激发组分，其中晶核是水化硅酸钙：聚丙烯酸钠＝1： 2，聚丙烯酸钠分子量为3000左右；络合组分为葡萄糖：蔗糖＝1：3，活性激发及组分为硫酸铝：硝酸锂＝10：1，增效剂掺量千分之一。

2.2水泥的配制

常规P.C42.5水泥的配比为72％熟料，3.5％脱硫石膏，10％石灰石，6％黑石，8.5％矿渣；对比P.C42.5水泥的配比为67％熟料，3.5％脱硫石膏，10％石灰石，11％黑石，8.5％矿渣；其中黑石活性为66左右，矿渣活性80左右。

常规P.C42.5水泥不掺增效剂，作为空白样，对比P.C42.5水泥掺入千分之一增效剂，粉磨时间相同，实验数据如下表2所示：

表2增效剂P.C42.5水泥小磨实验数据

实施例3

3.1水泥增效剂的配制

水泥增效剂配方，6％晶核，12％络合组分，30％活性激发组分，其中晶核是水化硅酸钙，聚丙烯酸钠分子量为5000左右；络合组分为木糖醇：甘露醇＝1：1，活性激发及组分为氯化铝：硝酸锂＝10：1，增效剂掺量千分之一。

3.2水泥的配制

常规P.O42.5水泥的配比为80％熟料，4％脱硫石膏，5％石灰石，5％黑石，6％矿渣；对比P.O42.5水泥的配比为75％熟料，5％脱硫石膏，5％石灰石，10％黑石，6％矿渣；其中黑石活性为66左右，矿渣活性80左右。

常规P.O42.5水泥不掺增效剂，作为空白样，对比P.O42.5水泥掺入千分之一增效剂，粉磨时间相同，实验数据如下表3所示：

表3增效剂P.O42.5水泥小磨实验数据

本发明提供的显著增加水泥中低活性混合材掺量的增效剂及应用，其中开发的水泥增效剂，能够激发低活性混合材的活性，促进其参加水化，发挥出强度作用，使用本产品，可以在生产32.5水泥时，多增加活性在70以下的混合材掺量5％，水泥各性能指标保持不变，满足质量需求。并且可以在水化时，有效组分选择性吸附在低活性混合材上，促进了OH-与其发生反应，使低活性混合材在水化中溶解、反应，增加水化硅酸钙/铝酸钙的含量，从而提高水泥的强度，达到充分利用混合材的作用。

上面对本发明的较佳实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护的范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims

1.一种显著增加水泥中低活性混合材掺量的增效剂，其特征在于，所述增效剂包括晶核组分、络合组分、活性激发组分。

2.根据权利要求1所述的显著增加水泥中低活性混合材掺量的增效剂，其特征在于，所述增效剂的原料包括：晶核组分：6%～15%；络合组分：12%～20%；活性激发组分：12%～30%；其余成分为水。

3.根据权利要求2所述的显著增加水泥中低活性混合材掺量的增效剂，其特征在于：所述晶核组分包括纳米碳酸钙和纳米水化硅酸钙。

4.根据权利要求3所述的显著增加水泥中低活性混合材掺量的增效剂，其特征在于：所述晶核组分还包括聚丙烯酸钠，聚丙烯酸钠作为分散组分，将纳米碳酸钙、纳米水化硅酸钙分散，稳定地存在于增效剂溶液中。

5.根据权利要求4所述的显著增加水泥中低活性混合材掺量的增效剂，其特征在于：所述聚丙烯酸钠的分子量为1000～5000。

6.根据权利要求2所述的显著增加水泥中低活性混合材掺量的增效剂，其特征在于：所述络合组分为葡萄糖、木糖醇、甘露醇、蔗糖和糖蜜中的任意一种或任意几种。

7.根据权利要求2所述的显著增加水泥中低活性混合材掺量的增效剂，其特征在于：所述活性激发组分为无机盐类，无机盐为硝酸锂、硫酸锂、氯化铝或硫酸铝中的任意一种或任意几种。

8.根据权利要求1所述的显著增加水泥中低活性混合材掺量的增效剂，其特征在于：所述增效剂的掺量为千分之一。

9.如权利要求1～8所述的显著增加水泥中低活性混合材掺量的增效剂在水泥生产中的应用。