CN115784648A - 一种管桩水泥专用助磨剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种管桩水泥专用助磨剂及其制备方法，属于水泥外加剂技术领域。本发明采用环氧乙烷与水合成小分子聚醚的混合物，能过够实现对不同颗粒尺寸的水泥实现吸附分散作用，对熟料用量较多的管桩水泥具有较好的助磨效果；同时复配引入工业甘油蒸馏残渣作为助磨增强组分，其所含三聚甘油、二聚甘油和甘油，不仅助磨增强效果好，而且价格低廉，具有极强的成本优势；本发明涉及的管桩专用助磨剂，设计掺量为0.03‑0.12％，能够降低水泥45um筛余细度10‑15％，提高水泥表面积10％以上，水泥3d强度增加4Mpa以上，28d强度增加5Mpa以上。
Description
技术领域
本发明属于水泥外加剂技术领域，具体涉及一种管桩水泥专用助磨剂及其制备方法。
背景技术
水泥管桩作为民用建筑行业常用的基础建筑材料，在日常施工过程中经常用到。水泥管桩的特殊生产工艺对于水泥管桩的生产原料提出了特殊要求，比如蒸压养护对于胶材的使用性能就提出了要求，比如水泥中C3A的含量不能高于7.5％，水泥3d强度高于30Mpa和28d强度要高于58Mpa，水泥厂在PⅡ52.5水泥的生产过程中也采取了相应的一些措施，比如熟料质量的控制，水泥磨的磨球级配等问题。虽然助磨剂得到应用已经多年，但目前助磨剂的主要原材料还是醇胺和醇类物质，不能满足管桩水泥生产过程中对于水泥助磨剂助磨和分散能力的要求。因此，需要有专门针对管桩水泥要求，开发一种适用管桩水泥生产的专用助磨剂。
发明内容
本发明主要是针对常规水泥助磨剂对于管桩水泥生产过程中助磨和分散能力不足的问题。本发明人考虑通过小分子聚醚来解决助磨剂助磨和分散能力不足的问题。
为实现上述技术目的，本发明所采用的技术方案为：
一种管桩水泥专用助磨剂，包括以下重量份的原料制备而成：醇胺类物质15-20份，小分子聚醚20-40份，甘油蒸馏残渣15-25份，消泡剂0.1-0.5份，水29-35份。
进一步的，所述醇胺类物质为三乙醇胺和/或二乙醇单异丙醇胺。
更进一步的，三乙醇胺和二乙醇单异丙醇胺的纯度均为85％。
进一步的，所述甘油蒸馏残渣的固含量为80％。
在化学合成甘油生产过程中，会排出甘油蒸馏残渣，其外观为深棕色或棕黑色半固体状态，其中含氯化钠20％-50％，甘油5％-20％，聚合甘油5％-10％，余量是水。
进一步的，所述消泡剂为有机硅类消泡剂。
进一步的，所述小分子聚醚通过以下步骤制得：
(1)称取环氧乙烷4-6份，放在密封罐中备用；
(2)向高压反应釜中投入1份水，使用饱和氢氧化钠溶液将pH值调至12，拧紧反应釜，维持反应釜内部为密封状态；
(3)使用氮气置换反应釜内部气氛，然后使用氮气将密封罐内环氧乙烷的一半压入高压反应釜内部，搅拌20分钟；
(4)将高压反应釜温度升至100-120℃，搅拌转速300转/分，保持反应釜压力2MPa，开始将剩余的环氧乙烷利用氮气压力匀速压入高压反应釜中，反应时间1小时；
(5)反应结束后，使用循环冷水将反应釜降温至30℃，真空度-0.02MPa，将反应体系内的未反应环氧乙烷蒸馏出来循环利用；
(6)将反应釜内部物料转出，得到含有乙二醇、二甘醇、三甘醇和四甘醇等乙二醇低聚物的小分子聚醚。
一种管桩水泥专用助磨剂的制备方法，包括以下制备步骤：
(1)按重量份将醇胺类组分、小分子聚醚和水加入搅拌釜中，搅拌均匀；
(2)再向搅拌釜中加入甘油蒸馏残渣，快速搅拌均匀之后，加入消泡剂继续搅拌30分钟；
(3)将步骤(2)中得到的物料通过100目网布过滤，得到管桩水泥专用助磨剂。
本发明管桩水泥助磨剂，使用时掺量为水泥重量0.03-0.12％
有益效果
(1)本发明采用环氧乙烷与水合成小分子聚醚的混合物，含有乙二醇、二甘醇、三甘醇和四甘醇等乙二醇的小分子低聚物，能过够实现对不同颗粒尺寸的水泥实现吸附分散作用，对熟料用量较多的管桩水泥具有较好的助磨效果；且小分子聚醚的合成过程工艺简单，成本低廉，具有较好的使用性价比；
(2)本发明助磨剂复配引入工业甘油蒸馏残渣作为助磨增强组分，其所含三聚甘油、二聚甘油和甘油，不仅助磨增强效果好，而且价格低廉，具有极强的成本优势；
(3)本发明涉及的管桩专用助磨剂，设计掺量为0.03-0.12％，能够降低水泥45um筛余细度10-15％，提高水泥表面积10％以上，水泥3d强度增加4Mpa以上，28d强度增加5Mpa以上。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明的技术方案做进一步说明，但不限于此。
实施例1
一种管桩水泥专用助磨剂，包括以下重量份的原料制备而成：醇胺类物质20份，小分子聚醚20份，甘油蒸馏残渣25份，消泡剂0.1份，水34.9份。
所述醇胺类物质为三乙醇胺。
所述三乙醇胺的纯度均为85％。
所述甘油蒸馏残渣的固含量为80％。
在化学合成甘油生产过程中，会排出甘油蒸馏残渣，其外观为深棕色或棕黑色半固体状态，其中含氯化钠20％-50％，甘油5％-20％，聚合甘油5％-10％，余量是水。
所述消泡剂为有机硅类消泡剂。
所述小分子聚醚通过以下步骤制得：
(1)称取环氧乙烷6份，放在密封罐中备用；
(2)向高压反应釜中投入1份水，使用饱和氢氧化钠溶液将pH值调至12，拧紧反应釜，维持反应釜内部为密封状态；
(3)使用氮气置换反应釜内部气氛，然后使用氮气将密封罐内环氧乙烷的一半压入高压反应釜内部，搅拌20分钟；
(4)将高压反应釜温度升至120℃，搅拌转速300转/分，保持反应釜压力2MPa，开始将剩余的环氧乙烷利用氮气压力匀速压入高压反应釜中，反应时间1小时；
(5)反应结束后，使用循环冷水将反应釜降温至30℃，真空度-0.02MPa，将反应体系内的未反应环氧乙烷蒸馏出来循环利用；
(6)将反应釜内部物料转出，得到含有乙二醇、二甘醇、三甘醇和四甘醇等乙二醇低聚物的小分子聚醚。
一种管桩水泥专用助磨剂的制备方法，包括以下制备步骤：
(1)按重量份将醇胺类组分、小分子聚醚和水加入搅拌釜中，搅拌均匀；
(2)再向搅拌釜中加入甘油蒸馏残渣，快速搅拌均匀之后，加入消泡剂继续搅拌30分钟；
(3)将步骤(2)中得到的物料通过100目网布过滤，得到管桩水泥专用助磨剂。
本实施例管桩水泥助磨剂，使用时掺量为水泥重量0.03-0.12％
实施例2
一种管桩水泥专用助磨剂，包括以下重量份的原料制备而成：醇胺类物质15份，小分子聚醚30份，甘油蒸馏残渣25份，消泡剂0.1份，水29.9份。
所述醇胺类物质为二乙醇单异丙醇胺。
二乙醇单异丙醇胺的纯度为85％。
所述甘油蒸馏残渣的固含量为80％。
在化学合成甘油生产过程中，会排出甘油蒸馏残渣，其外观为深棕色或棕黑色半固体状态，其中含氯化钠20％-50％，甘油5％-20％，聚合甘油5％-10％，余量是水。
所述消泡剂为有机硅类消泡剂。
所述小分子聚醚通过以下步骤制得：
(1)称取环氧乙烷6份，放在密封罐中备用；
(2)向高压反应釜中投入1份水，使用饱和氢氧化钠溶液将pH值调至12，拧紧反应釜，维持反应釜内部为密封状态；
(3)使用氮气置换反应釜内部气氛，然后使用氮气将密封罐内环氧乙烷的一半压入高压反应釜内部，搅拌20分钟；
(4)将高压反应釜温度升至100℃，搅拌转速300转/分，保持反应釜压力2MPa，开始将剩余的环氧乙烷利用氮气压力匀速压入高压反应釜中，反应时间1小时；
(5)反应结束后，使用循环冷水将反应釜降温至30℃，真空度-0.02MPa，将反应体系内的未反应环氧乙烷蒸馏出来循环利用；
(6)将反应釜内部物料转出，得到含有乙二醇、二甘醇、三甘醇和四甘醇等乙二醇低聚物的小分子聚醚。
一种管桩水泥专用助磨剂的制备方法，包括以下制备步骤：
(1)按重量份将醇胺类组分、小分子聚醚和水加入搅拌釜中，搅拌均匀；
(2)再向搅拌釜中加入甘油蒸馏残渣，快速搅拌均匀之后，加入消泡剂继续搅拌30分钟；
(3)将步骤(2)中得到的物料通过100目网布过滤，得到管桩水泥专用助磨剂。
本实施例管桩水泥助磨剂，使用时掺量为水泥重量0.03-0.12％
实施例3
一种管桩水泥专用助磨剂，包括以下重量份的原料制备而成：醇胺类物质15份，小分子聚醚35份，甘油蒸馏残渣20份，消泡剂0.1份，水29.9份。
所述醇胺类物质为三乙醇胺和二乙醇单异丙醇胺等质量混合。
所述三乙醇胺和二乙醇单异丙醇胺的纯度均为85％。
所述甘油蒸馏残渣的固含量为80％。
在化学合成甘油生产过程中，会排出甘油蒸馏残渣，其外观为深棕色或棕黑色半固体状态，其中含氯化钠20％-50％，甘油5％-20％，聚合甘油5％-10％，余量是水。
所述消泡剂为有机硅类消泡剂。
所述小分子聚醚通过以下步骤制得：
(1)称取环氧乙烷6份，放在密封罐中备用；
(2)向高压反应釜中投入1份水，使用饱和氢氧化钠溶液将pH值调至12，拧紧反应釜，维持反应釜内部为密封状态；
(3)使用氮气置换反应釜内部气氛，然后使用氮气将密封罐内环氧乙烷的一半压入高压反应釜内部，搅拌20分钟；
(4)将高压反应釜温度升至120℃，搅拌转速300转/分，保持反应釜压力2MPa，开始将剩余的环氧乙烷利用氮气压力匀速压入高压反应釜中，反应时间1小时；
(5)反应结束后，使用循环冷水将反应釜降温至30℃，真空度-0.02MPa，将反应体系内的未反应环氧乙烷蒸馏出来循环利用；
(6)将反应釜内部物料转出，得到含有乙二醇、二甘醇、三甘醇和四甘醇等乙二醇低聚物的小分子聚醚。
一种管桩水泥专用助磨剂的制备方法，包括以下制备步骤：
(1)按重量份将醇胺类组分、小分子聚醚和水加入搅拌釜中，搅拌均匀；
(2)再向搅拌釜中加入甘油蒸馏残渣，快速搅拌均匀之后，加入消泡剂继续搅拌30分钟；
(3)将步骤(2)中得到的物料通过100目网布过滤，得到管桩水泥专用助磨剂。
本发明管桩水泥助磨剂，使用时掺量为水泥重量0.03-0.12％
实施例4
一种管桩水泥专用助磨剂，包括以下重量份的原料制备而成：醇胺类物质18份，小分子聚醚30份，甘油蒸馏残渣15份，消泡剂0.5份，水33份。
所述醇胺类物质为二乙醇单异丙醇胺。
所述二乙醇单异丙醇胺的纯度为85％。
所述甘油蒸馏残渣的固含量为80％。
在化学合成甘油生产过程中，会排出甘油蒸馏残渣，其外观为深棕色或棕黑色半固体状态，其中含氯化钠20％-50％，甘油5％-20％，聚合甘油5％-10％，余量是水。
所述消泡剂为有机硅类消泡剂。
所述小分子聚醚通过以下步骤制得：
(1)称取环氧乙烷4份，放在密封罐中备用；
(2)向高压反应釜中投入1份水，使用饱和氢氧化钠溶液将pH值调至12，拧紧反应釜，维持反应釜内部为密封状态；
(3)使用氮气置换反应釜内部气氛，然后使用氮气将密封罐内环氧乙烷的一半压入高压反应釜内部，搅拌20分钟；
(4)将高压反应釜温度升至120℃，搅拌转速300转/分，保持反应釜压力2MPa，开始将剩余的环氧乙烷利用氮气压力匀速压入高压反应釜中，反应时间1小时；
(5)反应结束后，使用循环冷水将反应釜降温至30℃，真空度-0.02MPa，将反应体系内的未反应环氧乙烷蒸馏出来循环利用；
(6)将反应釜内部物料转出，得到含有乙二醇、二甘醇、三甘醇和四甘醇等乙二醇低聚物的小分子聚醚。
一种管桩水泥专用助磨剂的制备方法，包括以下制备步骤：
(1)按重量份将醇胺类组分、小分子聚醚和水加入搅拌釜中，搅拌均匀；
(2)再向搅拌釜中加入甘油蒸馏残渣，快速搅拌均匀之后，加入消泡剂继续搅拌30分钟；
(3)将步骤(2)中得到的物料通过100目网布过滤，得到管桩水泥专用助磨剂。
本发明管桩水泥助磨剂，使用时掺量为水泥重量0.03-0.12％
对比例1
一种水泥助磨剂，包括以下重量份的原料制备而成：醇胺类物质20份，二甘醇20份，甘油蒸馏残渣25份，消泡剂0.1份，水34.9份。
所述醇胺类物质为二乙醇单异丙醇胺。
所述二乙醇单异丙醇胺的纯度为85％。
所述甘油蒸馏残渣的固含量为80％。
在化学合成甘油生产过程中，会排出甘油蒸馏残渣，其外观为深棕色或棕黑色半固体状态，其中含氯化钠20％-50％，甘油5％-20％，聚合甘油5％-10％，余量是水。
所述消泡剂为有机硅类消泡剂。
一种水泥助磨剂的制备方法，包括以下制备步骤：
(1)按重量份将醇胺类组分、二甘醇和水加入搅拌釜中，搅拌均匀；
(2)再向搅拌釜中加入甘油蒸馏残渣，快速搅拌均匀之后，加入消泡剂继续搅拌30分钟；
(3)将步骤(2)中得到的物料通过100目网布过滤，得到水泥助磨剂。
本对比例水泥助磨剂，使用时掺量为水泥重量0.03-0.12％
本对比例除将小分子聚醚替换为常用的二甘醇外，其余原料和制备方法均同实施例1。
为进一步验证本发明助磨剂的使用效果，将上述实施例1-4、对比例1、常用市售助磨剂分别掺杂于水泥中，掺量0.03％，并设空白对比例，即不添加任何助磨剂；对其各项性能进行统计和比较(数据如下表1)：
水泥物料配比：熟料95％，脱硫石膏5％。
试验操作：分7个试验组，每个试验组称取5kg水泥物料，分别按配比加入实施例1-4、对比例1、空白例、市售通用型助磨剂做对比。分别加入Φ500×500mm水泥实验小磨，粉磨30分钟，然后将磨制的水泥按照国家标准GB/T17671-1999水泥胶砂强度检验方法检验水泥强度，按照国家标准GB/T1346-2011水泥标准稠度用水量、凝结时间对水泥标准稠度用水量、凝结时间等性能进行检测。
表1小磨试验性能测试结果
将本发明实施例1-4、对比例1、常用市售助磨剂分别掺杂于水泥原料粉磨过程中，掺量0.03％，并设空白对比例，即不添加任何助磨剂；对其各项性能进行统计和比较(数据如下表2)：
水泥物料配比：熟料95％，脱硫石膏5.5％。
表2大磨实验性能测试结果
从表1-2数据可以看出，使用本发明实施例1-4所得管桩水泥专用助磨剂，3d和28d强度都明显高于空白例和市售助磨剂组。而未使用小分子聚醚物质的对比例1，其各项性能均弱于实施例，可见本发明小分子聚醚，对于本发明助磨剂效果和增强效果的实现至关重要。在保证优异助磨效果的同时，减少了醇胺类物质的使用，从而大大降低制造成本。
需要说明的是，上述实施例仅仅是实现本发明的优选方式的部分实施例，而非全部实施例。显然，基于本发明的上述实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的其他所有实施例，都应当属于本发明保护的范围。
Claims (6)
1.一种管桩水泥专用助磨剂，其特征在于，包括以下重量份的原料制备而成：醇胺类物质15-20份，小分子聚醚20-40份，甘油蒸馏残渣15-25份，消泡剂0.1-0.5份，水29-35份。
2.根据权利要求1所述管桩水泥专用助磨剂，其特征在于，所述醇胺类物质为三乙醇胺和/或二乙醇单异丙醇胺。
3.根据权利要求1所述管桩水泥专用助磨剂，其特征在于，所述甘油蒸馏残渣的固含量为80％。
4.根据权利要求1所述管桩水泥专用助磨剂，其特征在于，所述消泡剂为有机硅类消泡剂。
5.根据权利要求1所述管桩水泥专用助磨剂，其特征在于，所述小分子聚醚通过以下步骤制得：
(1)称取环氧乙烷4-6份，放在密封罐中备用；
(2)向高压反应釜中投入1份水，使用饱和氢氧化钠溶液将pH值调至12，拧紧反应釜，
维持反应釜内部为密封状态；
(3)使用氮气置换反应釜内部气氛，然后使用氮气将密封罐内环氧乙烷的一半压入高压反应釜内部，搅拌20分钟；
(4)将高压反应釜温度升至100-120℃，搅拌转速300转/分，保持反应釜压力2MPa，开始将剩余的环氧乙烷利用氮气压力匀速压入高压反应釜中，反应时间1小时；
(5)反应结束后，使用循环冷水将反应釜降温至30℃，真空度-0.02MPa，将反应体系内的未反应环氧乙烷蒸馏出来循环利用；
(6)将反应釜内部物料转出，得到小分子聚醚。
6.一种权利要求1-5任意一项所述管桩水泥专用助磨剂的制备方法，其特征在于，包括以下制备步骤：
(1)按重量份将醇胺类组分、小分子聚醚和水加入搅拌釜中，搅拌均匀；
(2)再向搅拌釜中加入甘油蒸馏残渣，搅拌均匀之后，加入消泡剂继续搅拌30分钟；
(3)将步骤(2)中得到的物料通过100目网布过滤，得到管桩水泥专用助磨剂。
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