CN116375370B - 一种少熟料水泥及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种少熟料水泥及其制备方法，涉及混凝土技术领域，该水泥包括以下重量份数的制备原料：水泥熟料10份~12份、含氟铁矿石13份~16份、镍铁渣50份~60份、激发剂2份~11份、粉煤灰20份~25份、外加剂1份~5份；外加剂由甲硫氨酸以及含氟丙烯酸聚合物组成；甲硫氨酸与含氟丙烯酸聚合物的质量比为1:2~3；含氟丙烯酸聚合物包括以下制备原料：甲基丙烯酸、甲基丙烯酸六氟丁酯、2‑(三氟甲基)丙烯酸、引发剂、乳化剂和溶剂。通过采用上述技术方案，优化了少熟料水泥各原料之间的比例，使各原料充分发挥作用，从而提高了由上述水泥熟料形成的混凝土的强度。
Description
技术领域
本发明属于混凝土技术领域，具体是一种少熟料水泥及其制备方法。
背景技术
水泥是应用性最为广泛的一种无机胶凝材料，传统生产方法以石灰石、粘土为主要原料，根据熟料化学组成配以适当的铁质材料，经粉磨、煅烧成熟料，再配以适当掺合料粉磨成不同标号的水泥。
相关技术中大量应用于建筑工程的普通硅酸盐水泥，其硅酸盐水泥熟料组分含量较高（在50％以上），矿渣、粉煤灰、火山灰质等固废以及石灰石等混合材组分掺加总量在45％以下，属于硅酸盐矿物基水泥。生产硅酸盐矿物基水泥会消耗大量能源和石灰石资源，排放大量CO2以及SO2、NOX等有害气体。且硅酸盐矿物基水泥水化热较高，硬化过程中会产生较大收缩，很容易发生开裂，抗压和抗折性能较差。
发明内容
本发明的目的在于提供一种少熟料水泥，以解决上述背景技术中提出的问题和缺陷的至少一个方面。
本发明还提供了上述少熟料水泥的制备方法。
具体如下，本发明第一方面公开了一种少熟料水泥，包括以下重量份数的制备原料：
水泥熟料10份~12份、含氟铁矿石13份~16份、镍铁渣50份~60份、激发剂2份~11份、粉煤灰20份~25份、外加剂1份~5份；
所述外加剂由甲硫氨酸以及含氟丙烯酸聚合物组成；
所述甲硫氨酸与所述含氟丙烯酸聚合物的质量比为1:2~3；
所述含氟丙烯酸聚合物包括以下重量份数的制备原料：
甲基丙烯酸14份~35份、甲基丙烯酸六氟丁酯3份~4份、2-(三氟甲基)丙烯酸5份~8份、引发剂0.5份~2份、乳化剂25份~30份和溶剂30份~70份。
根据本发明少熟料水泥技术方案中的一种实施方式，至少具备如下有益效果：
本发明提供的少熟料水泥的制备原料中包含了含氟丙烯酸聚合物，含氟丙烯酸聚合物具有较强极性，水溶性较好，有利于在体系中分散；同时，含氟丙烯酸聚合物中存在稳定的正负电荷中心，加上丙烯酸残基上的羧基电离所带有的负电荷，使含氟丙烯酸聚合物兼具离子表面活性和非离子表面活性，进而对本身就松弛的氢氧化钙晶体有良好的渗透性和表面活性，促进了其分裂为较小的氢氧化钙结晶，同时避免了其过度集中在界面过渡区中。
本发明中采用含氟丙烯酸聚合物和甲硫氨酸混合作为外加剂，通过对混凝土表面及内部水分进行调节，起到保水的作用；甲硫氨酸分子结构上含有羧基、氨基和硫元素，羧基和氨基具有较好的亲水性，在少熟料水泥形成混凝土的过程中，能够实现对水的吸附和固定，从而减缓水泥浆体的沉底；而硫元素对镍铁渣和含氟铁矿石中的金属元素具有较好的亲和力，从而有利于进一步防止水泥浆体沉底。
含氟丙烯酸聚合物能在少熟料水泥形成混凝土的过程中，由于强极性的F元素形成强氢键作用，深度介入了水泥水化的过程，使水泥水化过程中的C-S-H凝胶在水泥颗粒之间或水泥颗粒与骨料之间搭接，形成大量密实的三维网络状结构，从而均匀的分散在水泥浆体中，从而增强混凝土的机械性能。
本发明通过采用上述技术方案，优化了少熟料水泥各原料之间的比例，使各原料充分发挥作用，进一步提高了由上述少熟料水泥制造的混凝土的强度。
根据本发明的一些实施方式，包括以下重量份数的制备原料：
水泥熟料10份~12份、含氟铁矿石13份~15份、镍铁渣55份~60份、激发剂5份~11份、粉煤灰20份~25份、外加剂2份~5份。
根据本发明的一些实施方式，所述含氟铁矿石中氟的质量含量为5%~10%。
根据本发明的一些实施方式，所述含氟铁矿石中氟的质量含量为8%~10%。
根据本发明的一些实施方式，所述激发剂由三聚磷酸钠和三乙醇胺组成。
根据本发明的一些实施方式，所述三聚磷酸钠和三乙醇胺的质量比为1:2~3。
根据本发明的一些实施方式，所述镍铁渣中氧化钙的质量分数为20%~40%。
根据本发明的一些实施方式，所述镍铁渣中氧化钙的质量分数为20%~30%。
根据本发明的一些实施方式，所述含氟丙烯酸聚合物包括以下重量份数的制备原料：
甲基丙烯酸25份~35份、甲基丙烯酸六氟丁酯3份~4份、2-(三氟甲基)丙烯酸5份~8份、引发剂0.5份~2份、乳化剂25份~30份和溶剂30份~70份。
根据本发明的一些实施方式，所述引发剂为过硫酸盐。
根据本发明的一些实施方式，所述过硫酸盐为过硫酸钠或过硫酸钾中的至少一种。
根据本发明的一些实施方式，所述乳化剂由吐温80和烷基硫酸盐组成。
根据本发明的一些实施方式，所述吐温80和所述烷基硫酸盐的质量比为1:1~2。
根据本发明的一些实施方式，所述烷基硫酸盐为十二烷基硫酸盐。
根据本发明的一些实施方式，所述十二烷基硫酸盐为十二烷基硫酸钠。
根据本发明的一些实施方式，所述溶剂为水。
本发明第二方面提供了上述少熟料水泥的制备方法，包括以下步骤：
S01、将所述含氟铁矿石、所述镍铁渣和所述粉煤灰粉磨后烧结，制得烧结物；
S02、将所述烧结物、所述水泥熟料、所述激发剂和所述外加剂混合；
步骤S01中所述烧结的温度为1100℃~1200℃。
根据本发明的一些实施方式，步骤S01中所述烧结的时间为50min~70min。
根据本发明的一些实施方式，所述粉磨的终粒径为50μm~60μm。
根据本发明的一些实施方式，所述方法还包括：
S1、将所述乳化剂、所述溶剂、所述甲基丙烯酸、所述甲基丙烯酸六氟丁酯和所述2-(三氟甲基)丙烯酸混合后均化，形成乳液；
S2、将所述引发剂添加至所述乳液中聚合，得到含氟丙烯酸聚合物。
根据本发明的一些实施方式，所述均化过程中转速为6000rpm~8000rpm。
根据本发明的一些实施方式，所述均化的时间为20min~40min。
根据本发明的一些实施方式，所述步骤S2中聚合的温度为75℃～80℃。
根据本发明的一些实施方式，所述聚合的时间为3h~5h。
根据本发明的一些实施方式，所述聚合后洗涤、固液分离和干燥。
附图说明
为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1为本发明实施例1提供的少熟料水泥水化后界面过渡区的SEM图。
图2为本发明实施例1提供的少熟料水泥水化后的网状结构图（放大3万倍）。
图3为本发明实施例1提供的少熟料水泥水化后的氢氧化钙形貌图（放大10万倍）。
图4为对比例1提供的少熟料水泥水化后界面过渡区的SEM图。
图5为对比例1提供的少熟料水泥水化后的网状结构图（放大3万倍）。
图6为对比例1提供的少熟料水泥水化后的氢氧化钙形貌图（放大10万倍）。
具体实施方式
以下将结合实施例对本发明的构思及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本发明保护的范围。
本发明的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
本发明实施方式中少熟料水泥，包括以下重量份数的制备原料：
水泥熟料10份~12份、含氟铁矿石13份~16份、镍铁渣50份~60份、激发剂2份~11份、粉煤灰20份~25份、外加剂1份~5份；
外加剂由甲硫氨酸以及含氟丙烯酸聚合物组成；
甲硫氨酸与所述含氟丙烯酸聚合物的质量比为1:2~3；
含氟丙烯酸聚合物包括以下重量份数的制备原料：
甲基丙烯酸14份~35份、甲基丙烯酸六氟丁酯3份~4份、2-(三氟甲基)丙烯酸5份~8份、引发剂0.5份~2份、乳化剂25份~30份和溶剂30份~70份。
本发明提供的少熟料水泥的制备原料中包含了镍铁渣和粉煤灰等工业废弃物，实现了工业废弃物的利用；同时通过镍铁渣、粉煤灰和含氟铁矿石的复合，弥补了单一矿物原料性能的不足，提升了水泥基材料的性能，降低了水泥熟料的用量，降低了生产成本。含氟铁矿石还能引入氟元素，有利于促进C3A相的形成，促进钙相的晶型转化。
本发明通过添加激发剂，使镍铁渣的活性充分发挥出来，加速与水泥产物发生二次水化反应，消除了结晶较大的氢氧化钙，增大了少熟料水泥水化后体系的密实度，极大地提高了少熟料水泥水化后体系的强度。同时，还减少了凝胶-骨料界面过渡区内氢氧化钙的量，提升了水泥对于骨料的胶结性，进而提高了机械强度。
本发明中含氟丙烯酸聚合物的聚合机制如下：
。
含氟丙烯酸聚合物内羧酸酯残基的水解与氢氧化钙晶体的产生同时进行，消耗了部分氢氧化钙；同时，还抑制了其结晶的速率，使其结晶更加均匀。
水泥浆体系与一般的溶液、胶体不同，其本身是一个不均匀、非线性的体系，体系内不同位置的温度、氢氧化钙浓度、各种离子的浓度都不一致，因此充分分散的氢氧化钙晶体小颗粒在动态的溶解-结晶平衡过程中溶解度更大（相较于体系内较大颗粒氢氧化钙晶体），减少了集中的“局部饱和-析出”的过程。
本发明中采用含氟丙烯酸聚合物和甲硫氨酸混合作为外加剂，通过对混凝土表面及内部水分进行调节，起到保水的作用；甲硫氨酸分子结构上含有羧基、氨基和硫元素，羧基和氨基具有较好的亲水性，在少熟料水泥形成混凝土的过程中，能够实现对水的吸附和固定，从而减缓水泥浆体的沉底；而硫元素对镍铁渣和含氟铁矿石中的金属元素具有较好的亲和力，从而有利于进一步防止水泥浆体沉底。
含氟丙烯酸聚合物能在少熟料水泥形成混凝土的过程中，由于强极性的F元素形成强氢键作用，深度介入了水泥水化的过程，使水泥水化过程中的C-S-H凝胶在水泥颗粒之间或水泥颗粒与骨料之间搭接，形成大量密实的三维网络状结构，从而均匀的分散在水泥浆体中，从而增强混凝土的机械性能。
本发明实施方式中选用的含氟铁矿为白云鄂博含氟铁矿（氧化铁质量分数为39.58%，氧化亚铁质量分数为12.17%，F的质量分数为8.42%）。
本发明实施方式中选用的镍铁渣中二氧化硅的质量分数为35.7%，氧化铝的质量分数为8.1%，氧化铁为7.2%，氧化镁为15.6%，氧化钙为29.1%。
本发明实施方式中粉煤灰购自长沙达诺建材有限公司的一级粉煤灰。
本发明实施方式中水泥熟料的矿物组成包括65％的C3S、16％的C2S、7％的C3A和12％的C6A2F。
实施例1
本实施例为一种少熟料水泥，由以下制备原料组成：
水泥熟料12份、含氟铁矿石15份、镍铁渣58份、激发剂（三聚磷酸钠和三乙醇胺，质量比为1:2）5份、粉煤灰23份、外加剂（甲硫氨酸与含氟丙烯酸聚合物，质量比为1:2）2份；
本实施例中含氟丙烯酸聚合物由以下重量份数的制备原料组成：
甲基丙烯酸35份、甲基丙烯酸六氟丁酯4份、2-(三氟甲基)丙烯酸8份、引发剂（过硫酸钾）2份、乳化剂（吐温80和十二烷基硫酸钠，质量比为1:2）30份和溶剂（水）70份。
本实施例中含氟丙烯酸聚合物的制备方法，包括以下步骤：
S1、将乳化剂、溶剂、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸六氟丁酯和2-(三氟甲基)丙烯酸混合后均化（转速为6000rpm，时间为30min），形成乳液；
S2、将引发剂添加至乳液中聚合（温度为80℃，时间为3h），聚合完成后，固液分离，收集固相，洗涤干燥。
本实施例中少熟料水泥的制备方法，由以下步骤组成：
S01、将含氟铁矿石、镍铁渣和粉煤灰粉磨（粉磨的终粒径为60μm）后烧结（温度为1150℃，时间为60min），制得烧结物；
S02、将烧结物、水泥熟料、激发剂和外加剂混合后粉磨（粉磨的终粒径为45μm）。
实施例2
本实施例为一种少熟料水泥，由以下制备原料组成：
水泥熟料10份、含氟铁矿石13份、镍铁渣60份、激发剂（三聚磷酸钠和三乙醇胺，质量比为1:3）11份、粉煤灰20份、外加剂（甲硫氨酸与含氟丙烯酸聚合物，质量比为1:2）5份；
本实施例中含氟丙烯酸聚合物选用实施例1制备得到的含氟丙烯酸聚合物。
本实施例中少熟料水泥的制备方法，参照实施例1中进行。
实施例3
本实施例为一种少熟料水泥，由以下制备原料组成：
水泥熟料12份、含氟铁矿石13份、镍铁渣60份、激发剂（三聚磷酸钠和三乙醇胺，质量比为1:2.5）10份、粉煤灰20份、外加剂（甲硫氨酸与含氟丙烯酸聚合物，质量比为1:2）4份；
本实施例中含氟丙烯酸聚合物选用实施例1制备得到的含氟丙烯酸聚合物。
本实施例中少熟料水泥的制备方法，参照实施例1中进行。
实施例4
本实施例为一种少熟料水泥，由以下制备原料组成：
水泥熟料11份、含氟铁矿石14份、镍铁渣53份、激发剂（三聚磷酸钠和三乙醇胺，质量比为1:2）11份、粉煤灰22份、外加剂（甲硫氨酸与含氟丙烯酸聚合物，质量比为1:2）1份。
本实施例中含氟丙烯酸聚合物选用实施例1制备得到的含氟丙烯酸聚合物。
本实施例中少熟料水泥的制备方法，参照实施例1中进行。
实施例5
本实施例为一种少熟料水泥，由以下制备原料组成：
水泥熟料12份、含氟铁矿石16份、镍铁渣50份、激发剂（三聚磷酸钠和三乙醇胺，质量比为1:2）2份、粉煤灰20份、外加剂（甲硫氨酸与含氟丙烯酸聚合物，质量比为1:2）5份；
本实施例中含氟丙烯酸聚合物由以下重量份数的制备原料组成：
甲基丙烯酸14份、甲基丙烯酸六氟丁酯3份、2-(三氟甲基)丙烯酸5份、引发剂（过硫酸钾）0.5份、乳化剂（吐温80和十二烷基硫酸钠，质量比为1:2）25份和溶剂（水）70份。
本实施例中含氟丙烯酸聚合物制备方法，参照实施例1中进行。
本实施例中少熟料水泥的制备方法，参照实施例1中进行。
对比例1
本对比例为一种少熟料水泥，由以下制备原料组成：
水泥熟料12份、含氟铁矿石15份、镍铁渣58份、激发剂（三聚磷酸钠和三乙醇胺，质量比为1:2）5份、粉煤灰23份、外加剂（甲硫氨酸）2份。
本对比例中少熟料水泥的制备方法，参照实施例1中进行。
对比例2
本对比例为一种少熟料水泥，由以下制备原料组成：
水泥熟料12份、含氟铁矿石15份、镍铁渣58份、激发剂（三聚磷酸钠和三乙醇胺，质量比为1:2）5份、粉煤灰23份、外加剂（含氟丙烯酸聚合物）2份。
本对比例中含氟丙烯酸聚合物选用实施例1中含氟丙烯酸聚合物。
本对比例中少熟料水泥的制备方法，参照实施例1中进行。
对比例3
本对比例为一种少熟料水泥，由以下制备原料组成：
水泥熟料12份、含氟铁矿石16份、镍铁渣50份、激发剂（三聚磷酸钠和三乙醇胺，质量比为1:2）2份、粉煤灰20份、外加剂（甲硫氨酸与含氟丙烯酸聚合物，质量比为1:2）5份；
本对比例中含氟丙烯酸聚合物由以下重量份数的制备原料组成：
甲基丙烯酸14份、2-(三氟甲基)丙烯酸5份、引发剂（过硫酸钾）0.3份、乳化剂（吐温80和十二烷基硫酸钠，质量比为1:2）25份和溶剂（水）70份。
本对比例中含氟丙烯酸聚合物制备方法，包括以下步骤：
S1、将乳化剂、溶剂、甲基丙烯酸和2-(三氟甲基)丙烯酸混合后均化（转速为6000rpm，时间为30min），形成乳液；
S2、将引发剂添加至乳液中聚合（温度为80℃，时间为3h），聚合完成后，固液分离，收集固相，洗涤干燥。
本对比例中少熟料水泥的制备方法，参照实施例1中进行。
对比例4
本对比例为一种少熟料水泥，由以下制备原料组成：
水泥熟料12份、含氟铁矿石16份、镍铁渣50份、激发剂（三聚磷酸钠和三乙醇胺，质量比为1:2）2份、粉煤灰20份、外加剂（甲硫氨酸与含氟丙烯酸聚合物，质量比为1:2）5份；
本对比例中含氟丙烯酸聚合物由以下重量份数的制备原料组成：
甲基丙烯酸14份、甲基丙烯酸六氟丁酯3份、引发剂（过硫酸钾）0.3份、乳化剂（吐温80和十二烷基硫酸钠，质量比为1:2）25份和溶剂（水）70份。
本对比例中含氟丙烯酸聚合物制备方法，包括以下步骤：
S1、将乳化剂、溶剂、甲基丙烯酸和甲基丙烯酸六氟丁酯混合后均化（转速为6000rpm，时间为30min），形成乳液；
S2、将引发剂添加至乳液中聚合（温度为80℃，时间为3h），聚合完成后，固液分离，收集固相，洗涤干燥。
本对比例中少熟料水泥的制备方法，参照实施例1中进行。
对比例5
本对比例为一种少熟料水泥，由以下制备原料组成：
水泥熟料12份、镍铁渣58份、激发剂（三聚磷酸钠和三乙醇胺，质量比为1:2）5份、粉煤灰23份、外加剂（甲硫氨酸与含氟丙烯酸聚合物，质量比为1:2）2份；
本实施例中含氟丙烯酸聚合物选用实施例1制备得到的含氟丙烯酸聚合物。
本对比例中少熟料水泥的制备方法，由以下步骤组成：
S01、将镍铁渣和粉煤灰粉磨（粉磨的终粒径为60μm）后烧结（温度为1150℃，时间为60min），制得烧结物；
S02、将烧结物、水泥熟料、激发剂和外加剂混合后粉磨（粉磨的终粒径为45μm）；
取实施例1~5及对比例1~5中的少熟料水泥，根据GB/T 17671-2021《水泥胶砂强度检测方法(ISO法)》进行力学性能测试，测试结果如表1所示。
取实施例1和对比例1中少熟料水泥水化后进行SEM测试（水化参数均相同）。
表1实施例1~5及对比例1~5制得的水泥熟料的力学性能测试结果
。
本发明实施例1对应的少熟料水泥水化后的SEM图见图1~3，从图1中得知：实施例1中少熟料水泥水化后形成的界面过渡区氢氧化钙量较小，增大了少熟料水泥水化后体系的密实度，极大地提高了少熟料水泥水化后体系的强度；从图2中得知：实施例1中的少熟料水泥水化后形成的三维网状结构较多，从而使骨料均匀的分散在水泥浆体中，从而最终增强混凝土的机械性能；从图3中得知：由实施例1中少熟料水泥水化后形成的氢氧化钙颗粒的较小且均匀性好。
对比例1对应的少熟料水泥水化后的SEM图见图4~6，从图4中得知：对比例1中少熟料水泥水化后形成的过渡区氢氧化钙量较大，降低了少熟料水泥水化后体系的密实度，从而降低了少熟料水泥水化后体系的强度；从图5中得知：对比例1中少熟料水泥形成的水化后形成的三维网状结构较少，从而导致骨料的分散效果较差，从而影响到少熟料水泥最终形成混凝土的机械性能；从图6中得知：对比例1中少熟料水泥水化后形成的氢氧化钙颗粒的较大且均匀性差。
本发明采用空水泥净浆锅进行水泥浆的配置，实施例1中水泥浆不沉底，可以清晰看到锅底。
对比例1与实施例1的差异在于：本对比例中未加入含氟丙烯酸聚合物，导致浆体沉底较快（锅底有附着物，用钢尺可刮出），浆体沉底较快会导致混凝土分层，进一步使混凝土中各部位强度不均一，容易发生开裂和强度不足的情况。
对比例2与实施例1的差异在于：本对比例中未加入甲硫氨酸，导致浆体沉底较快（锅底有附着物，用钢尺可刮出），浆体沉底较快会导致混凝土分层，进一步使混凝土中各部位强度不均一，容易发生开裂和强度不足的情况。
由对比例1~2和实施例1的对比得知：实施例1中含氟丙烯酸聚合物与甲硫氨酸分子之间具有强范德华力作用，使二者在水泥石水化过程中的“形成空间网络结构”的技术效果上具有协同作用，缺乏任意一者效果均大打折扣。
对比例3与实施例5的差异在于：本对比例含氟丙烯酸聚合物的制备原料中未加入甲基丙烯酸六氟丁酯，导致聚合物体系中氟含量降低，分子间作用力减弱，导致形成的空间网络结构稳定性降低，从而导致性能较差。
对比例4与实施例5的差异在于：本对比例含氟丙烯酸聚合物的制备原料中未加入2-(三氟甲基)丙烯酸，导致聚合物体系中氟含量降低，分子间作用力减弱，导致形成的空间网络结构稳定性降低，从而导致性能较差。
对比例5和实施例1的差异在于：本对比例中未加入含氟铁矿石，不利于钙相的晶型转化，从而导致性能较差。
综上所述，本发明水泥的制备原料中包含了镍铁渣和粉煤灰等工业废弃物，实现了工业废弃物的利用；同时通过镍铁渣、粉煤灰和含氟铁矿石的复合，弥补了单一矿物原料性能的不足，提升了水泥基材料的性能，降低了水泥熟料的用量，降低了生产成本。含氟铁矿石还能引入氟元素，有利于促进C3A相的形成，促进钙相的晶型转化。本发明通过添加激发剂，使镍铁渣的活性充分发挥出来，加速与水泥产物发生二次水化反应，消除了结晶较大的氢氧化钙，增大了少熟料水泥水化后体系的密实度，极大地提高了少熟料水泥水化后体系的强度。本发明中采用含氟丙烯酸聚合物和甲硫氨酸混合作为外加剂，通过对混凝土表面及内部水分进行调节，起到保水的作用；甲硫氨酸分子结构上含有羧基、氨基和硫元素，羧基和氨基具有较好的亲水性，在少熟料水泥形成混凝土的过程中，能够实现对水的吸附和固定，从而减缓水泥浆体的沉底；而硫元素对镍铁渣和含氟铁矿石中的金属元素具有较好的亲和力，从而有利于进一步防止水泥浆体沉底。而含氟丙烯酸聚合物能在少熟料水泥形成混凝土的过程中，形成空间网络结构，从而均匀的分散在水泥浆体中，从而增强混凝土的机械性能；含氟丙烯酸聚合物与甲硫氨酸分子之间具有强范德华力作用，使二者在水泥石水化过程中的“形成空间网络结构”的技术效果上具有协同作用，缺乏任意一者效果均大打折扣。通过采用上述技术方案，优化了少熟料水泥各原料之间的比例，使各原料充分发挥作用，进一步提高了混凝土（由上述水泥熟料制得）的强度。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种少熟料水泥，其特征在于，包括以下重量份数的制备原料：
水泥熟料10份~12份、含氟铁矿石13份~16份、镍铁渣50份~60份、激发剂2份~11份、粉煤灰20份~25份、外加剂1份~5份；
将含氟铁矿石、镍铁渣和粉煤灰粉磨后烧结；
所述外加剂由甲硫氨酸以及含氟丙烯酸聚合物组成；
所述甲硫氨酸与所述含氟丙烯酸聚合物的质量比为1:2~3；
所述含氟丙烯酸聚合物包括以下重量份数的制备原料：
甲基丙烯酸14份~35份、甲基丙烯酸六氟丁酯3份~4份、2-(三氟甲基)丙烯酸5份~8份、引发剂0.5份~2份、乳化剂25份~30份和溶剂30份~70份。
2.根据权利要求1所述的少熟料水泥，其特征在于，所述含氟铁矿石中氟的质量含量为5%~10%。
3.根据权利要求1所述的少熟料水泥，其特征在于，所述激发剂由三聚磷酸钠和三乙醇胺组成。
4.根据权利要求1所述的少熟料水泥，其特征在于，所述镍铁渣中氧化钙的质量分数为20%~40%。
5.根据权利要求1所述的少熟料水泥，其特征在于，所述引发剂为过硫酸盐。
6.根据权利要求1所述的少熟料水泥，其特征在于，所述乳化剂由吐温80和烷基硫酸盐组成。
7.一种制备如权利要求1至6任一项所述的少熟料水泥的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S01、将含氟铁矿石、镍铁渣和粉煤灰粉磨后烧结，制得烧结物；
S02、将所述烧结物、水泥熟料、激发剂和外加剂混合；
其中，步骤S01中所述烧结的温度为1100℃~1200℃。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，步骤S01中所述烧结的时间为50min~70min。
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
S1、将乳化剂、溶剂、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸六氟丁酯和2-(三氟甲基)丙烯酸混合后均化，形成乳液；
S2、将引发剂添加至所述乳液中聚合，得到含氟丙烯酸聚合物。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述步骤S2中聚合的温度为75℃～80℃。
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN116375370A (zh) | 2023-07-04 |
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