CN108395138A - 一种水泥促凝剂 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种水泥促凝剂,属于建筑领域。本发明以十八水合硫酸铝和氧化钙为原料,通过高速剪切,制备出具有水泥促凝的物质;以锂渣为原料,利用微波对其进行处理,使其含有更多的游离锂盐,等可促进水泥混凝土的凝结,缩短初凝的时间,锂渣中的氧化铝、硫酸钙也会反应生成水化硫铝酸钙,可以提高早期强度,添加竹纤维进行复合,于竹原纤维的掺入,体积收缩应力被消解从而裂纹减少,水泥基砂浆随竹原纤维掺量增加抗折强度增大,提高了后期水泥浆的抗裂、抗压强度,提高水泥品质。
Description
技术领域
本发明属于建筑领域,具体涉及一种水泥促凝剂。
背景技术
促凝剂是一种用于建筑砂浆、建筑混凝土中的添加剂,也可作为石油、天然气开采加工助剂。特别适合用于水泥制品的下水管、隔热层,水泥预制件及水泥道路修补等要求快速凝固和加快模具利用周转的项目。具有对水泥制品速凝、促凝、早强、操作性能好等特点,能显著加快水泥的硬化速度,缩短凝结时间特高水泥制品的早期强度。
国内目前主要的促凝剂都为无机盐类,大部分促凝剂的主要成分为铝酸钠,其它具有促凝作用的无机盐包括碳酸钠、铝酸钙、氟氯酸钙、氟硅酸镁、硅酸钠、氟硅酸钠、氯化亚铁、硫酸铝和三氯化铝等。其中,氯化钙是较常用的水泥促凝剂,具有价格低廉、促凝作用好等优点,但是目前水泥促凝剂会使水泥浆增稠、泥浆流变性下降,甚至出现“闪凝”现象。因此,生产出一种高效促凝且对泥浆流变性无影响的促凝剂有很大的市场需求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题:针对目前水泥促凝剂以氯化钙为主会使水泥浆增稠、泥浆流变性下降,甚至出现闪凝的问题,提供一种水泥促凝剂。
为解决上述技术问题,本发明采用如下所述的技术方案是:
一种水泥促凝剂,其特征在于,按质量份数计包括如下组份,2~4份乙基纤维素、15~20份聚乙烯、30~40份环己烷、25~30份添加液、55~70份促凝剂基体物、10~20份混合促凝剂添加物、2~3份三乙醇胺;
所述添加液的制备方法为:取十八水合硫酸铝按质量比15:3:10加入聚丙烯酰胺、水混合,于35~45℃搅拌混合,再加入十八水合硫酸铝质量40~50%的氧化钙,升温至60~65℃,于1500r/min高速剪切保持1~3h,得混合物,取氢氧化钠按质量比1:10加入水,再加入氢氧化钠质量5~8倍的混合物,升温至70~80℃保温3~4h,抽滤,取滤液,得添加液;
所述促凝剂基体物的制备方法包括如下步骤:
(1)按质量份数计,取5~8份丙烯酸、2~4份丙烯酸-α羟乙酯、0.3~0.5份二甲基二烯丙基氯化铵、20~30份水,于45~50℃搅拌混合,得混合液A,按质份数计,取过2~5份过硫酸铵、5~10份巯基丙酸、30~40份水,于30~40℃搅拌混合,得混合液B;
(2)取异戊二烯基聚氧乙烯基醚按质量比1:10加入去离子水,搅拌混合20~30min,加入去离子水质量80~90%的混合液A,于55~60℃保温,再加入混合液A质量30~40%的混合液B,于55~65℃搅拌混合,调节pH至7~7.2,冷却至室温,得促凝剂基体物;
所述混合促凝剂添加物的制备方法为:取锂渣按质量2:5加入水,调节pH至2~2.5置于微波反应器,于微波功率50~60%保持3~4min,得处理后锂渣,取竹片按质量比1:5浸泡至质量分数为15%的氢氧化钠溶液中,于90~95℃保温5~6h,冷却至室温,取出浸泡后竹片用蒸馏水洗涤,得洗涤物,取洗涤物按质量比50:1:30加入果胶酶、水,于35~40℃保温2~3天,灭酶,得灭酶物,取处理后锂渣按质量比2:5加入灭酶物混合,干燥,粉碎过100目筛,收集过筛颗粒,得混合促凝剂添加物。
本发明与其他方法相比,有益技术效果是:
(1)本发明以十八水合硫酸铝和氧化钙为原料,通过高速剪切,制备出了具有水泥促凝的物质,利用溶液中的Al(OH)4-在水泥浆体反应过程中形成的[Al(OH)6]3-与水泥浆体中的Ca2+反应,在水泥的水化过程中结合游离状态的硫酸盐与硅酸盐,以钙矾石的形式析出,从而大量消耗了水泥体系中游离的Ca2+,以比石膏更难溶的结晶体钙矾石的形式,消耗掉了水泥体系中起缓凝作用的石膏成分,使得本该缓慢形成的钙矾石晶体大量生成,相互交联结成网状结构,大大加速了混凝土的水化时间;
(2)本发明异戊二烯基聚氧乙烯基醚大单体为主要原料,采用自由基聚合的合成方法,合成一类减水性物质,其分子结构中主要的官能团包括羟基、羧酸基团、聚氧乙烯基等基团,其中丙烯酸-α羟乙酯中含有酯基,在水泥水化的碱性环境中可以发生水解,生成小分子物质,对水化体系中的减水剂进行了有效的补充,使得减水性物质的分散保持能力得到提高,提高了泥浆的流变性,防止了闪凝;
(3)本发明以锂渣为原料,利用微波对其进行处理,使其含有更多的游离锂盐,等可促进水泥混凝土的凝结,缩短初凝的时间,锂渣种含有较多无定形二氧化硅,容易与水泥水化过程中产生的氢氧化钙反应生成C-S-H凝胶,使氢氧化钙结晶细化,有利于界面粘结,锂渣中的氧化铝、硫酸钙也会反应生成水化硫铝酸钙,可以提高早期强度,添加竹纤维进行复合,于竹原纤维的掺入,体积收缩应力被消解从而裂纹减少,水泥基砂浆随竹原纤维掺量增加抗折强度增大,提高了后期水泥浆的抗裂、抗压强度,提高水泥品质;
(4)本发明以乙基纤维素、聚乙烯、环己烷为原料,使水泥促凝剂有效成分微胶囊化,将促凝剂包裹使其在加入水泥浆之后的一段时间内不发挥作用,从而保证水泥浆的流变性;经过一段时间以后促凝剂从微胶囊内被释放出来加速水泥浆的凝固,使水泥浆具有低温早强、稠化过渡时间短的特点。
具体实施方式
锂渣:工业锂渣,主要成分为二氧化硅、氧化铝、氧化铁、氧化钙,购于南京强力节能科技有限公司。
一种水泥促凝剂,按质量份数计包括如下组份,2~4份乙基纤维素、15~20份聚乙烯、30~40份环己烷、25~30份添加液、55~70份促凝剂基体物、10~20份混合促凝剂添加物、2~3份三乙醇胺。
添加液的制备方法为:取十八水合硫酸铝按质量比15:3:10加入聚丙烯酰胺、水混合,于35~45℃搅拌混合2~3h,再加入十八水合硫酸铝质量40~50%的氧化钙,升温至60~65℃,于1500r/min高速剪切保持1~3h,得混合物,取氢氧化钠按质量比1:10加入水,再加入氢氧化钠质量5~8倍的混合物,升温至70~80℃保温3~4h,抽滤,取滤液,得添加液。
促凝剂基体物的制备方法包括如下步骤:
(1)按质量份数计,取5~8份丙烯酸、2~4份丙烯酸-α羟乙酯、0.3~0.5份二甲基二烯丙基氯化铵、20~30份水,于45~50℃搅拌混合1~2h,得混合液A,按质份数计,取过2~5份过硫酸铵、5~10份巯基丙酸、30~40份水,于30~40℃搅拌混合30~40min,得混合液B;
(2)取异戊二烯基聚氧乙烯基醚按质量比1:10加入去离子水,搅拌混合20~30min,加入去离子水质量80~90%的混合液A,于55~60℃保温2~3h,再加入混合液A质量30~40%的混合液B,于55~65℃搅拌混合3~4h,调节pH至7~7.2,冷却至室温,得促凝剂基体物。
混合促凝剂添加物的制备方法为:取锂渣按质量2:5加入水,调节pH至2~2.5置于微波反应器,于微波功率50~60%保持3~4min,得处理后锂渣,取竹片按质量比1:5浸泡至质量分数为15%的氢氧化钠溶液中,于90~95℃保温5~6h,冷却至室温,取出浸泡后竹片用蒸馏水洗涤,得洗涤物,取洗涤物按质量比50:1:30加入果胶酶、水,于35~40℃保温2~3天,灭酶,得灭酶物,取处理后锂渣按质量比2:5加入灭酶物混合,干燥,粉碎过100目筛,收集过筛颗粒,得混合促凝剂添加物。
锂渣:工业锂渣,主要成分为二氧化硅、氧化铝、氧化铁、氧化钙,购于南京强力节能科技有限公司。
一种水泥促凝剂,按质量份数计包括如下组份,2份乙基纤维素、15份聚乙烯、30份环己烷、25份添加液、55份促凝剂基体物、10份混合促凝剂添加物、2份三乙醇胺。
添加液的制备方法为:取十八水合硫酸铝按质量比15:3:10加入聚丙烯酰胺、水混合,于35℃搅拌混合2h,再加入十八水合硫酸铝质量40%的氧化钙,升温至60℃,于1500r/min高速剪切保持1h,得混合物,取氢氧化钠按质量比1:10加入水,再加入氢氧化钠质量5倍的混合物,升温至70℃保温3h,抽滤,取滤液,得添加液。
促凝剂基体物的制备方法包括如下步骤:
(1)按质量份数计,取5份丙烯酸、2份丙烯酸-α羟乙酯、0.3份二甲基二烯丙基氯化铵、20份水,于45℃搅拌混合1h,得混合液A,按质份数计,取过2份过硫酸铵、5份巯基丙酸、30份水,于30℃搅拌混合30min,得混合液B;
(2)取异戊二烯基聚氧乙烯基醚按质量比1:10加入去离子水,搅拌混合20min,加入去离子水质量80%的混合液A,于55℃保温2h,再加入混合液A质量30%的混合液B,于55℃搅拌混合3h,调节pH至7,冷却至室温,得促凝剂基体物。
混合促凝剂添加物的制备方法为:取锂渣按质量2:5加入水,调节pH至2置于微波反应器,于微波功率50%保持3min,得处理后锂渣,取竹片按质量比1:5浸泡至质量分数为15%的氢氧化钠溶液中,于90℃保温5h,冷却至室温,取出浸泡后竹片用蒸馏水洗涤,得洗涤物,取洗涤物按质量比50:1:30加入果胶酶、水,于35℃保温2天,灭酶,得灭酶物,取处理后锂渣按质量比2:5加入灭酶物混合,干燥,粉碎过100目筛,收集过筛颗粒,得混合促凝剂添加物。
锂渣:工业锂渣,主要成分为二氧化硅、氧化铝、氧化铁、氧化钙,购于南京强力节能科技有限公司。
一种水泥促凝剂,按质量份数计包括如下组份,4份乙基纤维素、20份聚乙烯、40份环己烷、30份添加液、70份促凝剂基体物、20份混合促凝剂添加物、3份三乙醇胺。
添加液的制备方法为:取十八水合硫酸铝按质量比15:3:10加入聚丙烯酰胺、水混合,于45℃搅拌混合3h,再加入十八水合硫酸铝质量50%的氧化钙,升温至65℃,于1500r/min高速剪切保持3h,得混合物,取氢氧化钠按质量比1:10加入水,再加入氢氧化钠质量8倍的混合物,升温至80℃保温4h,抽滤,取滤液,得添加液。
促凝剂基体物的制备方法包括如下步骤:
(1)按质量份数计,取8份丙烯酸、4份丙烯酸-α羟乙酯、0.5份二甲基二烯丙基氯化铵、30份水,于50℃搅拌混合2h,得混合液A,按质份数计,取过5份过硫酸铵、10份巯基丙酸、40份水,于40℃搅拌混合40min,得混合液B;
(2)取异戊二烯基聚氧乙烯基醚按质量比1:10加入去离子水,搅拌混合30min,加入去离子水质量90%的混合液A,于60℃保温3h,再加入混合液A质量40%的混合液B,于65℃搅拌混合4h,调节pH至7.2,冷却至室温,得促凝剂基体物。
混合促凝剂添加物的制备方法为:取锂渣按质量2:5加入水,调节pH至2.5置于微波反应器,于微波功率60%保持4min,得处理后锂渣,取竹片按质量比1:5浸泡至质量分数为15%的氢氧化钠溶液中,于95℃保温6h,冷却至室温,取出浸泡后竹片用蒸馏水洗涤,得洗涤物,取洗涤物按质量比50:1:30加入果胶酶、水,于40℃保温3天,灭酶,得灭酶物,取处理后锂渣按质量比2:5加入灭酶物混合,干燥,粉碎过100目筛,收集过筛颗粒,得混合促凝剂添加物。
锂渣:工业锂渣,主要成分为二氧化硅、氧化铝、氧化铁、氧化钙,购于南京强力节能科技有限公司。
一种水泥促凝剂,按质量份数计包括如下组份,3份乙基纤维素、17.5份聚乙烯、35份环己烷、27.5份添加液、62.5份促凝剂基体物、15份混合促凝剂添加物、2.5份三乙醇胺。
添加液的制备方法为:取十八水合硫酸铝按质量比15:3:10加入聚丙烯酰胺、水混合,于40℃搅拌混合2.5h,再加入十八水合硫酸铝质量45%的氧化钙,升温至63℃,于1500r/min高速剪切保持2h,得混合物,取氢氧化钠按质量比1:10加入水,再加入氢氧化钠质量6.5倍的混合物,升温至75℃保温3.5h,抽滤,取滤液,得添加液。
促凝剂基体物的制备方法包括如下步骤:
(1)按质量份数计,取6.5份丙烯酸、3份丙烯酸-α羟乙酯、0.4份二甲基二烯丙基氯化铵、25份水,于47℃搅拌混合1.5h,得混合液A,按质份数计,取过3.5份过硫酸铵、7.5份巯基丙酸、35份水,于35℃搅拌混合35min,得混合液B;
(2)取异戊二烯基聚氧乙烯基醚按质量比1:10加入去离子水,搅拌混合25min,加入去离子水质量85%的混合液A,于57℃保温2.5h,再加入混合液A质量35%的混合液B,于60℃搅拌混合3.5h,调节pH至7.1,冷却至室温,得促凝剂基体物。
混合促凝剂添加物的制备方法为:取锂渣按质量2:5加入水,调节pH至2.2置于微波反应器,于微波功率55%保持3.5min,得处理后锂渣,取竹片按质量比1:5浸泡至质量分数为15%的氢氧化钠溶液中,于93℃保温5.5h,冷却至室温,取出浸泡后竹片用蒸馏水洗涤,得洗涤物,取洗涤物按质量比50:1:30加入果胶酶、水,于37℃保温2.5天,灭酶,得灭酶物,取处理后锂渣按质量比2:5加入灭酶物混合,干燥,粉碎过100目筛,收集过筛颗粒,得混合促凝剂添加物。
对比例1与实施例2的制备方法基本相同,唯有不同的是缺少添加液。
对比例2与实施例2的制备方法基本相同,唯有不同的是缺少促凝剂基体物。
对比例3与实施例2的制备方法基本相同,唯有不同的是缺少乙基纤维素、聚乙烯、环己烷。
对比例4湖州市某公司生产的水泥促凝剂。
将上述所得实施例与对比例的水泥促凝剂分别加入到同一种类批次的水泥中,对其进行凝结时间、流动度及强度试验,实验参考GB/T175-2007,所得结果如表1所示。
表1:
综合上述,本发明的水泥促凝剂促凝效果好,且不会出现闪凝现象,各项性能表现优异,值得推广使用。
Claims (1)
1.一种水泥促凝剂,其特征在于,按质量份数计包括如下组份,2~4份乙基纤维素、15~20份聚乙烯、30~40份环己烷、25~30份添加液、55~70份促凝剂基体物、10~20份混合促凝剂添加物、2~3份三乙醇胺;
所述添加液的制备方法为:取十八水合硫酸铝按质量比15:3:10加入聚丙烯酰胺、水混合,于35~45℃搅拌混合,再加入十八水合硫酸铝质量40~50%的氧化钙,升温至60~65℃,于1500r/min高速剪切保持1~3h,得混合物,取氢氧化钠按质量比1:10加入水,再加入氢氧化钠质量5~8倍的混合物,升温至70~80℃保温3~4h,抽滤,取滤液,得添加液;
所述促凝剂基体物的制备方法包括如下步骤:
(1)按质量份数计,取5~8份丙烯酸、2~4份丙烯酸-α羟乙酯、0.3~0.5份二甲基二烯丙基氯化铵、20~30份水,于45~50℃搅拌混合,得混合液A,按质份数计,取过2~5份过硫酸铵、5~10份巯基丙酸、30~40份水,于30~40℃搅拌混合,得混合液B;
(2)取异戊二烯基聚氧乙烯基醚按质量比1:10加入去离子水,搅拌混合20~30min,加入去离子水质量80~90%的混合液A,于55~60℃保温,再加入混合液A质量30~40%的混合液B,于55~65℃搅拌混合,调节pH至7~7.2,冷却至室温,得促凝剂基体物;
所述混合促凝剂添加物的制备方法为:取锂渣按质量2:5加入水,调节pH至2~2.5置于微波反应器,于微波功率50~60%保持3~4min,得处理后锂渣,取竹片按质量比1:5浸泡至质量分数为15%的氢氧化钠溶液中,于90~95℃保温5~6h,冷却至室温,取出浸泡后竹片用蒸馏水洗涤,得洗涤物,取洗涤物按质量比50:1:30加入果胶酶、水,于35~40℃保温2~3天,灭酶,得灭酶物,取处理后锂渣按质量比2:5加入灭酶物混合,干燥,粉碎过100目筛,收集过筛颗粒,得混合促凝剂添加物。
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