一种低活性火山灰质混合材水泥降碳助剂及制备方法与流程

1.本发明属于水泥生产技术领域，具体涉及一种低活性火山灰质混合材水泥降碳助剂及制备方法。


背景技术：

2.水泥是重要的基础材料，水泥粉磨过程中通常添加一定量的水泥助磨剂，一般掺量0.3
‰‑
0.5
‰
。从物理作用角度分析，水泥助磨剂的有效组分能对水泥颗粒进行表面改性，水泥分散性提升，从而优化其粉磨效果。从化学作用角度分析，醇胺、多元醇等化学组分能够改变水泥水化和硬化反应中的动力学过程，提高水泥水化程度，生成更多的水化产物让硬化的水泥石结构更密实，从而提升其各龄期强度。
3.专利cn 110143777 a公开一种高效水泥助磨剂制备方法，该水泥助磨剂由改性三乙醇胺、三异丙醇胺、改性丙三醇、改性糖蜜、硫氰酸钠、膨胀珍珠岩、表面活性剂以及减水剂组成。添加该发明水泥助磨剂制成的水泥，强度明显提高，生产出来的水泥3天抗压强度增加1.8mpa-2.3mpa，28天抗压强度增加1.53mpa-2.0mpa。专利cn 109734348 a公开一种液体水泥助磨剂的制备方法，由以下原料合成反应制成：十二烷基二甲基叔胺、双十二烷基甲胺、异丙醇、氯甲烷、碱，以及适量去离子水；合成反应的生成物为：十二烷基三甲基氯化铵、双十二烷基二甲基氯化铵与水的混和物；该发明采用该合成生成的混合物制备的水泥助磨剂，实现的效果为提高了水泥比表面积、磨内物料的流动性、分散性和改变磨內颗粒级配，从而达到激发物料活性，提高了水泥助磨剂助磨效率，降低生产成本的目的；该水泥粉磨台时量提幅高，3d、28d抗压强度增强明显。
4.上述专利均为水泥助磨剂需同时兼顾粉磨和提强两种功能，然而由于受限于水泥助磨剂掺量，其有效组分醇胺、醇类过量对水泥提强作用不佳，且对于大掺量低活性火山灰质混合材水泥提强效果不明显。


技术实现要素：

5.针对上述背景技术中提出的问题，本技术提供了一种低活性火山灰质混合材水泥降碳助剂及制备方法，它是一种化学性能稳定的普通溶液，与常规助磨剂叠加使用，旨在进一步提高大掺量低活性火山灰质混合材水泥的各龄期强度。
6.为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：
7.本发明提供的一种低活性火山灰质混合材水泥降碳助剂，其特征在于，其制备包括下述质量百分数的原料：
8.纳米碳酸钙：3-15％；分散剂：0.02-0.4％；醇胺：10-20％，剩余部分用水补齐至100％。
9.进一步的，所述纳米碳酸钙通过配制等量浓度的氯化钙溶液和碳酸钠溶液反应制备。
10.进一步的，所述分散剂为聚氨基甲酸乙酯、十二烷基苯磺酸钠、辛基酚聚氧乙烯
醚、十六烷基三甲基溴化铵中的任意一种物质或任意几种物质混合。
11.进一步的，所述醇胺为三异丙醇胺、二乙醇单异丙醇胺、三乙醇胺、三异丙醇胺中的任意一种或任意两种组合。
12.本发明提供的一种低活性火山灰质混合材水泥降碳助剂的制备方法，具体包括下述生产步骤：
13.s1：配制等浓度的氯化钙和碳酸钠溶液，浓度为0.1mol/l，通过蠕动泵将氯化钙溶液逐滴滴加入碳酸钠溶液；
14.s2：溶液滴加完毕后加入乙醇并保存1h，再经过过滤、干燥、粉磨、筛分最终得到纳米碳酸钙粉末；
15.s3：在烧杯中加入3-15％纳米碳酸钙、0.02-0.4％分散剂，剩余质量用水补齐至100％，通过6h以上超声震荡进行分散；
16.s4：加入醇胺搅拌均匀后再超声震荡处理30分钟。
17.进一步的，所述步骤s1中，反应温度保持20-40℃之间，蠕动泵的搅拌速度为800-2000rmb/min。
18.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：
19.本发明提供的一种大掺量低活性火山灰质混合材水泥降碳助剂及制备方法，物理化学性质稳定，无毒无污染，不含氯离子对设备友好，叠加助磨剂使用能进一步减少熟料用量并用等量低活性火山灰质混合材代替，显著提高水泥各龄期强度。
具体实施方式
20.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。
21.本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
22.一、制备实施例
23.对比例：
24.使用助磨剂为常规醇胺为主的市售助磨剂，掺量为0.05％，如表1和表2所示。
25.实施例1：
26.一种水泥降碳助剂，其原料组成为：5％纳米碳酸钙、0.08％十六烷基三甲基溴化铵和10％二乙醇单异丙醇胺，剩余质量用水补齐至100％。
27.其中纳米碳酸钙制备方法为：配制等浓度的氯化钙和碳酸钠溶液，浓度为0.1mol/l，通过蠕动泵将氯化钙溶液逐滴滴加入碳酸钠溶液，反应温度保持30℃，搅拌速度为1000rmb/min，溶液滴加完毕后加入乙醇并保存1h，再经过过滤、干燥、粉磨、筛分最终得到纳米碳酸钙粉末。
28.一种水泥降碳助剂制备方法为在烧杯中加入5％纳米碳酸钙、0.08％分散剂、加水补齐至90％，通过6h超声震荡进行分散，最后加入10％二乙醇单异丙醇胺搅拌均匀后再超
声震荡处理30分钟得到产品1。
29.常规助磨剂及产品1掺量如表1和表2所示。
30.实施例2：
31.一种水泥降碳助剂，其原料组成为：5％纳米碳酸钙、0.06％十六烷基三甲基溴化铵和10％二乙醇单异丙醇胺，剩余质量用水补齐至100％。
32.其中纳米碳酸钙制备方法为：配制等浓度的氯化钙和碳酸钠溶液，浓度为0.1mol/l，通过蠕动泵将氯化钙溶液逐滴滴加入碳酸钠溶液，反应温度保持30℃，搅拌速度为1000rmb/min，溶液滴加完毕后加入乙醇并保存1h，再经过过滤、干燥、粉磨、筛分最终得到纳米碳酸钙粉末。
33.一种水泥降碳助剂制备方法为在烧杯中加入5％纳米碳酸钙、0.06％分散剂、剩余质量用水补齐至90％，通过6h超声震荡进行分散，最后加入10％二乙醇单异丙醇胺搅拌均匀后再超声震荡处理30分钟得到产品2。
34.常规助磨剂及产品2掺量如表1和表2所示。
35.实施例3：
36.一种水泥降碳助剂，其原料组成为：10％纳米碳酸钙、0.08％十六烷基三甲基溴化铵和15％醇胺组合(二乙醇单异丙醇胺：三异丙醇胺＝2：1)，剩余质量用水补齐至100％。
37.其中纳米碳酸钙制备方法为：配制等浓度的氯化钙和碳酸钠溶液，浓度为0.1mol/l，通过蠕动泵将氯化钙溶液逐滴滴加入碳酸钠溶液，反应温度保持20℃，搅拌速度为1800rmb/min，溶液滴加完毕后加入乙醇并保存1h，再经过过滤、干燥、粉磨、筛分最终得到纳米碳酸钙粉末。
38.一种水泥降碳助剂制备方法为在烧杯中加入10％纳米碳酸钙、0.08％分散剂、剩余质量用水补齐至85％，通过6h超声震荡进行分散，最后加入15％二乙醇单异丙醇胺搅拌均匀后再超声震荡处理30分钟得到产品3。
39.常规助磨剂及产品3掺量如表1和表2所示。
40.实施例4：
41.一种水泥降碳助剂，其原料组成为：10％纳米碳酸钙、0.08％十二烷基苯磺酸钠和15％醇胺组合(二乙醇单异丙醇胺：三乙醇胺＝2：1)，剩余质量用水补齐至100％。
42.其中纳米碳酸钙制备方法为：配制等浓度的氯化钙和碳酸钠溶液，浓度为0.1mol/l，通过蠕动泵将氯化钙溶液逐滴滴加入碳酸钠溶液，反应温度保持40℃，搅拌速度为1800rmb/min，溶液滴加完毕后加入乙醇并保存1h，再经过过滤、干燥、粉磨、筛分最终得到纳米碳酸钙粉末。
43.一种水泥降碳助剂制备方法为在烧杯中加入10％纳米碳酸钙、0.08％分散剂、剩余质量用水补齐至85％，通过6h超声震荡进行分散，最后加入15％二乙醇单异丙醇胺搅拌均匀后再超声震荡处理30分钟得到产品4。
44.常规助磨剂及产品4掺量如表1和表2所示。
45.实施例5：
46.一种水泥降碳助剂，其原料组成为：10％纳米碳酸钙、0.10％分散剂组合(十二烷基苯磺酸钠：聚氨基甲酸乙酯＝1：2)和15％醇胺组合(二乙醇单异丙醇胺:三乙醇胺＝1:1)，剩余质量用水补齐至100％。
47.其中纳米碳酸钙制备方法为：配制等浓度的氯化钙和碳酸钠溶液，浓度为0.1mol/l，通过蠕动泵将氯化钙溶液逐滴滴加入碳酸钠溶液，反应温度保持40℃，搅拌速度为1500rmb/min，溶液滴加完毕后加入乙醇并保存1h，再经过过滤、干燥、粉磨、筛分最终得到纳米碳酸钙粉末。
48.一种水泥降碳助剂制备方法为在烧杯中加入10％纳米碳酸钙、0.10％分散剂、剩余质量用水补齐至85％，通过6h超声震荡进行分散，最后加入15％二乙醇单异丙醇胺搅拌均匀后再超声震荡处理30分钟得到产品5。
49.常规助磨剂及产品5掺量如表1和表2所示。
50.二、性能测试
51.本发明所使用助磨剂为常规醇胺为主的市售助磨剂，掺量为0.05％，水泥降碳助剂掺量为0.1-0.2％。水泥配料及性能测试结果见下表1及表2：
52.表1水泥配料
[0053][0054]
表2水泥物理性能测试结果
[0055][0056]
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。

技术特征：
1.一种低活性火山灰质混合材水泥降碳助剂，其特征在于，其制备包括下述质量百分数的原料：纳米碳酸钙：3-15%；分散剂：0.02-0.4%；醇胺：10-20%，剩余部分用水补齐至100%。2.根据权利要求1所述的一种低活性火山灰质混合材水泥降碳助剂，其特征在于：所述纳米碳酸钙通过配制等量浓度的氯化钙溶液和碳酸钠溶液反应制备。3.根据权利要求1所述的一种低活性火山灰质混合材水泥降碳助剂，其特征在于：所述分散剂为聚氨基甲酸乙酯、十二烷基苯磺酸钠、辛基酚聚氧乙烯醚、十六烷基三甲基溴化铵中的任意一种物质或任意几种物质混合。4.根据权利要求1所述的一种低活性火山灰质混合材水泥降碳助剂，其特征在于：所述醇胺为三异丙醇胺、二乙醇单异丙醇胺、三乙醇胺、三异丙醇胺中的任意一种或任意两种组合。5.一种低活性火山灰质混合材水泥降碳助剂的制备方法，其特征在于，应用权利要求1～4中任意一项所述的原料及其组合进行制备，具体包括下述生产步骤：s1：配制等浓度的氯化钙和碳酸钠溶液，浓度为0.1mol/l，通过蠕动泵将氯化钙溶液逐滴滴加入碳酸钠溶液；s2：溶液滴加完毕后加入乙醇并保存1h，再经过过滤、干燥、粉磨、筛分最终得到纳米碳酸钙粉末；s3：在烧杯中加入3-15%纳米碳酸钙、0.02-0.4%分散剂，剩余质量用水补齐至100%，通过6h以上超声震荡进行分散；s4：加入醇胺搅拌均匀后再超声震荡处理30分钟。6.根据权利要求5所述的一种低活性火山灰质混合材水泥降碳助剂的制备方法，其特征在于：所述步骤s1中，反应温度保持20-40℃之间，蠕动泵的搅拌速度为800-2000rmb/min。

技术总结
本发明公开了一种低活性火山灰质混合材水泥降碳助剂及制备方法，解决了水泥制备过程中受限于水泥助磨剂掺量，其有效组分醇胺、醇类过量对水泥提强作用不佳的技术问题。它包括纳米碳酸钙：3-15%；分散剂：0.02-0.4%；醇胺：10-20%，剩余部分用水补齐至100%。本发明物理化学性质稳定，无毒无污染，不含氯离子对设备友好，叠加助磨剂使用能进一步减少熟料用量并用等量低活性火山灰质混合材代替，显著提高水泥各龄期强度。泥各龄期强度。


技术研发人员：何坤富 陶从喜 滕灼光 吴丽丽 周靖
受保护的技术使用者：华润水泥技术研发（广西）有限公司
技术研发日：2023.03.22
技术公布日：2023/7/22