[发明专利]一种无氯缓凝型水泥助磨剂及其制备和应用

说明书

技术领域

本发明属于化工技术领域，具体涉及一种无氯缓凝型水泥助磨剂及其制备和应用。

背景技术

随着高等级公路交通现代化建设的快速发展，水泥混凝土路面已经摆到了道路建设的重要位置，由于道路施工拌料、铺平、压实等所需时间较长，必须在水泥凝结时间到来之前完成，《通用硅酸盐水泥》GB175--2007要求，水泥的初凝不小于45min，硅酸盐水泥终凝不大于390min，普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥和复合硅酸盐水泥终凝不大于600min，根据道路现场施工要求，水泥凝结时间需要延长，一般要求初凝时间≥270min，终凝时间≥390min，而正常生产的水泥，初凝时间一般在180min～240min之间，终凝时间一般在270min～330min之间，同时，缓凝水泥自身的特性及其在生产组织过程中的诸多不便，因而水泥厂无能力生产也不愿生产该品种水泥。

在水泥生产过程中，延长水泥凝结时间一般采取三种方式：

（1）通过适当提高水泥中石膏掺量，达到延长凝结时间的目的，该方法延长凝结时间的幅度有限，且受到水泥的国家标准中三氧化硫在矿渣硅酸盐水泥不大于4.0%、其他通用硅酸盐水泥中不大于3.5%的限制；

（2）通过调整水泥熟料的矿物组成，延长水泥凝结时间，降低熟料中凝结较快的铝酸三钙含量的比例，提高凝结较慢的硅酸二钙含量。该方式需要调整生产水泥的生料配方、改变烧成系统的热工制度，这样使水泥熟料质量降低，无法保证高强度水泥标准要求；

（3）通过在水泥生产过程中添加少量缓凝型外加剂的方式，延长水泥凝结时间，该方式可根据外加剂的掺量来灵活调整水泥凝结时间，但这种方式对缓凝型外加剂的添加过程要求严格，若添加过程不合格，易造成水泥凝结时间波动、水泥强度下降，影响水泥质量。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的水泥凝结时间调整受限的问题，提供一种无氯缓凝型水泥助磨剂及其制备和应用。

本发明的具体技术方案如下：

一种无氯缓凝型水泥助磨剂，是由以下重量百分比的原料和工艺制备而成：

原料配比：多元醇5.0～20.0%；甜菜糖蜜10.0～40.0%；葡萄糖酸钠5.0～20.0% ；聚羧酸减水剂3.0～5.0%；水15.0～52.0%；

制备工艺：向反应罐中加入水和葡萄糖酸钠搅拌15min；加入甜菜糖蜜搅拌3～5min；加入聚羧酸减水剂搅拌3～5min；加入多元醇搅拌3～5min即得无氯缓凝型水泥助磨剂。

以无氯缓凝型水泥助磨剂在制备水泥中的应用，按以下重量比将水泥熟料、混合材、石膏和无氯缓凝型水泥助磨剂混合磨制得到水泥；

原料配比：水泥熟料19.85～99.95%、混合材0.00～70.00%、石膏0.00～10.00%、无氯缓凝型水泥助磨剂0.05%～0.15%。

本发明具有以下有益效果：

本发明的水泥助磨剂不含氯离子，提高了混凝土使用寿命，借助其组份之间的物理化学反应，来延缓水泥水化反应速度，水泥硬化时保证强度提高；采用该水泥助磨剂制造水泥能延长水泥凝结时间、增加水泥强度、减少加水量、提高粉磨效率、降低水泥生产能耗。

本发明水泥助磨剂的缓凝原理：

水泥浆体的凝结快慢取决于水泥的早期水化作用，本无氯缓凝型助磨剂对水泥水化过程的影响，遵循“吸附-络合”机理，即由于糖蜜、葡萄糖酸钠、聚羧酸系减水剂联合在水泥颗粒表面的吸附，阻止了石膏中硫酸根离子在铝酸三钙周围的聚集，从而有效地控制了铝酸盐相的早期水化；部分糖蜜、葡萄糖酸钠、减水剂分子与二价钙离子形成络合物，使二价钙离子浓度降低，氢氧化钙不能迅速达到其饱和度，从而抑制了氢氧化钙的结晶过程；糖蜜、减水剂分子中的亲水性基团，能与水分子中氢原子形成氢键，生成缔合分子，束缚了水分子的运动，使得一定阶段内的水化反应速度降低；同时减水剂吸附于水泥颗粒后，使其表面的溶剂化膜增厚，动电电位提高，水泥颗粒间的凝聚力在较长一段时间内小于分散作用力；以上因素共同作用，促使水泥水化的诱导期延长，产生了缓凝现象。

本发明水泥助磨剂提高粉磨效率、降低能耗、提高水泥强度的原理：