一种粉状微水泥及其制备方法发明专利

一种粉状微水泥及其制备方法

本申请涉及建筑材料的技术领域，具体公开了一种粉状微水泥及其制备方法。微水泥包括以下重量份的原料：普通硅酸盐水泥350‑450份、高强硫铝酸盐水泥160‑320份、重钙545‑570份、羟丙基甲基纤维素2‑8份、胶粉15‑45份、减水剂1‑4份、柠檬酸钠2‑6份、消泡剂0.3‑1.5份、改性凝灰岩30‑65份、硅灰12‑25份、甲酸钙2‑8份；其制备方法为：将普通硅酸盐水泥、高强硫铝酸盐水泥、重钙混匀得到混合物；向混合物中加入其余原料，混匀后得到粉状微水泥。本申请的粉状微水泥，通过原料之间的协同作用，具有减少返碱的优点。

专利类型：发明专利

专利申请号：CN202210245967.0

专利申请（专利权）人：河北匠工新型建筑材料有限公司
权利人地址：河北省保定市定兴县金台经济开发区京港澳高速引线6号

专利发明（设计）人：田玉军,王朋飞,薛美海,杨光,许盼,张田赛

主权利要求:一种粉状微水泥及其制备方法
技术领域
[0001] 本申请涉及建筑材料技术领域，尤其是涉及一种粉状微水泥及其制备方法。
背景技术
[0002] 微水泥也叫装饰水泥、艺术水泥、纳米水泥等，是近年在欧洲兴起的新一代表面装饰材料，采用先进科技工艺，在水泥原料生产过程中加入微量级元素，使传统的水泥拥有了独特的质感和特性；主要应用于建筑饰面工程材料，如地面、露面、顶棚、楼体、柱子及台阶，还可用于雕塑、装饰制品和瓷砖粘结嵌缝材料等。
[0003] 微水泥具有使用方便、易于调节色彩和价格低廉的优点，目前被人们广泛使用。在操作过程中，通常操作人员是将微水泥与水混合后，涂抹在墙面上，但是，待微水泥完全晾干后，在墙面上会出现白色碱性物质，即返碱现象，会影响使用。
发明内容
[0004] 为了减少返碱现象的产生，本申请提供一种粉状微水泥及其制备方法。
[0005] 第一方面，本申请提供一种粉状微水泥，采用如下技术方案：
[0006] 一种粉状微水泥，其包括以下重量份的原料：普通硅酸盐水泥350‑450份、高强硫铝酸盐水泥160‑320份、重钙545‑570份、羟丙基甲基纤维素2‑8份、胶粉15‑45份、减水剂1‑4份、柠檬酸钠2‑6份、消泡剂0.3‑1.5份、改性凝灰岩30‑65份、硅灰12‑25份、甲酸钙2‑8份；其中，改性凝灰岩为采用氯化钠和乙二醇对凝灰岩进行改性制得。
[0007] 通过采用上述技术方案，本申请的粉状微水泥，通过各原料之间的协同作用，不仅能够减少返碱现象的产生，而且还能够提高微水泥的抗压强度和抗折强度，其中，3d的抗压强度为18.7‑29.6MPa，28d的抗压强度为37.5‑51.5MPa，3d的抗折强度为5.9‑12.6MPa，28d的抗折强度为9.4‑15.9MPa，均未出现返碱现象。
[0008] 普通硅酸盐水泥水化后会产生氢氧化钙，氢氧化钙是产生返碱的原因，通过加入高强硫铝酸盐水泥，能够消耗掉氢氧化钙，从而减少返碱现象的产生。重钙的主要成分是碳酸钙，为微水泥的基础材料。羟丙基甲基纤维素具有良好的保水性，可延缓水化热的释放速度，降低水化热峰值，增加微水泥的内聚力，增加微水泥密实度和毛细孔，从而减少返碱现象，还能够提高微水泥的强度。胶粉应用到微水泥的原料中，能够增加各原料之间的粘合度，提高水泥的强度，同时胶粉也具有防水的作用，能够减少微水泥出现渗水现象。柠檬酸钠作为缓凝剂，应用到微水泥的原料中，能够改善微水泥的凝结时间，提高工作性能，还能提高微水泥的抗压、抗冻性能。
[0009] 返碱现象是水泥产物氢氧化钙与大气中的二氧化碳发生反应，生成碳酸钙沉积在表面。凝灰岩是一种火山碎屑岩，具有极高的火山灰活性，可与普通硅酸盐水泥水化过程生成的氢氧化钙和水发生火山灰反应，生成与水泥类似的水化产物，消耗了大量的氢氧化钙，能够减少返碱现象的产生，还能够提高微水泥的强度。利用氯化钠和乙二醇对凝灰岩进行改性，氯化钠和乙二醇能够进一步激发凝灰岩的火山灰活性，使其更好的与氢氧化钙发生反应，从而进一步减少返碱现象的产生。硅灰中的活性二氧化硅含量较多，也具有火山灰活性，能够与水化产物氢氧化钙发生反应，减少返碱现象。甲酸钙可以加快水泥的水化速度，能提高微水泥的早期强度，还能加快水化硅酸钙的形成，减少氢氧化钙的含量，从而减少返碱现象的发生。
[0010] 作为优选：其包括以下重量份的原料：普通硅酸盐水泥370‑430份、高强硫铝酸盐水泥185‑315份、重钙555‑560份、羟丙基甲基纤维素4‑6份、胶粉20‑40份、减水剂2‑3份、柠檬酸钠3‑5份、消泡剂0.6‑1份、改性凝灰岩45‑55份、硅灰15‑20份、甲酸钙3‑6份。
[0011] 通过采用上述技术方案，通过对普通硅酸盐水泥、高强硫铝酸盐水泥、重钙、羟丙基甲基纤维素、胶粉、减水剂、柠檬酸钠、消泡剂、改性凝灰岩、硅灰、甲酸钙的重量配比进行优化，能够使各原料更好的发挥作用，有助于减少返碱现象的产生。
[0012] 作为优选：所述改性凝灰岩采用以下方法制得：将氯化钠放入乙二醇中，搅拌均匀，再放入凝灰岩，搅拌均匀，过滤，烘干后得到改性凝灰岩。
[0013] 进一步的，所述改性凝灰岩采用以下方法制得：将氯化钠放入乙二醇中，搅拌20‑30min，再放入凝灰岩，搅拌30‑40min，过滤，烘干后得到改性凝灰岩；

[0014] 其中，氯化钠、乙二醇、凝灰岩的重量配比为(0.06‑0.08)：7：(0.6‑0.8)。
[0015] 通过采用上述技术方案，利用上述方法对改性凝灰岩进行制备，能够激发凝灰岩的火山灰活性，提高其与氢氧化钙的结合，减少返碱现象的产生。
[0016] 作为优选：所述普通硅酸盐水泥和高强硫铝酸盐水泥的重量配比为1：(0.5‑0.7)。
[0017] 高强硫铝酸盐水泥的添加量过少，不能完全消耗掉普通硅酸盐水泥水化产生的氢氧化钙，会导致产生返碱现象；高强硫铝酸盐水泥的添加量过多，会大大增加微水泥的成本。通过采用上述技术方案，当普通硅酸盐水泥和高强硫铝酸盐水泥的重量配比在上述范围内时，不仅不会大大增加微水泥的生产成本，而且还能够较优的减少返碱现象的产生。
[0018] 作为优选：所述羟丙基甲基纤维素的粘度为30000‑40000MPa·s。
[0019] 通过采用上述技术方案，羟丙基甲基纤维素具有保水效果，且保水效果随其粘度的增加而提高，但是当粘度超过40000MPa·s时，保水性的提高不大，而且羟丙基甲基纤维素的粘度越高，分子量越大，溶解性会降低，从而会影响微水泥的强度。当羟丙基甲基纤维素的粘度在上述范围内时，能够起到较优的保水效果，且不会影响微水泥的强度。
[0020] 作为优选：所述粉状微水泥的原料中还包括8‑15重量份的硫酸钠。
[0021] 通过采用上述技术方案，硅灰中含有二氧化硅和氧化铝，硫酸钠加入到微水泥的原料中，硫酸钠中的硫酸根离子在钙离子的作用下，能够与氧化铝反应生成三硫型水化硫铝酸钙，即钙矾石，部分水化铝酸钙也能够与硫酸钙反应生成钙矾石。钙矾石能够在硅灰表面形成纤维状或网络状包裹层，其致密化程度要小于水化硅酸钙，有利于钙离子扩散到硅灰内部，与内部的二氧化硅、氧化铝反应，使得硅灰的火山灰活性得以持续发挥，能够与氢氧化钙结合，从而减少返碱现象的产生。
[0022] 作为优选：所述减水剂为聚羧酸减水剂，消泡剂为聚醚类消泡剂。
[0023] 通过采用上述技术方案，减水剂对微水泥中的颗粒原料具有分散作用，能够减少用水量，改善流动性；消泡剂能够减少微水泥使用过程中的气泡的产生，减少影响工作效率的因素。
[0024] 第二方面，本申请提供一种粉状微水泥的制备方法，采用如下技术方案：
[0025] 一种粉状微水泥的制备方法，包括如下步骤：
[0026] 将普通硅酸盐水泥和高强硫铝酸盐水泥混合，搅拌均匀，再加入重钙，得到混合物；向混合物中加入羟丙基甲基纤维素、胶粉、改性凝灰岩、硅灰、甲酸钙、柠檬酸钠，搅拌均匀，最后加入减水剂、消泡剂，混匀后得到粉状微水泥。
[0027] 进一步的，一种粉状微水泥的制备方法，包括如下步骤：
[0028] 将普通硅酸盐水泥和高强硫铝酸盐水泥混合，搅拌10‑20min，再加入重钙，得到混合物；向混合物中加入羟丙基甲基纤维素、胶粉、改性凝灰岩、硅灰、甲酸钙、柠檬酸钠，搅拌40‑50min，最后加入减水剂、消泡剂，搅拌20‑30min，得到粉状微水泥。

[0029] 作为优选：在加入硅灰时，一并加入硫酸钠。
[0030] 通过采用上述技术方案，利用上述制备方法对粉状微水泥进行制备，能够使各原料之间混合的更加均匀，首先将普通硅酸盐水泥、高强硫铝酸盐水泥、重钙这些基础原料混匀，硫酸钠应用到微水泥的原料中，能够进一步激发硅灰的火山灰活性，然后将所有原料混合在一起，便于各原料更好的发挥作用，便于减少返碱现象的产生。
[0031] 综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：
[0032] 1、由于本申请中采用氯化钠和乙二醇对凝灰岩进行改性，能够激发凝灰岩的火山灰活性，使其更好的与普通硅酸盐水泥水化产生的氢氧化钙发生反应，从而减少返碱现象的发生，可使3d的抗压强度达到29.6MPa，28d的抗压强度达到51.5MPa，3d的抗折强度达到12.6MPa，28d的抗折强度达到15.9MPa，未出现返碱现象。

[0033] 2、本申请中优选硫酸钠和硅灰，硫酸钠能够激发硅灰的火山灰活性，能够形成钙矾石，钙矾石可进入硅灰中与其内部的二氧化硅、氧化铝反应，使火山灰活性持续发挥，便于与氢氧化钙结合，从而减少返碱现象的产生。
具体实施方式
[0034] 以下结合具体内容对本申请作进一步详细说明。
[0035] 原料
[0036] 普通硅酸盐水泥为普通硅酸盐水泥42.5；重钙的平均粒径为325目；胶粉为5044胶粉；凝灰岩的平均粒径为0.5mm，且选自南京易弘石材有限公司；硅灰的平均粒径为200目，且选自灵寿县辰洋矿产品有限公司；减水剂为聚羧酸减水剂，分子量为30000；消泡剂为聚氧乙烯醚消泡剂，分子量为500万。
[0037] 制备例
[0038] 制备例1
[0039] 一种改性凝灰岩，其采用以下方法制备：
[0040] 将氯化钠放入乙二醇中，搅拌25min，再放入凝灰岩，搅拌35min，过滤，烘干后得到改性凝灰岩；其中，氯化钠、乙二醇、凝灰岩的重量配比为0.07：7：0.7。
[0041] 实施例
[0042] 实施例1
[0043] 一种粉状微水泥，其原料配比见表1所示。
[0044] 其中，羟丙基甲基纤维素的粘度为30000MPa·s。
[0045] 一种粉状微水泥的制备方法，包括如下步骤：
[0046] 将普通硅酸盐水泥和高强硫铝酸盐水泥混合，搅拌15min，再加入重钙，得到混合物；向混合物中加入羟丙基甲基纤维素、胶粉、改性凝灰岩、硅灰、甲酸钙、柠檬酸钠，搅拌45min，最后加入减水剂、消泡剂，搅拌25min，得到粉状微水泥。

[0047] 实施例2‑5
[0048] 一种粉状微水泥，其和实施例1的区别之处在于，微水泥的原料配比不同，其原料配比见表1所示。
[0049] 表1实施例1‑5微水泥各原料掺量(单位：kg)
[0050]原料 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5
普通硅酸盐水泥 350 350 350 350 350
高强硫铝酸盐水泥 160 160 160 160 160
重钙 545 545 545 545 545
羟丙基甲基纤维素 2 2 2 2 2
胶粉 15 15 15 15 15
减水剂 1 1 1 1 1
柠檬酸钠 2 2 2 2 2
消泡剂 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3
改性凝灰岩 30 45 50 55 65
硅灰 12 12 12 12 12
甲酸钙 2 2 2 2 2

[0051] 实施例6‑9
[0052] 一种粉状微水泥，其和实施例5的区别之处在于，微水泥的原料配比不同，其原料配比见表2所示。
[0053] 表2实施例6‑9微水泥各原料掺量(单位：kg)
[0054] 原料 实施例6 实施例7 实施例8 实施例9普通硅酸盐水泥 370 400 430 450
高强硫铝酸盐水泥 185 240 320 315
重钙 545 545 545 545
羟丙基甲基纤维素 2 2 2 2
胶粉 15 15 15 15
减水剂 1 1 1 1
柠檬酸钠 2 2 2 2
消泡剂 0.3 0.3 0.3 0.3
改性凝灰岩 65 65 65 65
硅灰 12 12 12 12
甲酸钙 2 2 2 2

[0055] 实施例10‑13
[0056] 一种粉状微水泥，其和实施例7的区别之处在于，微水泥的原料配比不同，其原料配比见表3所示。
[0057] 表3实施例10‑13微水泥各原料掺量(单位：kg)
[0058]
[0059]
[0060] 实施例14
[0061] 一种粉状微水泥，其和实施例11的区别之处在于，微水泥原料中的羟丙基甲基纤维素的粘度为40000MPa·s。
[0062] 实施例15
[0063] 一种粉状微水泥，其和实施例11的区别之处在于，微水泥原料中的羟丙基甲基纤维素的粘度为60000MPa·s。
[0064] 实施例16‑18
[0065] 一种粉状微水泥，其和实施例14的区别之处在于，微水泥的原料中还添加了硫酸钠，其原料配比见表4所示，且制备方法不同，在添加硅灰时，一并加入硫酸钠。
[0066] 表4实施例16‑18微水泥各原料掺量(单位：kg)
[0067]原料 实施例16 实施例17 实施例18
普通硅酸盐水泥 400 400 400
高强硫铝酸盐水泥 240 240 240
重钙 555 555 555
羟丙基甲基纤维素 5 5 5
胶粉 30 30 30
减水剂 2.5 2.5 2.5
柠檬酸钠 4 4 4
消泡剂 0.8 0.8 0.8
改性凝灰岩 65 65 65
硅灰 18 18 18
甲酸钙 5 5 5
硫酸钠 8 12 15

[0068] 对比例
[0069] 对比例1
[0070] 一种粉状微水泥，其和实施例1的区别之处在于，微水泥的原料中未添加改性凝灰岩。
[0071] 对比例2
[0072] 一种粉状微水泥，其和实施例1的区别之处在于，微水泥的原料中用凝灰岩等量替换改性凝灰岩。
[0073] 对比例3
[0074] 一种粉状微水泥，其和实施例1的区别之处在于，微水泥的原料中未添加高强硫铝酸盐水泥。
[0075] 对比例4
[0076] 一种粉状微水泥，其和实施例1的区别之处在于，微水泥的原料中未添加高强硫铝酸盐水泥、改性凝灰岩。
[0077] 性能检测试验
[0078] 对实施例1‑18和对比例1‑4中的粉状微水泥进行下述性能检测：
[0079] 返碱：将采用实施例1‑18和对比例1‑4制备得到的粉状微水泥分别和1000kg水混匀，然后分别涂覆在墙体上，涂覆厚度为5mm，待28d后，观察是否返碱。
[0080] 抗压强度、抗折强度：依据GB/T17671‑2020《水泥胶砂强度试验方法》对微水泥的抗压强度、抗折强度进行测定，检测标准如表5所示。
[0081] 表5检测结果
[0082]
[0083] 从表5可以看出，本申请的粉状微水泥，通过各原料之间的协同作用，不仅能够减少返碱现象的产生，而且还能够提高微水泥的抗压强度和抗折强度，其中，3d的抗压强度为18.7‑29.6MPa，28d的抗压强度为37.5‑51.5MPa，3d的抗折强度为5.9‑12.6MPa，28d的抗折强度为9.4‑15.9MPa，均未出现返碱现象。

[0084] 结合实施例1和对比例1‑2可以看出，实施例1中的3d的抗压强度为19.0MPa，28d的抗压强度为39.8MPa，3d的抗折强度为6.1MPa，28d的抗折强度为9.7MPa，未出现返碱现象，优于对比例1‑2，表明微水泥的原料中加入改性凝灰岩更为合适，不仅能够提高微水泥的抗压强度和抗折强度，还能够减少返碱现象的产生。
[0085] 结合实施例1和对比例3‑4可以看出，实施例1中的3d的抗压强度为19.0MPa，28d的抗压强度为39.8MPa，3d的抗折强度为6.1MPa，28d的抗折强度为9.7MPa，未出现返碱现象，优于对比例3‑4，表明微水泥的原料中加入高强硫铝酸盐水泥更为合适，不仅能够提高微水泥的抗压强度和抗折强度，还能够减少返碱现象的产生。
[0086] 结合实施例1‑5可以看出，实施例5中的3d的抗压强度为23.4MPa，28d的抗压强度为43.9MPa，3d的抗折强度为8.1MPa，28d的抗折强度为12.2MPa，未出现返碱现象，优于其他实施例，表明微水泥的原料中加入改性凝灰岩更为合适，且实施例5中的改性凝灰岩的添加量更为合适，不仅能够提高微水泥的抗压强度和抗折强度，还能够减少返碱现象的产生。
[0087] 结合实施例6‑9可以看出，实施例7中的3d的抗压强度为26.8MPa，28d的抗压强度为46.3MPa，3d的抗折强度为9.7MPa，28d的抗折强度为13.5MPa，未出现返碱现象，优于其他实施例，表明实施例7中的普通硅酸盐水泥和高强硫铝酸盐水泥的重量配比更为合适，不仅能够提高微水泥的抗压强度和抗折强度，还能够减少返碱现象的产生。
[0088] 结合实施例1、11和实施例14‑15可以看出，实施例14中的3d的抗压强度为28.6MPa，28d的抗压强度为49.7MPa，3d的抗折强度为11.7MPa，28d的抗折强度为15.2MPa，未出现返碱现象，优于其他实施例，表明羟丙基甲基纤维素的粘度为40000MPa·s更为合适，能够表现出较优的保水性，还能够提高微水泥的强度，减少返碱现象的产生。

[0089] 结合实施例14、实施例16‑18可以看出，实施例17中的3d的抗压强度为29.6MPa，28d的抗压强度为51.5MPa，3d的抗折强度为12.6MPa，28d的抗折强度为15.9MPa，未出现返碱现象，优于其他实施例，表明微水泥的原料中加入硫酸钠更为合适，硫酸钠能够激发硅灰的火山灰活性，从而更好的减少返碱现象的产生。

[0090] 上述具体实施方式的实施例均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

专利地区：河北

专利申请日期：2022-03-14

专利公开日期：2022-10-21

专利公告号：CN114702286B