本發(fā)明屬于土木工程材料，具體涉及一種增進高鐵相含量的硅酸鹽水泥強度的方法。

背景技術：

1、傳統(tǒng)硅酸鹽水泥熟料主要由硅酸三鈣（c3s）、硅酸二鈣（c2s）、鋁酸三鈣（c3a）和鐵鋁酸四鈣（c4af）組成，其中c3s的含量在50%~70%左右。較高的c3s水泥通常會表現(xiàn)出較差的耐久性，因為在水化硬化過程中會體積收縮從而導致裂紋，早期水化放熱量較高，易產生內應力而開裂。高c3s中鈣氧化物(cao)的含量很高，所對應的碳排放量較高。隨著優(yōu)質石灰石的減少和低品位原料的應用，這就會導致熟料中cao含量降低、c3s含量降低。因此勢必會增加其它三種礦物的含量，許多生產企業(yè)會考慮水泥的適應性和原料化學組成，一般通過穩(wěn)定c3a含量，提高c4af的含量來設計礦物組成。但c4af含量的提高會導致3d早期強度發(fā)展偏弱（c3s含量低；gb173-2023實施后，水泥企業(yè)對3d強度要求更高），易磨性差（溶劑相含量偏高，且c4af和c2s更難磨），28d強度發(fā)展受限（熟料顆粒中c4af相對硅酸鹽相的物理包裹和空間位阻，阻礙c3s/c2s水化）。因此，研發(fā)一種針對高鐵相含量的硅酸鹽水泥性能提升方法對水泥企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有重要的指導意義。

技術實現(xiàn)思路

1、發(fā)明目的：本發(fā)明所要解決的技術問題是針對高鐵相含量的硅酸鹽水泥強度提升緩慢的問題，提供一種有效提升高鐵相含量硅酸鹽水泥強度性能的方法。

2、為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術方案如下：

3、一種增進高鐵相含量的硅酸鹽水泥強度的方法，其特征在于，在高鐵相含量的硅酸鹽水泥熟料與水拌和的同時，向水泥漿料中摻入納米復合化學外加劑；所述的高鐵相含量的硅酸鹽水泥熟料中鐵鋁酸四鈣的含量不低于15%；

4、所述的納米復合化學外加劑由化學外加劑和納米復合材料混合而成，化學外加劑選自三乙醇胺（tea）、三異丙醇胺（tipa）、二乙醇單異丙醇胺（deipa）或一乙醇胺二異丙醇胺（edipa）中的任意一種或兩種以上的混合；納米復合材料中含有水化硅酸鈣納米材料和聚羧酸酯醚（pce）。

5、通過摻入化學外加劑，激發(fā)鐵鋁酸鹽相的反應活性以及通過納米材料優(yōu)化孔結構，提升高鐵相含量的硅酸鹽水泥的強度性能，同時改善水泥熟料的易磨性，降低其生產成本。

6、現(xiàn)有報道中，三乙醇胺（tea）、三異丙醇胺（tipa）、二乙醇單異丙醇胺（deipa）和一乙醇胺二異丙醇胺（edipa）常用于水泥熟料的助磨劑，并且對水泥具有一定的增強效果。水化硅酸鈣納米材料（例如c-s-h凝膠）常被用于顯著增強水泥的早期強度，但對后期強度沒有增長效果甚至會出現(xiàn)強度倒縮的現(xiàn)象。本發(fā)明發(fā)現(xiàn)，采用上述納米復合化學外加劑不僅能夠增強水泥的早期強度，而且對后期強度也具有增長效果，從而整體提高了高鐵相含量的硅酸鹽水泥的強度。

7、優(yōu)選地，本發(fā)明所述的高鐵相含量的硅酸鹽水泥熟料中，以質量百分含量計算，包括硅酸三鈣53%~54%，硅酸二鈣25%~26%，鋁酸三鈣2%~3%，以及鐵鋁酸四鈣15%~16%。

8、優(yōu)選地，本發(fā)明所述的水化硅酸鈣納米材料包括c-s-h凝膠、c-f-s-h凝膠、c-a-s-h凝膠中的任意一種或兩種以上的混合。

9、優(yōu)選地，本發(fā)明所述的高鐵相含量的硅酸鹽水泥熟料的顆粒比表面積為340~360m2/kg。

10、優(yōu)選地，本發(fā)明所述的化學外加劑摻量為水泥質量的0.02%~0.05%。

11、優(yōu)選地，本發(fā)明所述的納米復合材料摻量為水泥質量的0.5%~0.1%。

12、作為選擇地，所述的化學外加劑固含量為85%~90%，稀釋成固含量為1%~5%的化學外加劑溶液，然后在水泥拌合過程中添加至水泥漿料中或者混合在水泥拌合用水中。

13、作為選擇地，所述的納米復合材料分散在水中形成固含量為10%~15%的納米復合材料溶液，然后在水泥拌合過程中添加至水泥漿料中或者混合在水泥拌合用水中。

14、作為另一選擇地，所述的化學外加劑固含量為85%~90%，將其與納米復合材料一同分散在水中形成納米復合化學外加劑溶液；所述的納米復合化學外加劑溶液中，化學外加劑固含量為1%~5%，納米復合材料的固含量為10%~15%；隨后將納米復合化學外加劑溶液在水泥拌合過程中添加至水泥漿料中或者混合在水泥拌合用水中。

15、優(yōu)選地，所述納米復合化學外加劑溶液與水泥拌合用水的質量比為1:（2～6）。

16、有益效果

17、本發(fā)明通過在高鐵相含量的硅酸鹽水泥中摻入納米復合化學外加劑，以提高高鐵相含量的硅酸鹽水泥中的水化反應活性以及優(yōu)化孔結構，從而提高高鐵相含量的硅酸鹽水泥的強度。摻入納米復合化學外加劑高鐵相含量的硅酸鹽水泥相比于不摻入納米復合化學外加劑高鐵相含量的硅酸鹽水泥1天、3天、7天、28天的水泥砂漿強度分別提高了26.5%~41%、13.6%~19.2%、5%~11.4%、0%~16.0%。

技術特征：

1.一種增進高鐵相含量的硅酸鹽水泥強度的方法，其特征在于，在高鐵相含量的硅酸鹽水泥熟料與水拌和的同時，向水泥漿料中摻入納米復合化學外加劑；所述的高鐵相含量的硅酸鹽水泥熟料中鐵鋁酸四鈣的含量不低于15%；

2.根據權利要求1所述的增進高鐵相含量的硅酸鹽水泥強度的方法，其特征在于，所述的高鐵相含量的硅酸鹽水泥熟料中，以質量百分含量計算，包括硅酸三鈣53%~54%，硅酸二鈣25%~26%，鋁酸三鈣2%~3%，以及鐵鋁酸四鈣15%~16%。

3.根據權利要求1所述的增進高鐵相含量的硅酸鹽水泥強度的方法，其特征在于，所述的水化硅酸鈣納米材料包括c-s-h凝膠、c-f-s-h凝膠、c-a-s-h凝膠中的任意一種或兩種以上的混合。

4.根據權利要求1所述的增進高鐵相含量的硅酸鹽水泥強度的方法，其特征在于，所述的高鐵相含量的硅酸鹽水泥熟料的顆粒比表面積為340~360m2/kg。

5.根據權利要求1所述的增進高鐵相含量的硅酸鹽水泥強度的方法，其特征在于，所述的化學外加劑摻量為水泥質量的0.02%~0.05%。

6.根據權利要求1所述的增進高鐵相含量的硅酸鹽水泥強度的方法，其特征在于，所述的納米復合材料摻量為水泥質量的0.5%~0.1%。

7.根據權利要求1所述的增進高鐵相含量的硅酸鹽水泥強度的方法，其特征在于，所述的化學外加劑固含量為85%~90%，稀釋成固含量為1%~5%的化學外加劑溶液，然后在水泥拌合過程中添加至水泥漿料中或者混合在水泥拌合用水中。

8.根據權利要求1所述的增進高鐵相含量的硅酸鹽水泥強度的方法，其特征在于，所述的納米復合材料分散在水中形成固含量為10%~15%的納米復合材料溶液，然后在水泥拌合過程中添加至水泥漿料中或者混合在水泥拌合用水中。

9.根據權利要求1所述的增進高鐵相含量的硅酸鹽水泥強度的方法，其特征在于，所述的化學外加劑固含量為85%~90%，將其與納米復合材料一同分散在水中形成納米復合化學外加劑溶液；所述的納米復合化學外加劑溶液中，化學外加劑固含量為1%~5%，納米復合材料的固含量為10%~15%；隨后將納米復合化學外加劑溶液在水泥拌合過程中添加至水泥漿料中或者混合在水泥拌合用水中。

10.根據權利要求9所述的增進高鐵相含量的硅酸鹽水泥強度的方法，其特征在于，所述納米復合化學外加劑溶液與水泥拌合用水的質量比為1:（2～6）。

技術總結
本發(fā)明公開了一種增進高鐵相含量的硅酸鹽水泥強度的方法，通過在高鐵相含量的硅酸鹽水泥中摻入納米復合化學外加劑以提高水泥的水化反應活性以及優(yōu)化孔結構，從而提升高鐵相含量的硅酸鹽水泥的強度。采用本發(fā)明的增進方法會使水泥早期以及后期強度都得到增長的特點。按照GB/T17671～1999測得摻入納米復合化學外加劑高鐵相含量的硅酸鹽水泥相比于不摻納米復合化學外加劑高鐵相含量的硅酸鹽水泥1天、3天、7天、28天的砂漿強度分別提高26.5%~41%、13.6%~19.2%、5%~11.4%、0%~16.0%，應用效果良好。

技術研發(fā)人員：李偉峰,周百振,馬素花
受保護的技術使用者：南京工業(yè)大學
技術研發(fā)日：
技術公布日：2025/1/6