專利名稱：改進的水凝水泥的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及含流化劑的水泥混合物，所說流化劑是指增塑劑或超增塑劑。
增塑劑或超增塑劑是一種化學(xué)添加劑，它們適合用來加到砂漿或混凝土成分中，以便在保持相同的水/水泥比的情況下提高新鮮水泥混合物的流動性，從而改善該混合物的施工性能，使它易于澆筑。另外，同樣的添加劑也可用來降低水的用量，使得在降低水/水泥比的情況下仍能保持相同的施工性能，因此，硬化砂漿或混凝土的所有性能都得以改善。
根據(jù)美國材料試驗學(xué)會(ASTM)的標(biāo)準(zhǔn)，在保持相同流動性能的情況下，超增塑劑必須能使混合用水至少降低12%，而增塑劑必須能使混合用水至少降低5%。這些添加劑可以在制備新鮮的混凝土或砂漿混合物時加到混合用水中，也可以在生產(chǎn)水泥時加入水泥中，這樣，添加劑就以干燥的形式存在于水泥中。
我們的已公開的國際專利申請WO87/O2978指出，在水泥混合之前先對其進行濕潤處理，可提高增塑劑和超增塑劑的流化效果或降低用水量的效果，在該申請的權(quán)利要求中提出了一種制備水泥混合物的方法，該方法包括如下步驟把一種水凝粘結(jié)料、填料和水以及至少一種選自增塑劑和超增塑劑的添加劑一起進行混合，其特征在于，在水凝粘結(jié)料進行混合前先用水處理，使其保留的水量為0.1～10%(重量)。
較佳的水泥混合物為砂漿和混凝土。所說的水凝粘結(jié)料可為硅酸鹽水泥、高鋁水泥或混合水泥，例如火山灰水泥、礦渣水泥或其他類型的水泥，其中較佳的為硅酸鹽水泥。另一種較佳的粘結(jié)料是以研細的煤渣和硫酸鈣以及一種來自燒煤火力發(fā)電廠的爐灰一起形成的火山灰水泥。最好是將所說爐灰先在水中驟冷，這時它的含水量通常達到20～30%(重量)，將它干燥以使其含水量達到12%(重量)以下，最好達到4～7%(重量)，然后再進行研磨。最好是爐灰中所含的未燃碳高于1%(重量)，而所含的硫酸鹽低于1%(重量)。
適用的增塑劑包括以葡萄糖酸鹽、木素磺酸鹽和羥基聚合物為基料的產(chǎn)物，而適用的超增塑劑包括以萘磺酸鹽或密胺磺酸鹽和甲醛、聚苯乙烯磺酸鹽以及羥基丙烯酸鹽為基料的縮合產(chǎn)物。該混合物最好至少含有一種超增塑劑，而較佳的超增塑劑為以β-萘磺酸鹽，特別是以其鈣鹽形式為基料的縮合產(chǎn)物。
其他常用于水泥技術(shù)中的摻合劑，如凝固促進劑或緩凝劑、加氣劑、防凍劑和顏料等，也可用于根據(jù)WO87/02978的發(fā)明來制備的水泥混合物中。
這些流化劑(增塑劑或超增塑劑)可以與混合用水一起加到混合物中，也可能在混合以前已經(jīng)存在于經(jīng)濕潤的水泥中。WO87/02978的發(fā)明還提供了一種這樣的水凝粘結(jié)料，其中至少含有一種選自增塑劑和超增塑劑的添加劑，另外還含有0.1～10%(重量)的吸附水。在水泥中的流化劑的含量(干重)較佳為0.1～1%，最佳為0.2～0.5%(以水泥重量為基準(zhǔn))。
可以把這些粘結(jié)料先進行濕潤然后再加流化劑，也可以把已經(jīng)含有流化劑的粘結(jié)料進行濕潤處理?；蛘撸部捎昧骰瘎┑乃芤簛頋駶櫵f的粘結(jié)料，也就是使?jié)駶櫶幚砗吞砑恿骰瘎┑牟襟E同時進行。
水泥的濕潤處理是將水泥與液態(tài)的、霧狀的或蒸汽狀態(tài)的水接觸，濕潤處理最好在研磨步驟以后進行，以使水分能均勻地吸附在水泥上，應(yīng)使所吸附的水量占水泥重量的0.1～10%，較佳為0.5～5%，最佳為0.5～2%。該重量百分?jǐn)?shù)是指吸附水的重量而不是指所加進的水的總重量。最好在水泥研磨后立即加水或在研磨后過一段時間再加水，加水方式最好是將水以細液滴的形式噴淋到水泥中。
一種已知的制備含有流化劑的干水泥的方法，是在水泥研磨過程中把該流化劑的水溶液噴到水泥中，如US2，141，571及US3，856，542中所述。但是，正如這些專利所述，所處理的水泥是處在這樣的溫度下，使得水能迅速蒸發(fā)并使干燥的流化劑沉積在水泥顆粒上，但是并沒有增加最終產(chǎn)品的含水量。
在實施WO87/02978的方法時可以在水泥的研磨過程中以一定量或在一定的溫度下加水，使得在最終產(chǎn)品中保留有一定量的水，但是由于難以控制所吸附的水量，因此最好還是在研磨以后再把水泥濕潤。
最佳的水用量隨水泥的化學(xué)組成和其粒度而變化，經(jīng)細磨的水泥一般要比粗磨的水泥用較多的水。
所吸附的水基本上是以水合礦物鈣釩石(3CaO·AL2O3·3Caso4·31H2O)和/或單硫酸鹽(3CaO·AL2O3·Caso4·16H2O)的形式吸附在水泥顆粒的表面上，所吸附的水量可用示差掃描量熱法(DSC)、示差熱解重量分析(DTG)或差熱分析(DTA)等技術(shù)來檢測。
根據(jù)WO87/02978發(fā)明制備的水泥混合物，既能使該混合物具有良好的施工性能，也可使所獲的固化混凝土或砂漿(例如制成的混凝土構(gòu)件)具有很高的強度。這一結(jié)果是特別出乎意料的，通常認(rèn)為，在水泥中吸附水是不希望的，因為這些吸附水可對混凝土制品的強度產(chǎn)生不利影響(見S.Sprung著的“EinflussderMühlenatmosphaereaufdasErtarrenunddieFestigkeitvonZement”，Zement-kalk-Gips，5，259-267(1974)以及W.H.Duda著的“Cementdata-book，”BauverlagGmbH，wiesbadenandBerlin155頁所記述的)。
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，這種至少含有一種增塑劑的并已按照WO87/02978的方法用水濕潤過的水凝粘結(jié)料的貯藏穩(wěn)定性可以通過加入一種同時具有降低水用量和緩凝兩種作用的化合物來加以改善。由于這些化合物具有能降低水用量的作用，故可將其歸屬于WO87/02978所定義的增塑劑的范圍。具有緩凝作用的增塑劑包括羥基羧酸及它們的鹽(例如葡萄糖酸鹽)、糖類(例如蔗糖和葡萄糖)和木素磺酸鹽，其中以葡萄糖和葡萄糖酸鈉，特別是以葡萄糖為佳。
根據(jù)本發(fā)明，提供了一種這樣的水凝粘結(jié)料，它含有至少一種超增塑劑和至少一種緩凝增塑劑，并含有0.1～10%(重量)的水。
有關(guān)優(yōu)選的超增塑劑、水用量、水凝粘結(jié)料的類型和生產(chǎn)方法在WO87/02978中已有所敘述。
水凝粘結(jié)料中流化劑(超增塑劑加緩凝增塑劑)的總量較佳為0.1～1%，最佳為0.2～0.5%(干重)(以水泥重量為基準(zhǔn))。超增塑劑對緩凝增塑劑的重量比較佳為40∶1至5∶1，最佳為約20∶1。
最好是用一種含有超增塑劑及緩凝增塑劑的水溶液噴淋研細的硅酸鹽水泥來制備本發(fā)明的水凝粘結(jié)料?？捎脕韺嵤┍景l(fā)明的工廠必須有如下設(shè)備一個用來貯存未處理水泥的散裝水泥貯槽、一臺用來稱量水泥的稱;一套包括有噴淋貯水器、泵和噴頭的噴淋設(shè)備;以及一個裝備有機械攪拌器(例如軸向攪拌漿)的混合容器。將水泥稱重再混入混合物中，把經(jīng)計量的混合溶液裝入貯水器中，一邊轉(zhuǎn)動混合器一邊往水泥上噴淋所說溶液。攪拌與噴淋過程至少需要1～3分鐘，以保證達到充分的混合并使水和水泥顆粒的表面發(fā)生充分的反應(yīng)。在混合以后，把已處理過的水泥用氣動或機械的方式輸送到一個能夠排放水泥的水泥散裝貯槽，以便把水泥送去混合和對水泥進行有效的輸送。
用于噴淋的溶液中所含的流化劑的濃度較佳為10～50%(重量)，最佳為30～40%(重量)。例如，當(dāng)使用33%的溶液時，所需噴淋溶液量最好為水泥重量的0.8%～1.5%，這樣所獲產(chǎn)品的含水量為0.53%～1%，摻合劑含量為0.27%～0.5%。
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，假如把只含有一種超增塑劑并用WO87/02978的方法濕潤過的水凝粘結(jié)料暴露于潮濕的空氣中，那么在經(jīng)過一段較短的時間之后，用它來制備具有給定坍落度的混合物所需的水/水泥的比例顯著地增加，并因此使所獲混凝土制品的抗壓強度相應(yīng)地降低。根據(jù)本發(fā)明可通過加入緩凝增塑劑抵消上述影響。
下面的實施例將進一步解釋本發(fā)明，在實施例中所有份數(shù)、比例及百分?jǐn)?shù)皆以重量來表示。
比較例A把一種具有較高早期強度的硅酸鹽水泥用其重量1.40%的28.5%β-萘磺酸/甲醛縮合物鈣鹽(超增塑劑)水溶液來噴淋。在進行噴淋之后立即將一個產(chǎn)品的樣品封存于一個密閉的容器中，而將另一個樣品置于溫度為20℃，相對濕度為65%的空氣中暴露24小時，并將第三個樣品在同樣情況下暴露4天。進行在空氣中的暴露試驗時是在一個空調(diào)房間內(nèi)把水泥樣品置于一臺面上鋪成1厘米厚度的薄層。
用這三個水泥樣品來制成混凝土，制備時所用的水泥耗量為350公斤/米3，同時調(diào)節(jié)水的用量使達到220±10毫米的最終坍落度。分別在經(jīng)過1天、7天和28天后測定產(chǎn)品的抗壓強度。
實施例1重復(fù)比較例A，只是用來噴淋水泥的1.40%重量的溶液含26.0%的同樣超增塑劑和2.5%葡萄糖而不是28.5%的超增塑劑。
實施例2重復(fù)比較例A，只是用來噴淋水泥的1.40%重量的溶液含26.0%的同樣超增塑劑和2.5%葡萄糖酸鈉而不是28.5%的超增塑劑。
實施例3a)制備一種混合溶液，其步驟是用3.0份含80%葡萄糖的水溶液加到85.0份含40%β-萘磺酸/甲醛縮合物超增塑劑(BNS)的水溶液中并用12份水稀釋。所獲溶液含34.0%(干重)的BNS及2.4%(干重)的葡萄糖，總固體含量為36.4%，而超增塑劑與緩凝增塑劑的比例為14.1∶1。
把200公斤未經(jīng)處理的硅酸鹽水泥加入一個帶有軸向攪拌漿的混合容器中，該攪拌漿的轉(zhuǎn)速為100轉(zhuǎn)/分，把2公斤上述溶液裝入噴淋貯水器，用它來噴淋正在攪拌的水泥，噴淋時間為1分鐘。
將處理過的水泥輸送到散裝貯槽，貯存一周或一周以上后，此水泥具有優(yōu)良的性能。
b)重復(fù)實施例3的實驗a)，只是用1.5份而不是用3.0份的葡萄糖溶液，并用13.5份水來稀釋。所獲的混合溶液含35.2%的固體，而超增塑劑與緩凝增塑劑的比例為28.3∶1。將該混合溶液按實施例3實驗a)的比例噴淋到水泥上，獲得同樣良好的結(jié)果。
c)重復(fù)實施例3的實驗b)，只是用1.5份的葡萄糖酸鈉溶液來代替葡萄糖溶液。所獲的混合溶液中含35.5%的固體，而超增塑劑與緩凝增塑劑的比例為22.7∶1。
將該溶液按實施例3實驗a)的比例噴淋到水泥上，獲得同樣良好的結(jié)果。
權(quán)利要求
1.一種水凝粘結(jié)料，其中含有至少一種選自超增塑劑的添加劑以及至少一種選自緩凝增塑劑的添加劑，并含有0.1～10%(重量)的水。
2.如權(quán)利要求1所述的水凝粘結(jié)料，其中含有0.5～2%(重量)的水。
3.一種水凝粘結(jié)料，其中含有至少一種選自超增塑劑的添加劑以及至少一種選自緩凝增塑劑的添加劑，并在差示掃描量熱法的掃描曲線上顯示出相應(yīng)于鈣釩石及單硫酸鹽的特征峰。
4.如前面任一項權(quán)利要求所述的水凝結(jié)粘料，其基料為硅酸鹽水泥。
5.如前面任一項權(quán)利要求所述的水凝粘結(jié)料，其中的超增塑劑的基料為磺化芳族化合物與甲醛的縮合物。
6.如前面任一項權(quán)利要求所述的水凝粘結(jié)料，其中的緩凝增塑劑選自羥基羧酸及其鹽、糖類和木素磺酸鹽。
7.如權(quán)利要求6所述的水凝粘結(jié)料，其中的緩凝增塑劑為葡萄糖或葡萄糖酸鈉。
8.如前面任一項權(quán)利要求所述的水凝粘結(jié)料，其中的超增塑劑對緩凝增塑劑的比例為40∶1至5∶1。
9.一種制備前面任一項權(quán)利要求所述的水凝粘結(jié)料的方法，該方法包括用一種超增塑劑水溶液和一種緩凝增塑劑來噴淋研細的水凝粘結(jié)料的步驟。
10.一種改善水凝粘結(jié)料貯藏穩(wěn)定性的方法，所說的水凝粘結(jié)料含有超增塑劑和0.1%至10%的水，方法是往該種粘結(jié)料中加入一種緩凝增塑劑。
全文摘要
通過添加緩凝增塑劑(諸如葡萄糖或葡萄糖酸鈉等)改善含有超增塑劑并用0.1～10％(重量)的水處理過的水凝水泥的貯藏穩(wěn)定性。
文檔編號C04B24/16GK1037133SQ88103159
公開日1989年11月15日 申請日期1988年4月25日 優(yōu)先權(quán)日1987年5月5日
發(fā)明者斯特凡諾·比亞吉尼, 馬里奧·科萊帕爾迪 申請人:山道士有限公司