改性高贝利特水泥及提高高贝利特水泥早期强度的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及建筑材料技术领域，具体涉及一种改性高贝利特水泥及提高高贝利特 水泥早期强度的方法。
【背景技术】
[0002] 为本领技术人员所周知的是，以阿利特（C3S)为主导矿物的普通硅酸盐水泥熟料 烧成温度较高，一般在1450°C左右。在不考虑热损失的前提下，水泥熟料烧成过程中的能耗 主要来自两个方面：一是熟料矿物的高温形成；二是生料中石灰石的分解。据估算，石灰石 的分解能耗占熟料理论能耗的46%左右，明显地，普通硅酸盐水泥生产过程中的高能耗是 由于高钙矿物组成引起的。此外，普通硅酸盐水泥的生产还排放大量的温室气体CO 2和一 些有害气体S02、NOx，这成为制约水泥工业发展的一大瓶颈。
[0003] 高贝利特水泥（HBC)是一种新型低热硅酸盐水泥，属硅酸盐水泥体系，其熟料矿 物也是由C 3S、C2S、C3A和C4AF组成。与普通硅酸盐水泥不同的是，高贝利特水泥是以贝利 特矿物（C 2S)为主，其含量在50%以上。高贝利特水泥生产工艺方面具有烧成温度低、石灰 石消耗低、C02、SOjP NOx等有害气体排放量相对较少，可有效的缓解水泥工业对环境高负 荷的情况。此外，高贝利特水泥及其拌制的混凝土具有水化热低、后期强度高、良好的抗渗 性能、抗冻性能、抗碳化性能且干缩较小等一系列的优异性能。
[0004] 出于环境保护和资源节约考虑，高贝利特水泥应该在各项工程中尽可能多的使 用。但高贝利特水泥中的C 2S早期活性低，水化速度慢，导致其早期的强度较低，严重影响 了其在一些对早期强度有要求的工程中应用。因此，寻求改性C 2S早期活性的方法是高贝 利特水泥技术行业的一大重要问题。
[0005] 中国专利文献CN 104150802 A中公开了一种促进高贝利特水泥水化进程的晶核 的合成方法，其首先将消石灰和硅藻土混匀后置入蒸压釜合成C-S-H晶核，烘干后磨细后 均匀掺入到高贝利特水泥，其工艺步骤复杂，生产成本较高，难以推广普及；中国专利文献 CN 103922627 A中公开了一种提高高贝利特水泥熟料胶凝性能的方法，该方法是在该种水 泥生料中添加硫酸钡和硫酸锶，原料种类多，价格较高，其生产成本居高不下。
【发明内容】
[0006] 本发明要解决的技术问题是提供一种早期强度高的改性高贝利特水泥，同时公开 了提高高贝利特水泥早期强度的方法，该方法简便易行，且成本低。
[0007] 为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
[0008] 一种改性高贝利特水泥，以重量百分比计，其含高贝利特水泥90. 00~99. 98%、 纳米氧化铟〇. 02~10. 00 %。
[0009] 优选的配比为高贝利特水泥95. 00~99. 96%、纳米氧化铟0. 04~5. 00%。
[0010] 所述纳米氧化铟的D50小于30nm。
[0011] 所述纳米氧化铟的D95小于70nm。
[0012] 提高高贝利特水泥早期强度的方法如下：
[0013] 按高贝利特水泥：纳米氧化铟=9~4999 :1的质量比向高贝利特水泥中添加纳 米氧化铟并混匀，加入的纳米氧化铟能够激发C2S早期的活性，进而加快水化速率，生成更 多的凝胶，调控水化产物的晶型，从而提高高贝利特水泥早期的强度。
[0014] 本发明具有积极有益的技术效果：
[0015] 1、水泥70%的水化产物都是C-S-H凝胶，其本身具有纳米尺度，纳米材料由于其 超微细的特殊结构，从而表现出晶粒小尺寸效应、界面效应等诸多优异的性能。本发明研宄 发现，向高贝利特水泥中掺入纳米氧化铟可以调控水泥石的微观结构，能够激发C 2S早期的 活性，加快水化速率，生成更多的凝胶，调控水化产物的晶型，使水化产物的结构更加致密， 从而提高高贝利特水泥的性能（大幅提高早期强度，可拓宽其应用范围）。
[0016] 2、氧化铟（In2O3)是一种新的η型透明半导体功能材料，具有较宽的禁带宽度、较 小的电阻率和较高的催化活性，在光电领域、气体传感器、催化剂方面得到了广泛应用。而 氧化铟颗粒尺寸达纳米级别时除具有以上功能外，还具备了纳米材料的表面效应、量子尺 寸效应、小尺寸效应和宏观量子隧道效应等。本发明采用市售的纳米氧化铟是采用气化法 制造，具有高纯度，优良分散性、流动性和可成型性等特点。
[0017] 3、本发明既有效的解决了水泥工业能耗高的问题，又提供了一种简单易行、改善 高贝利特水泥早期强度的方法，且生产成本低，易于推广。
【具体实施方式】
[0018] 以下结合具体实施例进一步阐述本发明。下述实施例中所用的原材料等，如无特 别说明，均为市售。
[0019] 比较例
[0020] 一种早期强度高的高贝利特水泥，所述早期强度高的高贝利特水泥的重量份组成 如下：高贝利特水泥（安阳中联水泥有限公司生产）100份。
[0021] 按照我国现行标准（GB/T 17671)中普通水泥胶砂试件的制备过程制备水泥胶砂 试件。当养护到设定龄期后取出水泥试件，利用WDW-20型万能试验机测试其3天的抗压、 抗折强度，具体实验数据如表1所示。
[0022] 实施例1
[0023] -种改性高贝利特水泥，制备方法如下：
[0024] 取In2O3(纳米氧化铟）0. 2克（所述纳米氧化铟的粒径为30~70nm)、高贝利特 水泥（安阳中联水泥有限公司生产）99. 8克，在混料机中干混均匀，即可得到早期强度高的 改性尚贝利特水泥。
[0025] 按照对比例的方法和标准测试其3天的抗压、抗折强度，具体实验数据如表1所 不O
[0026] 实施例2
[0027] 取In2O3(纳米氧化铟）0. 5克（所述纳米氧化铟的粒径为30~70nm)、高贝利特 水泥（安阳中联水泥有限公司生产）99. 5克，在混料机中干混均匀，即可得到早期强度高的 改性尚贝利特水泥。
[0028] 按照对比例的方法和标准测试其3天的抗压、抗折强度，具体实验数据如表1所 不ο
[0029] 实施例3
[0030] 取In2O3(纳米氧化铟）I. 0克（所述纳米氧化铟的粒径为30~70nm)、高贝利特 水泥（安阳中联水泥有限公司生产）99.0克，在混料机中干混均匀，即可得到早期强度高的 改性尚贝利特水泥。
[0031] 按照对比例的方法和标准测试其3天的抗压、抗折强度，具体实验数据如表1所 不O
[0032] 实施例4
[0033] 取In2O3(纳米氧化铟）2. 0克（所述纳米氧化铟的粒径为30~70nm)、高贝利特 水泥（安阳中联水泥有限公司生产）98.0克，在混料机中干混均匀，即可得到早期强度高的 改性尚贝利特水泥。
[0034] 按照对比例的方法和标准测试其3天的抗压、抗折强度，具体实验数据如表1所 不O
[0035] 实施例5
[0036] 取In2O3(纳米氧化铟）4. 0克（所述纳米氧化铟的粒径为30~70nm)、高贝利特 水泥（安阳中联水泥有限公司生产）96.0克，在混料机中干混均匀，即可得到早期强度高的 改性尚贝利特水泥。
[0037] 按照对比例的方法和标准测试其3天的抗压、抗折强度，具体实验数据如表1所 不O
[0038] 表1水泥胶砂试件3d强度对比
[0039]
[0040] 虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在 本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因 此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。
【主权项】
1. 一种改性高贝利特水泥，其特征在于，以重量百分比计，其含高贝利特水泥90.OO~ 99. 98%、纳米氧化铟0. 02~10. 00%。2. 根据权利要求1所述的改性高贝利特水泥，其特征在于，其含高贝利特水泥95. 00~ 99. 96%、纳米氧化铟0? 04~5. 00%。3. 根据权利要求1所述的改性高贝利特水泥，其特征在于，所述纳米氧化铟的D50小于 30nm〇4. 根据权利要求1所述的改性高贝利特水泥，其特征在于，所述纳米氧化铟的D95小于 70nm〇5. -种提高高贝利特水泥早期强度的方法，其特征在于，包括如下步骤： 按高贝利特水泥：纳米氧化铟=9~4999 :1的质量比向高贝利特水泥中添加纳米氧化 铟后混匀即成。6. 根据权利要求5所述提高高贝利特水泥早期强度的方法，其特征在于，高贝利特水 泥：纳米氧化铟=19~2499 :1。
【专利摘要】本发明涉及一种改性高贝利特水泥及提高高贝利特水泥早期强度的方法，旨在解决现有高贝利特水泥早期强度不高的技术问题。本发明是按高贝利特水泥：纳米氧化铟=9～4999：1的质量比向高贝利特水泥中添加纳米氧化铟并混匀，加入的纳米氧化铟能够激发C2S早期的活性，进而加快水化速率，生成更多的凝胶，调控水化产物的晶型，从而提高高贝利特水泥早期的强度。本发明既有效的解决了水泥工业能耗高的问题，又提供了一种简单易行、改善高贝利特水泥早期强度的方法，且生产成本低，易于推广。
【IPC分类】C04B22/06
【公开号】CN104891839
【申请号】CN201510234229
【发明人】朱建平, 尹海滨, 冯春花, 侯欢欢, 管学茂, 李东旭
【申请人】河南理工大学
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年5月8日