一种水泥早强剂及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及水泥外加剂制备技术领域，具体涉及一种水泥早强剂及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 早强剂是水泥及水泥基材料的外加剂之一。是指能提高水泥及水泥基制品早期强 度，并且对后期强度无显著影响的外加剂。早强剂的主要作用在于加速水泥水化速度，促进 制品早期强度的发展；既具有早强功能，又具有一定减水增强功能。然而市场上现有的水泥 早强剂制备工艺复杂，能耗大，且多添加有机物对人体有害，不能满足可持续发展以及水泥 和水泥基材料早强快凝的需求。
[0003] 常用的早强剂有以下三种：1)氯化物系早强剂如CaCl2，效果好，除提高混凝土早 期强度外，还有促凝、防冻效果，价低，使用方便，一般掺量为1 %~2 %，缺点是会使钢筋锈 蚀。在钢筋混凝中，CaCl2掺量不得超过水泥用量的1%，通常与阻锈剂NaNO2复合使用。2) 硫酸盐系早强剂如硫酸钠，又名元明粉，为白色粉末，适宜掺量为〇. 5 %~2 %，多为复合使 用，如NC，是硫酸钠、糖钙与青砂混合磨细而成的一种复合早强剂。3)有机物系早强剂有机 物系列早强剂主要有三乙醇胺、三异丙醇胺、甲醇、乙醇等等，最常用的是三乙醇胺。三乙醇 胺为无色或淡黄色透明油状液体，易溶于水，一般掺量为0. 02%~0. 05%，有缓凝作用，一 般不单掺，常与其他早强剂复合使用。
[0004] 例如，公开号为CN104402286A的中国专利申请，公开了一种混凝土早强剂及其 制备方法由硫酸铝、生石膏、硫酸盐、碳酸钠、矿渣粉、三乙醇胺、氢氧化钾、粉煤灰、氯化 铵、硅酸钙和水进行合理的配比配方进行混合加工后，烘干造粒后制得。又如公开号为 CN104291722A的中国专利，公开了一种混凝土早强剂包含如下组成成分：甲酸钙28-33 份，氯化钠15-24份，亚硫酸钠、氢氧化钠混合物12-16份，硫酸铝钾16-19份，三异丙醇胺 15-17份，乙醇12-14份，脂肪酸乙醇酰胺20-30份，芒硝6-9份，糖钙5-10份，石灰7-14 份，煤灰9-17份。所述粉状亚硫酸钠、氢氧化钠混合物中亚硫酸钠、氢氧化钠所占比例为 85% : 15%〇
[0005] 上述现有技术中的早强剂具有以下的不足：（1)有机物的添加对人体有害；（2)不 能可持续发展，对废弃物的利用率较低；（3)制备工艺复杂。能否开发一种新型的不添加有 机物的早强剂，同时克服上述现有技术中的工艺复杂、能耗高的不足，是值得本领域研究的 课题。
【发明内容】
[0006] 发明目的：针对现有技术中早强剂的制备工艺复杂，能耗较高的不足，为了满足可 持续发展的要求，本发明提供一种以工业废渣为原料的新型早强剂，不属于现有技术中的 三种常规类型的早强剂。同时，本发明还并提供了所述早强剂的制备方法。
[0007] 技术方案：与现有技术不同的是，本发明所述的水泥早强剂含有无水硫铝酸钙： 34~58%，铝酸一钙：42~66%。本发明不含有有机物。
[0008] 本发明所述的水泥早强剂，采用的原料为含钙废弃物、工业石膏和铝矾土；所述的 含钙废弃物可以是糖滤泥、电石渣、增钙液态渣、矿渣和钢渣中的一种或多种混合物。所述 的工业石膏可以是脱硫石膏、磷石膏中的一种或多种混合物。
[0009] 所采用的原料中含有CaO、SOjPAl203，以原料总重为1计，各组分质量含量分别为 26. 79 ~35. 76%、12. 03 ~19. 21%和 12. 66 ~22. 31%。
[0010] 本发明通过原料的组成、用量和工艺来控制产品的组分及含量。
[0011] 具体的，本发明所述的水泥早强剂的制备方法为：将含钙废弃物、工业石膏和铝矾 土，混合，加水，研磨，水灰比为0. 3~0. 42,研磨4~7h，将料浆倒入模具中，成型后脱模， 得到试样；
[0012] 将上述试样丨旦温养护，养护温度为65~95°C，养护时间为15~24h，然后冷却，破 碎后，于800~1000°C下煅烧60~120min，取出后急冷，粉磨后得到水泥早强剂。优选的， 养护温度85~90°C，养护时间15~21h。优选的，煅烧温度860~1000°C，煅烧时间60~ IOOmin0
[0013] 所述的含钙废弃物为糖滤泥、电石渣、增钙液态渣、矿渣和钢渣中的一种或多种混 合物。所述的工业石膏为脱硫石膏、磷石膏中的一种或多种混合物。
[0014] 所述的含钙废弃物、铝矾土和工业石膏的质量比为34.4~46. 7% :17.6~ 31. 0% :27. 8 ~45. 8%。
[0015] 上述过程中，水泥早强剂的粉磨，磨至比表面积为350~400m2/kg即可。
[0016] 上述过程中的急冷，将煅烧后的试样从高温炉中取出置于冷风机下迅速冷却。
[0017] 有益效果：1，从原料的角度，本发明以工业废渣用作水泥早强剂的原料，废物利用 节约资源，有利于水泥早强剂的可持续发展。
[0018] 2,从方法的角度，本发明采用化学法，通过选取合适的矿物配比和先水热合成再 烧制的方法实现水泥早强剂的制备。
[0019] 3,从产品的角度，采用本发明所提供的方法制得的早强剂具有早强促凝的优异性 能，且无需添加对人体有害的有机物。
【具体实施方式】：
[0020] 下面通过几个典型的实施例来对本发明进一步说明，本实施例中所使用的原料的 组分，见下表（表中数值均为质量含量）：
[0021] 表1原料主要成分（％ )
[0022]
[0023] 实施例I
[0024] 将351g电石渣、310g铝矾土和339g脱硫石膏配好后置于行星磨中，加420g水，研 磨5h，取出后将料浆倒入模具中，成型后脱模，得到块状试样；
[0025] 将上述试样置于已升温至设定温度为95 °C的数显恒温搅拌循环养护箱中，恒温养 护15h后取出冷却；
[0026] 将冷却后的块状试样破碎后，再置于高温炉中，在1000°C下煅烧60min，取出后急 冷，球磨机粉磨至比表面积为390m2/kg即得到水泥早强剂。所得到的水泥早强剂，经过检 测，其中含有无水硫铝酸钙和铝酸一钙；
[0027] 在P*1硅酸盐水泥（42. 5)中加上述早强剂3%，初凝时间120min，3d胶砂强度达 到 30. 4MPa〇
[0028] 实施例2
[0029] 将467g钢渣、255g错研^土和278g脱硫石膏配好后置于行星磨中，加375g水，研磨 4h，取出后将料浆倒入模具中，成型后脱模，得到块状试样；
[0030] 将上述试样置于已升温至设定温度为85 °C的数显恒