一种流变性可控的水泥料浆及其制备方法与流程

本发明属于水泥
技术领域：
。具体涉及一种流变性可控的水泥料浆及其制备方法。
背景技术：
：不定形耐火材料相对于定形耐火材料，具有能源消耗少、设备费用低、基建投资小和施工效率高的优点而逐步扩大在耐火材料中的应用。浇注料是应用最普遍、最广泛的不定形耐火材料之一，它最大的特点是有较好的流动性，适合用浇注方法进行现场施工，且不需要热处理就可以硬化产生强度。并且浇注料通常在施工地点直接浇注成型，或者事先根据需要做成预制件直接投入使用。随着冶金工业及高温熔炼工业的飞速发展和改善，对耐火浇注料的使用性能提出了更加严苛的要求。因此，耐火浇注料的发展方向主要是采用超微粉、新型结合剂、优化颗粒级配、高效添加剂及完善的施工工艺等措施，以提高材料使用性能和能承受更恶劣的使用环境。随着耐火材料的不定形化趋势的发展和混凝土商品的推广使用，水泥的质量不仅要满足《通用硅酸盐水泥》的要求，还对水泥的流动性提出了更为严格的要求。目前，水泥流动性能的好坏已经成为评价水泥质量的另一重要指标。曾祥熹（曾祥熹，郑长成.水泥浆的流变性及其对浆液运动的影响，华东地质学院学报，1999,22(2):137-144）认为水泥净浆是一种随时间延长，内聚力不断增大的剪切稀释流体，且在拌制后一个小时内其流变模型没有本质的改变；“一种高炉自流耐火质浇注料施工方法”（CN104451008A）专利技术，确定骨料粒径、制模、浇注工序等，获得了一种高炉自流耐火质浇注料的施工方法，但其方法仅限于高炉用自流浇注料，未涉及水泥料浆流变性能的调控；“模拟水泥净浆流变性能的卡波姆凝胶介质及其制备方法”（CN103743605A）专利技术，采用去离子水、卡波姆树脂粉末和中性调节剂三乙醇胺为原料，获得触变性小、流变参数变化小且呈假塑性特征的水泥净浆。“一种回收刚玉自流浇注料及其施工方法”（CN104193357B）专利技术采用回收刚玉和添加一定比例的分散剂，获得流动性较好的自流浇注料，其初凝时间随着分散剂含量的增加而延长至6h。上述技术虽有其优点，但它们采用工程上难以获得原料和方法，且存在制备的水泥料浆流变性不可控，初凝时间过长等缺点。技术实现要素：本发明旨在克服现有技术缺陷，目的是提供一种工艺简单和适用于工程应用的流变性可控的水泥料浆的制备方法，用该方法所制备的水泥料浆的流变性可控和初凝-终凝时间间隔短。为实现上述目的，本发明采用以下的技术方案：所述流变性可控的水泥料浆是以30~50wt%的铝酸钙水泥和50~70wt%的α-氧化铝微粉为原料，混合均匀；再加入占所述原料1~50wt%的硅溶胶和35~40wt%的水，搅拌3~8分钟，得到流变性可控的水泥料浆。所述铝酸盐水泥的Al2O3含量>53wt%，CaO含量>21wt%。所述硅溶胶浓度为1~50wt%，粒径为5~100nm。由于采用上述技术方案，本发明与现有技术相比具有以下积极效果：本发明利用硅溶胶中纳米SiO2粒子对铝酸盐水泥水化过程的影响，有效调控水泥水化过程。随着硅溶胶的添加，铝酸盐水泥浆料的屈服应力逐渐增加，粘度降低，符合宾汉姆流体模型。该水泥料浆的初凝时间小于190min，终凝时间小于250min，初凝与终凝时间差小于60min。本发明利用硅溶胶纳米SiO2颗粒表面存在的大量硅羟基（Si-OH），在水泥水化初期Ca2+进入硅羟基空隙中，与硅羟基形成凝胶作用，减少水泥颗粒表面的Ca2+，促进水泥水化过程，增强泥浆内部絮凝结构。本发明采用工程上容易实现的原料和方法，具有工艺简单和适用于工程应用的特点；所制备的流变性可控的水泥料浆与现有技术制备的水泥料浆相比流动变性可控，初凝-终凝时间间隔短。附图说明图1为本发明制备的四种流变性可控的水泥料浆的剪切速率-粘度曲线图；图2为图1所示的四种流变性可控的水泥料浆的剪切速率-剪切应力曲线图。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的描述，并非对其保护范围的限制。为避免重复，先将本具体实施方式所涉及的原料统一描述如下，实施例中不再赘述：所述铝酸盐水泥的Al2O3含量>53wt%，CaO含量>21wt%；所述硅溶胶浓度为1~50wt%，粒径为5~100nm。实施例1一种流变性可控的水泥料浆及其制备方法。所述流变性可控的水泥料浆是以30~35wt%的铝酸钙水泥和65~70wt%的α-氧化铝微粉为原料，混合均匀；再加入占所述原料1~15wt%的硅溶胶和35~40wt%的水，搅拌3~8分钟，得到流变性可控的水泥料浆。将本实施例制备的一种流变性可控的水泥料浆倒入流变仪圆筒中，流变剪切速率为：0.1100s120s10100s50030s500120s1s-1；所获得的剪切速率-粘度曲线如图1中含1wt%硅溶胶曲线所示，剪切速率-剪切应力曲线如图2中含1wt%硅溶胶曲线所示。本实施例制备的流变性可控的水泥料浆经测试：初凝时间为140~155min；终凝时间为185~195min。实施例2一种流变性可控的水泥料浆及其制备方法。所述流变性可控的水泥料浆是以34~40wt%的铝酸钙水泥和60~66wt%的α-氧化铝微粉为原料，混合均匀；再加入占所述原料14~25wt%的硅溶胶和35~40wt%的水，搅拌3~8分钟，得到流变性可控的水泥料浆。将本实施例制备的一种流变性可控的水泥料浆倒入流变仪圆筒中，流变剪切速率为：0.1100s120s10100s50030s500120s1s-1；所获得的剪切速率-粘度曲线如图1中含16wt%硅溶胶曲线所示，剪切速率-剪切应力曲线如图2所示。本实施例制备的流变性可控的水泥料浆经测试：初凝时间为130~145min，终凝时间为168~190min。实施例3一种流变性可控的水泥料浆及其制备方法。所述流变性可控的水泥料浆是以39~45wt%的铝酸钙水泥和55~61wt%的α-氧化铝微粉为原料，混合均匀；再加入占所述原料24~35wt%的硅溶胶和35~40wt%的水，搅拌3~8分钟，得到流变性可控的水泥料浆。将本实施例制备的一种流变性可控的水泥料浆倒入流变仪圆筒中，流变剪切速率为：0.1100s120s10100s50030s500120s1s-1；所获得剪切速率-粘度曲线如图1中含26wt%硅溶胶曲线所示，剪切速率-剪切应力曲线如图2所示。本实施例制备的流变性可控的水泥料浆经测试：初凝时间为120~135min，终凝时间为150~170min。实施例4一种流变性可控的水泥料浆及其制备方法。所述流变性可控的水泥料浆是以44~50wt%的铝酸钙水泥和50~56wt%的α-氧化铝微粉为原料，混合均匀；再加入占所述原料34~50wt%的硅溶胶和35~40wt%的水，搅拌3~8分钟，得到流变性可控的水泥料浆。将本实施例制备的一种流变性可控的水泥料浆倒入流变仪圆筒中，流变剪切速率为：0.1100s120s10100s50030s500120s1s-1；所获得剪切速率-粘度曲线如图1中含50wt%硅溶胶曲线所示，剪切速率-剪切应力曲线如图2所示。本实施例制备的流变性可控的水泥料浆经测试：初凝时间为110~125min，终凝时间为145~155min。本具体实施方式与现有技术相比具有以下积极效果：本具体实施方式利用硅溶胶中纳米SiO2粒子对铝酸盐水泥水化过程的影响，有效调控水泥水化过程。随着硅溶胶的添加，铝酸盐水泥浆料的屈服应力逐渐增加，粘度降低，符合宾汉姆流体模型。该水泥料浆的初凝时间小于190min，终凝时间小于250min，初凝与终凝时间差小于60min。本具体实施方式利用硅溶胶纳米SiO2颗粒表面存在的大量硅羟基（Si-OH）,在水泥水化初期，Ca2+会进入硅羟基空隙中，与硅羟基形成凝胶作用，减少水泥颗粒表面的Ca2+，促进水泥水化过程，泥浆内部絮凝结构增强。本具体实施方式采用铝酸盐水泥和硅溶胶为原料，通过调控硅溶胶含量，获得流变性可控、初凝-终凝时间间隔短的水泥浆体。其剪切速率-粘度曲线和剪切速率-剪切应力如附图所示：图1为实施例1~4各制备的一种流变性可控的水泥料浆的剪切速率-粘度曲线图；图2为图1所示的四种流变性可控的水泥料浆的剪切速率-剪切应力曲线图。从图1和图2可以看出：随着硅溶胶添加量的增加，制备的水泥料浆的屈服应力逐渐增大，粘度逐渐减小。表1为本具体实施方式所制备的流变性可控的水泥料浆的不同硅溶胶含量时的凝结时间。从表1可以看出，随着硅溶胶添加量的增加，所制备的流变性可控的水泥料浆的初凝时间和终凝时间缩短，且二者之间的时间间隔减小。表1不同硅溶胶含量时流变性可控的水泥料浆的凝结时间硅溶胶添加量/（wt%）初凝时间/min终凝时间/min1190250162052352613015550100135本具体实施方式采用工程上容易实现的原料和方法，具有工艺简单和适用于工程应用的特点；所制备的流变性可控的水泥料浆与现有技术制备的水泥料浆相比流动变性可控，初凝-终凝时间间隔短。当前第1页1 2 3