一种复合硅酸盐水泥及其制备方法与流程

本申请涉及水泥材料领域，更具体地说，它涉及一种复合硅酸盐水泥及其制备方法。

背景技术：

1、硅酸盐水泥凝结硬化快，早期强度和后期强度高，适用于较强要求的冬季施工混凝土，地上、地下重要结构的高强混凝土和预应力混凝土工程。

2、但是由于硅酸盐水泥中的化学物质在固化过程中产生聚合作用，从而促使水泥发生收缩，水泥收缩之后容易引起建筑物变形，墙体开裂、路面变形等现象，最终影响建筑物强度，降低建筑物的承重能力，出现塌陷的现象。

技术实现思路

1、为了改善硅酸盐水泥收缩的问题，本申请提供一种复合硅酸盐水泥及其制备方法。

2、第一方面，本申请提供的一种复合硅酸盐水泥，采用如下的技术方案：

3、一种复合硅酸盐水泥，包括以下重量份的原料：硅酸盐水泥50-70份，粉煤灰3-8份，聚羧酸减水剂0.05-0.2份，乳胶粉10-20份，轻烧氧化镁1-3份，膨润土3-5份，甲酸钙0.5-1份，聚丙烯酸钠树脂0.2-0.5份，水10-25份。

4、通过采用上述技术方案，轻烧氧化镁加入到硅酸盐水泥体系中，具有延迟膨胀的效果，水化后能够在后期发生膨胀，与水泥降温收缩阶段相吻合，从而促使轻烧氧化镁的延迟膨胀与水泥的收缩相补偿，降低复合硅酸盐水泥的收缩度。甲酸钙能够提高硅酸盐水泥的早期强度，同时对后期强度影响较小，同时甲酸根离子可以先和水泥发生，生成氢氧根离子，从而加速氧化镁的水化，增强轻烧氧化镁的膨胀程度，提高轻烧氧化镁的膨胀稳定性，减少硅酸盐水泥的收缩度。聚丙烯酸钠树脂分子链上的羧基基团可以与水分子形成氢键，促使水分子被吸附在聚丙烯酸钠树脂分子链上，吸收和锁住水分，提高硅酸盐水泥的含水量，减少硅酸盐水泥因水分的缺失产生的开裂现象。

5、优选的，所述聚丙烯酸钠树脂粒度为40-80目。

6、通过采用上述技术方案，控制聚丙烯酸钠树脂粒度在合理范围内，减少聚丙烯酸钠树脂颗粒的团聚现象，能够保持聚丙烯酸钠树脂具有较好吸水膨胀率，保持硅酸盐水泥的尺寸稳定性。

7、优选的，所述复合硅酸盐水泥原料还包括碳纳米管0.1-0.3份。

8、通过采用上述技术方案，碳纳米管在硅酸盐水泥体系中形成网状结构，增强硅酸盐水泥的强度和硬度，提高硅酸盐水泥体系的抗裂性能，减少复合硅酸盐水泥在使用过程中开裂的现象。

9、优选的，所述碳纳米管对聚丙烯酸钠树脂进行改性，所述改性方法包括以下具体步骤：

10、预先将碳纳米管进行酸化处理后，进行干燥，然后将丙烯酸和氢氧化钠混合，然后加入碳纳米管、引发剂、交联剂，加热反应，得到改性聚丙烯酸钠树脂。

11、通过采用上述技术方案，经过酸化处理过的碳纳米管表面含有羟基、羧基等活性基团，在聚丙烯酸钠聚合反应中，能够形成以碳纳米管为交联点的网络结构，能够使得聚丙烯酸钠吸水链增长，增强聚丙烯酸钠树脂的吸水效果。同时碳纳米管能够促使聚丙烯酸钠表面粗糙，增加断裂面及其表面的微孔，促使水分子能够更容易进行树脂内部，提高聚丙烯酸钠的吸水速率，提高复合硅酸盐水泥的膨胀效果。

12、优选的，所述复合硅酸盐水泥原料还包括淀粉1-3份，丙烯酰胺3-5份，引发助剂0.01-0.03份。

13、通过采用上述技术方案，在硅酸盐水泥体系中添加淀粉和聚丙烯酰胺，能够提高硅酸盐水泥体系中粘接性和吸水性能，从而提高复合硅酸盐水泥体系中的含水量，减少水泥后期水分挥发产生的收缩开裂现象。

14、优选的，预先将淀粉糊化，冷却后加入丙烯酰胺和引发助剂，在氮气的保护下，形成淀粉-聚丙烯酰胺混合液，混合加热反应，然后加入丙酮过滤干燥，得到淀粉-聚丙烯酰胺复合树脂。

15、通过采用上述技术方案，将淀粉与聚丙烯酰胺进行接枝，形成的聚合物，能够促使复合硅酸盐水泥的吸水率加倍，能够在硅酸盐水泥水化后期时逐渐将水分释放出来，从而改善水泥收缩开裂的现象。

16、优选的，所述膨润土预先经过偶联剂浸渍，然后加入淀粉-聚丙烯酰胺混合液中，混合加热反应，然后加入丙酮过滤干燥，得到复合树脂。

17、通过采用上述技术方案，膨润土在复合硅酸盐水泥体系中能够起到防渗漏的作用，填充硅酸盐水泥体系中的孔隙，提高硅酸盐水泥的密实度，减少水泥裂缝的产生。同时膨润土经过偶联剂处理后，然后与聚丙烯酰胺进行接枝，能够增强膨润土的吸水膨胀效果，从而减少复合硅酸盐水泥后期收缩开裂的现象。

18、第二方面，本申请提供一种复合硅酸盐水泥的制备方法，采用如下的技术方案：一种复合硅酸盐水泥，包括以下具体步骤：将硅酸盐水泥、粉煤灰、聚羧酸减水剂、乳胶粉、轻烧氧化镁、膨润土、甲酸钙、聚丙烯酸钠树脂和水混合均匀，形成复合硅酸盐水泥。

19、通过采用上述技术方案，制备的复合硅酸盐水泥就有较好的吸水效果和膨胀效果，能够减少复合硅酸盐水泥体系的孔隙，改善硅酸盐水泥收缩开裂的现象，提高复合硅酸盐水泥尺寸稳定性。

20、综上所述，本申请具有以下有益效果：

21、1、由于本申请采用轻烧氧化镁和甲酸钙协同增效，甲酸钙能够增强轻烧氧化镁在硅酸盐水泥体系中的水化程度和膨胀效果，从而提高复合硅酸盐水泥的尺寸稳定性，减少硅酸盐水泥后期收缩干裂的现象。同时通过聚丙烯酸铵树脂吸收、锁住水分，在复合硅酸盐水泥后期释放出水分子，从而减少硅酸盐水泥后期因水分的挥发产生收缩干裂的现象。

22、2、本申请中优选采用碳纳米管提高复合硅酸盐水泥的强度和硬度，提高硅酸盐水泥体系的抗裂性能。同时使用碳纳米管与聚丙烯酸钠进行接枝交联，从而形成以碳纳米管为交联点的网络结构，增强聚丙烯酸钠的吸水膨胀效果，改善复合硅酸盐水泥收缩开裂现象。

技术特征：

1.一种复合硅酸盐水泥，其特征在于，包括以下重量份的原料：硅酸盐水泥50-70份，粉煤灰3-8份，聚羧酸减水剂0.05-0.2份，乳胶粉10-20份，轻烧氧化镁1-3份，膨润土3-5份，甲酸钙0.5-1份，聚丙烯酸钠树脂0.2-0.5份，水10-25份。

2.根据权利要求1所述的复合硅酸盐水泥，其特征在于：所述聚丙烯酸钠树脂粒度为40-80目。

3.根据权利要求1所述的复合硅酸盐水泥，其特征在于：所述复合硅酸盐水泥原料还包括碳纳米管0.1-0.3份。

4.根据权利要求3所述的复合硅酸盐水泥，其特征在于：所述碳纳米管对聚丙烯酸钠树脂进行改性，所述改性方法包括以下具体步骤：

5.根据权利要求1所述的复合硅酸盐水泥，其特征在于：所述复合硅酸盐水泥原料还包括淀粉1-3份，丙烯酰胺3-5份，引发助剂0.01-0.03份。

6.根据权利要求5所述的复合硅酸盐水泥，其特征在于：预先将淀粉糊化，冷却后加入丙烯酰胺和引发助剂，在氮气的保护下，形成淀粉-聚丙烯酰胺混合液，混合加热反应，然后加入丙酮过滤干燥，得到淀粉-聚丙烯酰胺复合树脂。

7.根据权利要求6所述的复合硅酸盐水泥，其特征在于：所述膨润土预先经过偶联剂浸渍，然后加入淀粉-聚丙烯酰胺混合液中，混合加热反应，然后加入丙酮过滤干燥，得到复合树脂。

8.一种如权利要求1-7任一项所述的复合硅酸盐水泥的制备方法，其特征在于：包括以下具体步骤：将硅酸盐水泥、粉煤灰、聚羧酸减水剂、乳胶粉、轻烧氧化镁、膨润土、甲酸钙、聚丙烯酸钠树脂和水混合均匀，形成复合硅酸盐水泥。

技术总结
本申请涉及水泥材料领域，具体公开了一种复合硅酸盐水泥及其制备方法。一种复合硅酸盐水泥，包括以下重量份的原料：硅酸盐水泥50‑70份，粉煤灰3‑8份，聚羧酸减水剂0.05‑0.2份，乳胶粉10‑20份，轻烧氧化镁1‑3份，膨润土3‑5份，甲酸钙0.5‑1份，聚丙烯酸钠树脂0.2‑0.5份，水10‑25份。本申请的一种复合硅酸盐水泥，通过轻烧氧化镁和甲酸钙提高复合硅酸盐水泥的膨胀效果，减少硅酸盐水泥后期体积收缩现象。同时通过聚丙烯酸铵树脂吸收、锁住水分，减少硅酸盐水泥后期因水分的挥发产生收缩干裂的现象。

技术研发人员：方立敏,王雪铨
受保护的技术使用者：湖州昂狮环保有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/4/17