一种提高水泥早强性能的方法技术

本发明专利技术公开一种提高水泥早强性能的方法，通过向水泥原料中混入三元复合早强剂及聚羧酸减水剂，使混合后的水泥内部结构致密，增强水泥材料的早期性能，在纳米氧化铝单掺早强效果研究的基础上，将纳米氧化铝与AMPS和硫酸锂进行复配，纳米氧化铝、AMPS和硫酸锂复配能有效提高水泥的早强效果，且当复配早强剂的组成为PC0.15％，纳米氧化铝1.5％，AMPS0.15％，硫酸锂1％，水灰比为0.4时，使水泥早期强度提高最为显著。最为显著。最为显著。

【技术实现步骤摘要】
一种提高水泥早强性能的方法


[0001]本专利技术涉及水泥外加剂
，具体是一种提高水泥早强性能的方法。

技术介绍

[0002]煤炭作为目前中国的主要能源之一，在经济发展中起着至关重要的作用， 矿井灾害频发严重影响了采煤工作的安全进行。随着我国对煤矿安全问题越来 越重视，解决瓦斯突出问题是煤矿安全生产的重中之重。钻孔抽采是瓦斯突出 的解决措施之一，瓦斯的抽采效率与封孔的好坏有着直接联系。水泥基封孔材 料是目前瓦斯抽采应用最广泛的封孔材料。但水泥基材料仍存在不足之处，尤 其表现在：矿井高温高湿的环境中封孔材料的凝结时间不稳定、后期封孔易开 裂、浆体流动性较差、抗压强度发展缓慢甚至无法达到工作规定标准，难以满 足日益增加的井下固水要求。目前，主要解决办法是在水泥基材料中添加早强 剂来改善上述缺陷，早强剂主要可以分无机、有机和复合早强剂三大类，其中 复合类早强剂是对各种早强剂组分的复合，以及早强剂组分与减水剂组分的复 合，得到比单一早强剂更好的改性效果

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种提高水泥早强性能的方法，解决了上述技术问 题，本专利技术通过向水泥中加入适量的纳米氧化铝、AMPS以及硫酸锂能够改善水 泥内部结构致密度，提升水泥的力学性能，其早后期抗压强度都显著提高。
[0004]本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：
[0005]一种提高水泥早强性能的方法，通过向水泥原料中混入三元复合早强剂及 聚羧酸减水剂，使混合后的水泥内部结构致密，增强水泥材料的早期性能。
[0006]以原料总重量为1计，所述三元复合早强剂的掺量组成：γ相纳米氧化铝 0.5％～2.5％、2
‑
烯酰胺基
‑2‑
甲基
‑1‑
丙烷磺酸0.15％和硫酸锂1％；所述聚羧酸减 水剂掺量为0.15％。
[0007]进一步地，提高水泥早强性能的具体操作方法：
[0008]S1、水泥原料称重，混合均匀后加入水匀速搅拌；
[0009]S2、再加入γ相纳米氧化铝、2
‑
烯酰胺基
‑2‑
甲基
‑1‑
丙烷磺酸、硫酸锂和 聚羧酸减水剂均匀搅拌制成水泥浆体试样；
[0010]S3、将水泥浆体注入模具，轻震荡模具并刮平上部表面；
[0011]S4、在恒温恒湿环境养护24h后脱模，将试块继续养护，达到所需龄期后 使用无水乙醇结束水化反应；
[0012]S5、干燥处理；
[0013]S6、对不同龄期的试块进行抗压强度测试及XRD、SEM、TG
‑
DSC测试。
[0014]进一步地，所述水泥原料选用PO32.5普通硅酸盐水泥。
[0015]进一步地，所述S1中水灰比为0.4。
[0016]进一步地，所述S5中干燥温度为50℃。
[0017]本专利技术的有益效果：
[0018]本专利技术通过向水泥中加入适量的纳米氧化铝、AMPS以及硫酸锂能够改善水 泥内部结构致密度，提升水泥的力学性能，其早后期抗压强度都显著提高。
附图说明
[0019]下面结合附图对本专利技术作进一步的说明。
[0020]图1是水泥试样水化期龄1d和3d的对照组和实验组的X射线衍射图；
[0021]图2是本专利技术SEM分析图。
具体实施方式
[0022]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清 楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是 全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造 性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0023]1试验
[0024]1.1试验原料
[0025]试验原料包括：PO32.5普通硅酸盐水泥；γ相纳米氧化铝；硫酸锂；2
‑
烯 酰胺基
‑2‑
甲基
‑1‑
丙烷磺酸(微米级AMPS)；聚羧酸减水剂(PC)。
[0026]1.2试验过程
[0027]试验水灰比固定为W/C＝0.4，使用精度为0.1g的天平称取相应重量的实验 材料，混合均匀后加入水匀速搅拌300s制成水泥试样。
[0028]将水泥浆体均匀快速注入涂抹脱模剂的70mm
×
70mm
×
70mm三联模具中，轻 微震荡模具减少浆体中气泡数量，并刮平上部表面。
[0029]在恒温恒湿的养护箱内养护24h后脱模，将试块继续养护，达到所需龄期 后使用无水乙醇结束水化反应，在温度为50℃的干燥箱中进行干燥处理。依据 《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》对不同龄期的试块进行抗压强度测试， 并对其进行XRD、SEM、TG
‑
DSC测试。
[0030]2结果与讨论
[0031]2.1纳米氧化铝的早期特性
[0032]2.1.1抗压强度分析
[0033]以添加0.15％聚羧酸减水剂PC试样作为空白组(1组)；以0.15％聚羧酸减 水剂PC为条件，分别掺入质量分数为0.5％，1％，1.5％，2％，2.5％纳米氧化铝的 试样作为实验组，即：0.15％PC+纳米氧化铝0.5％(2组)，0.15％PC+纳米氧化 铝1％(3组)，0.15％PC+纳米氧化铝1.5％(4组)，0.15％PC+纳米氧化铝2％(5 组)，0.15％PC+纳米氧化铝2.5％(6组)。如表1所示：
[0034]表1空白组、实验组抗压强度数据/MPa
[0035][0036]从表1中的数据可以得出，实验组在水化早期抗压强度提升尤为显著。水 化时间为1d时，纳米氧化铝掺量分别为0.5％，1％，1.5％，2％，2.5％，与空白组 (1组)相比，其抗压强度分别提升了95.99％，136.72％，147.27％，175.25％， 217.22％。这是因为在混凝土中掺入纳米氧化铝材料，不但可以填充水泥的空隙， 更重要的是由于纳米矿粉的活性，使得纳米氧化铝与水泥浆体中的氢氧化钙进 一步反应，改善了混凝土中水泥浆体的结构和性能、水泥浆体与骨料的界面结 构和性能，从而提高了混凝土的强度、韧性、抗渗性和耐久性。
[0037]纳米氧化铝掺量为1.5％时与空白组(1组)相比，在水泥水化的各个龄期 强度都有较大的提升，其1d，3d，7d强度为12.423，20.961，29.600MPa，分 别提升了147.27％，98.76％，56.01％。
[0038]纳米氧化铝掺量为2％时与空白组(1组)相比，其1d，3d，7d强度为13.829， 21.504，30.416MPa，分别提升了175.26％，103.91％，60.31％。由分析可以看出， 随着纳米氧化铝的掺入，水泥试样不同龄期的抗压强度相较于空白组都有明显 提升。
[0039]2.1.2流动度及凝结时间测试
[0040]由表2数据可知，与空白组相比，纳米氧化本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种提高水泥早强性能的方法，其特征在于，通过向水泥原料中混入三元复合早强剂及聚羧酸减水剂，使混合后的水泥内部结构致密，增强水泥材料的早期性能；以原料总重量为1计，所述三元复合早强剂的掺量组成：γ相纳米氧化铝0.5％～2.5％、2
‑
烯酰胺基
‑2‑
甲基
‑1‑
丙烷磺酸0.15％和硫酸锂1％；所述聚羧酸减水剂掺量为0.15％。2.根据权利要求1所述的一种提高水泥早强性能的方法，其特征在于，提高水泥早强性能的具体操作方法：S1、水泥原料称重，混合均匀后加入水匀速搅拌；S2、再加入γ相纳米氧化铝、2
‑
烯酰胺基
‑2‑
甲基...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘健，吉小利，杨涵，徐超，黄猛猛，苏双月，周爱晨，田婷，徐树炜，
申请(专利权)人：安徽理工大学，
类型：发明
国别省市：