本发明专利技术公开了低热低膨胀系数的水泥及其生产方法，属于建筑材料领域，低热低膨胀系数的水泥包括骨料及添加剂，骨料包括硅酸盐水泥、粒化高炉矿渣、煤矸石粉、钙矾粉、石膏；添加剂包括助磨剂、纳米微球乳液、助剂，其中助磨剂的质量为骨料总质量的0.2％，纳米微球乳液的加入量占骨料总质量的3‑5％，所述纳米微球乳液中的纳米微球的直径为60‑70nm；本发明专利技术低热低膨胀系数的水泥的制备方法利用建模及转速传感器、激光传感器等硬件与软件结合的方式对剪切过程中反应釜搅拌电机的运行状态进行了监控，保证具备好的剪切效果。本发明专利技术制备得到的低热低膨胀系数的水泥抗压、抗折强度高，具有较低的干缩率。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于建筑材料领域，涉及低热低膨胀系数的水泥及其生产方法。
技术介绍
1、以粒化高炉矿渣为主要组分，加入适量硅酸盐水泥熟料和石膏，磨细制成的具有低水化热和低膨胀性能的水硬性胶凝材料，称为低热低膨胀水泥，主要适用于要求较低水化热和要求补偿收缩的混凝土、大体积混凝土，也适用于要求抗渗和抗硫酸盐侵蚀的工程。
2、现有的低热低膨胀水泥通过添加膨胀剂来求补偿收缩的混凝土，膨胀剂虽然能够水泥的收缩，但是膨胀剂与水泥及其他助剂存在适应性的问题，例如减水剂、泵送剂、水泥的种类及加量不同，膨胀效果也不同，必要根据工地原材料进行补偿收缩混凝土的试配；不仅加大了低热低膨胀水泥的使用难度及使用成本，水泥收缩补偿效果还不稳定。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于：提供了低热低膨胀系数的水泥及其生产方法，解决了现有的低热低膨胀水泥通过添加膨胀剂来求补偿收缩的混凝土，膨胀剂使用过程中与水泥及其他助剂存在适应性的问题，使得膨胀剂收缩补偿效果不稳定。
2、本专利技术采用的技术方案如下：
3、低热低膨胀系数的水泥，包括骨料及添加剂，所述骨料包括以下重量份数的组分：80-90份硅酸盐水泥、15-20份粒化高炉矿渣、10-15份煤矸石粉、5-10份钙矾粉、5-8份石膏；
4、所述添加剂包括助磨剂、纳米微球乳液、助剂，其中助磨剂的质量为骨料总质量的0.2％，纳米微球乳液的加入量占骨料总质量的3-5％，所述纳米微球乳液中的纳米微球的直径为60-70nm；
>5、所述助磨剂的表面带有负电荷，所述纳米微球乳液的表面带有正电荷；6、所述纳米微球乳液包括连续相与分散相，分散相与连续相的质量比为1：35-45；
7、所述纳米微球乳液的连续相包括以下组分：十二烷基吡啶氯化铵、乙酸丁酯，十二烷基吡啶氯化铵与乙酸丁酯的质量比为1：10；
8、所述纳米微球乳液的分散相包括以下组分：双亲型梳状高分子聚合物、2-羟基-3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲基氯化铵、n，n-二甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酰乙基磺甜菜碱、交联剂、引发剂、水，双亲型梳状高分子：2-羟基-3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲基氯化铵：n，n-二甲基丙烯酰胺：甲基丙烯酰乙基磺甜菜碱：交联剂：引发剂：水的质量比为:15-20：15-20：6-10：3-5：2-4：2-2.4：100-120。
9、本专利技术中硅酸盐水泥、粒化高炉矿渣、石膏为低热低膨胀系数水泥的基础原料，在此基础上，本专利技术增加了钙矾粉、煤矸石粉，明矾石在碱-硫酸盐的激发下形成钙矾石，使水泥石的强度得到良好的发展；煤矸石粉的化学成分与水泥熟料的成分相似，可以替代部分水泥原料，降低生产成本，提高生产效率，此外，煤矸石粉还能够提高水泥块的抗压强度和延展性，使水泥制品更具有强度和可塑性。
10、本专利技术将表面带有负电荷的助磨剂与表面带有正电荷的纳米微球乳液配合使用，纳米微球乳液中的纳米微球能够吸水膨胀代替了现有的膨胀剂；带有正电荷的纳米微球吸附在通过助磨剂粉末之后的表面带有负电荷的骨料颗粒上，相邻骨料颗粒因表面带有同种电荷相互排斥，避免了骨料颗粒之间结团，骨料颗粒的表面被微球包覆，微球表面光滑使得骨料颗粒与其他填充料、助力或是溶液之间摩擦小，流动阻力小进而使得水泥浆整体流动性好，两种性能代替了现有减水剂的作用；在具备上述功能的情况下，本专利技术微球具有高弹性，在水泥收缩时，由于乳液微球分散在骨料颗粒之间，水泥收缩是微球在挤压状态下会发生弹性形变，水泥收缩对内部结构产生挤压时，微球附着在骨料表面能够抵抗压缩力，对水泥收缩起到了补偿作用，并且弹性的微球位于骨料颗粒的间隙之间，水泥受到压缩力的情况下，骨料颗粒之间不会产生刚性应力而发生裂缝，解决了现有技术中水收缩开缝的问题，对水泥的收缩起到了补偿作用。
11、纳米乳液微球对包裹在骨料颗粒的外部，相当于是对骨料颗粒的改性，而不是仅仅自考自身的吸水性能来达到补偿水泥收缩的作用，因此，本专利技术将表面带有负电荷的助磨剂与表面带有正电荷的纳米微球乳液配合使用，就能够代替现有的膨胀剂及减水剂使用，不仅依靠微球自身产生的性能，还依靠了电荷吸附作用，不受骨料及水泥助剂的影响，具有通用性，不会产生适应性的问题，解决了现有的低热低膨胀水泥通过添加膨胀剂来求补偿收缩的混凝土，膨胀剂使用过程中与水泥及其他助剂存在适应性的问题，使得膨胀剂收缩补偿效果不稳定。本专利技术中纳米乳液微球虽然在补偿水泥收缩上具有显著的且稳定的效果，但是与无机膨胀剂相比，纳米乳液微球的机械强度较低，因此，本专利技术在骨料上进行了改进，增加了钙矾粉、煤矸石粉，弥补了这一缺陷。本专利技术中助磨剂包裹在骨料颗粒的外部，不是依靠不通过电荷之间的吸引力，主要通过表面吸附作用，因此，骨料颗粒带有什么电荷对助磨剂的使用没有直接关系。
12、本专利技术纳米微球乳液与现有的纳米微球不同，本专利技术中的纳米微球既要具备吸水膨胀的作用，又要具备高附着性和高弹性，因此，本专利技术涉及了一种新的纳米乳液微球配方，以双亲型梳状高分子聚合物为大分子材料，相当于是纳米微球的基料，双亲型梳状高分子聚合物也称为梳型两亲聚合物，梳型两亲聚合物是类特殊的两亲聚合物，由一条主链上带有数量不等且分子结构也不相同的若干条支链构成，具有类似梳子的结构，结构规整且组成可控，具有两亲聚合物的基本特性，梳型两亲聚合物大分子可通过离子对、氢键和分子间力等作用吸附在颗粒表面形成定向排列的吸附层，从而改变颗粒的表面性质，达到改善润湿性、提高分散和分散稳定性的作用；本专利技术以2-羟基-3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲基氯化铵、n，n-二甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酰乙基磺甜菜碱作为聚合单体。
13、2-羟基-3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲基氯化铵为阳离子单体为微球提供正电荷，2-羟基-3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲基氯化铵的分子量和结构较大，具有较强的立体构型，因此具有较高的抗拉强度，此外，2-羟基-3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲基氯化铵中含有丙烯酰氧基，丙烯酰氧基可与聚合物进行相容性改善，提高聚合物的界面相容性和分散性。
14、n，n-二甲基丙烯酰胺的酰胺氮上两个氢被甲基取代，共聚物的水解稳定性比丙烯酷胺有明显的提高，分子中活泼的双键，使其易于自聚或与其他单体共聚。
15、甲基丙烯酰乙基磺甜菜碱又称3-[n,n-二甲基-[2-(2-甲基丙-2-烯酰氧基)乙基]铵]丙烷-1-磺酸内盐，其分子结构中带有正电荷，是一种季铵盐，具有较高的水溶性，还具有良好的表面活性性质，可以在液体界面降低表面张力，并能增加溶液的渗透性和稳定性。
16、本专利技术分散相液体被连续相液体剪切为具有油包水结构的多个液滴，该液滴内的大分子材料与单体交联反应，以制得具有含有正电荷的官能团且具有三维网络结构的微球；本专利技术连续相中的乙酸丁酯为有机溶剂，十二烷基吡啶氯化铵为表面活性剂，表面活性剂的加量会影响微球的直径，因此，为了得到纳米级的微球，本专利技术限定了表面活性剂的使用量。
17、本专利技术限定了各个组分的配比，在这个配比小，配置得到的低热低本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.低热低膨胀系数的水泥，其特征在于：包括骨料及添加剂，所述骨料包括以下重量份数的组分：80-90份硅酸盐水泥、15-20份粒化高炉矿渣、10-15份煤矸石粉、5-10份钙矾粉、5-8份石膏；
2.根据权利要求1所述的低热低膨胀系数的水泥，其特征在于：所述双亲型梳状高分子聚合物：2-羟基-3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲基氯化铵：N，N-二甲基丙烯酰胺：甲基丙烯酰乙基磺甜菜碱：交联剂：引发剂：水的质量比为：20：20：8：3：4：2.4：100。
3.根据权利要求2所述的低热低膨胀系数的水泥，其特征在于：所述骨料包括以下重量份数的组分：90份硅酸盐水泥、20份粒化高炉矿渣、13份煤矸石粉、10份钙矾粉、8份石膏，纳米微球乳液的加入量占骨料总质量的4％，所述纳米微球乳液中分散相与连续相的质量比为1：42。
4.根据权利要求1所述的低热低膨胀系数的水泥，其特征在于：所述助剂包括阻锈剂、防冻剂、早强剂、着色剂、防水剂，其中阻锈剂的质量为骨料总质量的0.1％，防冻剂的质量为骨料总质量的3％，早强剂的质量为骨料总质量的1％，着色剂的质量为骨料总质量的0.2％，防水剂的质量为骨料总质量的0.3％。
5.根据权利要求1所述的低热低膨胀系数的水泥，其特征在于：所述助磨剂为聚羧酸高分子化合物；所述粒化高炉矿渣是在高炉冶炼生铁时，所得的以硅酸盐与硅铝酸盐为主要成分的熔融物；所述石膏以二水硫酸钙为主要成分的天然矿石。
6.根据权利要求1所述的低热低膨胀系数的水泥的生产方法，其特征在于：包括以下步骤：
7.根据权利要求6所述的低热低膨胀系数的水泥及其生产方法，其特征在于：所述表面带有正电荷的纳米微球乳液中表面带有正电荷的纳米微球的含量为50-52％。
8.根据权利要求6所述的低热低膨胀系数的水泥的生产方法，其特征在于：所述引发剂为过硫酸钾/四甲基乙二胺，所述交联剂为丙烯酰胺基乙醛缩二甲醇。
9.根据权利要求6所述的低热低膨胀系数的水泥的生产方法，其特征在于：所述双亲型梳状高分子聚合物为季铵盐改性端氨基超支化聚合物。
10.根据权利要求6所述的低热低膨胀系数的水泥的生产方法，其特征在于：步骤S2的剪切工艺中包括对反应釜中搅拌电机的工作状态进行监控，监控方法的具体步骤如下：
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【技术特征摘要】
1.低热低膨胀系数的水泥，其特征在于：包括骨料及添加剂，所述骨料包括以下重量份数的组分：80-90份硅酸盐水泥、15-20份粒化高炉矿渣、10-15份煤矸石粉、5-10份钙矾粉、5-8份石膏；
2.根据权利要求1所述的低热低膨胀系数的水泥，其特征在于：所述双亲型梳状高分子聚合物：2-羟基-3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲基氯化铵：n，n-二甲基丙烯酰胺：甲基丙烯酰乙基磺甜菜碱：交联剂：引发剂：水的质量比为：20：20：8：3：4：2.4：100。
3.根据权利要求2所述的低热低膨胀系数的水泥，其特征在于：所述骨料包括以下重量份数的组分：90份硅酸盐水泥、20份粒化高炉矿渣、13份煤矸石粉、10份钙矾粉、8份石膏，纳米微球乳液的加入量占骨料总质量的4％，所述纳米微球乳液中分散相与连续相的质量比为1：42。
4.根据权利要求1所述的低热低膨胀系数的水泥，其特征在于：所述助剂包括阻锈剂、防冻剂、早强剂、着色剂、防水剂，其中阻锈剂的质量为骨料总质量的0.1％，防冻剂的质量为骨料总质量的3％，早强剂的质量为骨料总质量的1％，着色剂的质量为骨料总质量的0.2...
【专利技术属性】
技术研发人员：拉巴次仁，李建勇，蒋长春，加永次仁，柏洪，
申请(专利权)人：西藏昌都高争建材股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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