改性高貝利特水泥及提高高貝利特水泥早期強(qiáng)度的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及建筑材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種改性高貝利特水泥及提高高貝利特 水泥早期強(qiáng)度的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 為本領(lǐng)技術(shù)人員所周知的是，以阿利特（C3S)為主導(dǎo)礦物的普通硅酸鹽水泥熟料 燒成溫度較高，一般在1450°C左右。在不考慮熱損失的前提下，水泥熟料燒成過程中的能耗 主要來自兩個(gè)方面：一是熟料礦物的高溫形成；二是生料中石灰石的分解。據(jù)估算，石灰石 的分解能耗占熟料理論能耗的46%左右，明顯地，普通硅酸鹽水泥生產(chǎn)過程中的高能耗是 由于高鈣礦物組成引起的。此外，普通硅酸鹽水泥的生產(chǎn)還排放大量的溫室氣體CO 2和一 些有害氣體S02、NOx，這成為制約水泥工業(yè)發(fā)展的一大瓶頸。
[0003] 高貝利特水泥（HBC)是一種新型低熱硅酸鹽水泥，屬硅酸鹽水泥體系，其熟料礦 物也是由C 3S、C2S、C3A和C4AF組成。與普通硅酸鹽水泥不同的是，高貝利特水泥是以貝利 特礦物（C 2S)為主，其含量在50%以上。高貝利特水泥生產(chǎn)工藝方面具有燒成溫度低、石灰 石消耗低、C02、SOjP NOx等有害氣體排放量相對較少，可有效的緩解水泥工業(yè)對環(huán)境高負(fù) 荷的情況。此外，高貝利特水泥及其拌制的混凝土具有水化熱低、后期強(qiáng)度高、良好的抗?jié)B 性能、抗凍性能、抗碳化性能且干縮較小等一系列的優(yōu)異性能。
[0004] 出于環(huán)境保護(hù)和資源節(jié)約考慮，高貝利特水泥應(yīng)該在各項(xiàng)工程中盡可能多的使 用。但高貝利特水泥中的C 2S早期活性低，水化速度慢，導(dǎo)致其早期的強(qiáng)度較低，嚴(yán)重影響 了其在一些對早期強(qiáng)度有要求的工程中應(yīng)用。因此，尋求改性C 2S早期活性的方法是高貝 利特水泥技術(shù)行業(yè)的一大重要問題。
[0005] 中國專利文獻(xiàn)CN 104150802 A中公開了一種促進(jìn)高貝利特水泥水化進(jìn)程的晶核 的合成方法，其首先將消石灰和硅藻土混勻后置入蒸壓釜合成C-S-H晶核，烘干后磨細(xì)后 均勻摻入到高貝利特水泥，其工藝步驟復(fù)雜，生產(chǎn)成本較高，難以推廣普及；中國專利文獻(xiàn) CN 103922627 A中公開了一種提高高貝利特水泥熟料膠凝性能的方法，該方法是在該種水 泥生料中添加硫酸鋇和硫酸鍶，原料種類多，價(jià)格較高，其生產(chǎn)成本居高不下。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種早期強(qiáng)度高的改性高貝利特水泥，同時(shí)公開 了提高高貝利特水泥早期強(qiáng)度的方法，該方法簡便易行，且成本低。
[0007] 為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：
[0008] 一種改性高貝利特水泥，以重量百分比計(jì)，其含高貝利特水泥90. 00~99. 98%、 納米氧化銦〇. 02~10. 00 %。
[0009] 優(yōu)選的配比為高貝利特水泥95. 00~99. 96%、納米氧化銦0. 04~5. 00%。
[0010] 所述納米氧化銦的D50小于30nm。
[0011] 所述納米氧化銦的D95小于70nm。
[0012] 提高高貝利特水泥早期強(qiáng)度的方法如下：
[0013] 按高貝利特水泥：納米氧化銦=9~4999 :1的質(zhì)量比向高貝利特水泥中添加納 米氧化銦并混勻，加入的納米氧化銦能夠激發(fā)C2S早期的活性，進(jìn)而加快水化速率，生成更 多的凝膠，調(diào)控水化產(chǎn)物的晶型，從而提高高貝利特水泥早期的強(qiáng)度。
[0014] 本發(fā)明具有積極有益的技術(shù)效果：
[0015] 1、水泥70%的水化產(chǎn)物都是C-S-H凝膠，其本身具有納米尺度，納米材料由于其 超微細(xì)的特殊結(jié)構(gòu)，從而表現(xiàn)出晶粒小尺寸效應(yīng)、界面效應(yīng)等諸多優(yōu)異的性能。本發(fā)明研宄 發(fā)現(xiàn)，向高貝利特水泥中摻入納米氧化銦可以調(diào)控水泥石的微觀結(jié)構(gòu)，能夠激發(fā)C 2S早期的 活性，加快水化速率，生成更多的凝膠，調(diào)控水化產(chǎn)物的晶型，使水化產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)更加致密， 從而提高高貝利特水泥的性能（大幅提高早期強(qiáng)度，可拓寬其應(yīng)用范圍）。
[0016] 2、氧化銦（In2O3)是一種新的η型透明半導(dǎo)體功能材料，具有較寬的禁帶寬度、較 小的電阻率和較高的催化活性，在光電領(lǐng)域、氣體傳感器、催化劑方面得到了廣泛應(yīng)用。而 氧化銦顆粒尺寸達(dá)納米級別時(shí)除具有以上功能外，還具備了納米材料的表面效應(yīng)、量子尺 寸效應(yīng)、小尺寸效應(yīng)和宏觀量子隧道效應(yīng)等。本發(fā)明采用市售的納米氧化銦是采用氣化法 制造，具有高純度，優(yōu)良分散性、流動性和可成型性等特點(diǎn)。
[0017] 3、本發(fā)明既有效的解決了水泥工業(yè)能耗高的問題，又提供了一種簡單易行、改善 高貝利特水泥早期強(qiáng)度的方法，且生產(chǎn)成本低，易于推廣。
【具體實(shí)施方式】
[0018] 以下結(jié)合具體實(shí)施例進(jìn)一步闡述本發(fā)明。下述實(shí)施例中所用的原材料等，如無特 別說明，均為市售。
[0019] 比較例
[0020] 一種早期強(qiáng)度高的高貝利特水泥，所述早期強(qiáng)度高的高貝利特水泥的重量份組成 如下：高貝利特水泥（安陽中聯(lián)水泥有限公司生產(chǎn)）100份。
[0021] 按照我國現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)（GB/T 17671)中普通水泥膠砂試件的制備過程制備水泥膠砂 試件。當(dāng)養(yǎng)護(hù)到設(shè)定齡期后取出水泥試件，利用WDW-20型萬能試驗(yàn)機(jī)測試其3天的抗壓、 抗折強(qiáng)度，具體實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表1所示。
[0022] 實(shí)施例1
[0023] -種改性高貝利特水泥，制備方法如下：
[0024] 取In2O3(納米氧化銦）0. 2克（所述納米氧化銦的粒徑為30~70nm)、高貝利特 水泥（安陽中聯(lián)水泥有限公司生產(chǎn)）99. 8克，在混料機(jī)中干混均勻，即可得到早期強(qiáng)度高的 改性尚貝利特水泥。
[0025] 按照對比例的方法和標(biāo)準(zhǔn)測試其3天的抗壓、抗折強(qiáng)度，具體實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表1所 不O
[0026] 實(shí)施例2
[0027] 取In2O3(納米氧化銦）0. 5克（所述納米氧化銦的粒徑為30~70nm)、高貝利特 水泥（安陽中聯(lián)水泥有限公司生產(chǎn)）99. 5克，在混料機(jī)中干混均勻，即可得到早期強(qiáng)度高的 改性尚貝利特水泥。
[0028] 按照對比例的方法和標(biāo)準(zhǔn)測試其3天的抗壓、抗折強(qiáng)度，具體實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表1所 不ο
[0029] 實(shí)施例3
[0030] 取In2O3(納米氧化銦）I. 0克（所述納米氧化銦的粒徑為30~70nm)、高貝利特 水泥（安陽中聯(lián)水泥有限公司生產(chǎn)）99.0克，在混料機(jī)中干混均勻，即可得到早期強(qiáng)度高的 改性尚貝利特水泥。
[0031] 按照對比例的方法和標(biāo)準(zhǔn)測試其3天的抗壓、抗折強(qiáng)度，具體實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表1所 不O
[0032] 實(shí)施例4
[0033] 取In2O3(納米氧化銦）2. 0克（所述納米氧化銦的粒徑為30~70nm)、高貝利特 水泥（安陽中聯(lián)水泥有限公司生產(chǎn)）98.0克，在混料機(jī)中干混均勻，即可得到早期強(qiáng)度高的 改性尚貝利特水泥。
[0034] 按照對比例的方法和標(biāo)準(zhǔn)測試其3天的抗壓、抗折強(qiáng)度，具體實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表1所 不O
[0035] 實(shí)施例5
[0036] 取In2O3(納米氧化銦）4. 0克（所述納米氧化銦的粒徑為30~70nm)、高貝利特 水泥（安陽中聯(lián)水泥有限公司生產(chǎn)）96.0克，在混料機(jī)中干混均勻，即可得到早期強(qiáng)度高的 改性尚貝利特水泥。
[0037] 按照對比例的方法和標(biāo)準(zhǔn)測試其3天的抗壓、抗折強(qiáng)度，具體實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表1所 不O
[0038] 表1水泥膠砂試件3d強(qiáng)度對比
[0039]
[0040] 雖然，上文中已經(jīng)用一般性說明及具體實(shí)施方案對本發(fā)明作了詳盡的描述，但在 本發(fā)明基礎(chǔ)上，可以對之作一些修改或改進(jìn)，這對本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是顯而易見的。因 此，在不偏離本發(fā)明精神的基礎(chǔ)上所做的這些修改或改進(jìn)，均屬于本發(fā)明要求保護(hù)的范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種改性高貝利特水泥，其特征在于，以重量百分比計(jì)，其含高貝利特水泥90.OO~ 99. 98%、納米氧化銦0. 02~10. 00%。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的改性高貝利特水泥，其特征在于，其含高貝利特水泥95. 00~ 99. 96%、納米氧化銦0? 04~5. 00%。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的改性高貝利特水泥，其特征在于，所述納米氧化銦的D50小于 30nm〇4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的改性高貝利特水泥，其特征在于，所述納米氧化銦的D95小于 70nm〇5. -種提高高貝利特水泥早期強(qiáng)度的方法，其特征在于，包括如下步驟： 按高貝利特水泥：納米氧化銦=9~4999 :1的質(zhì)量比向高貝利特水泥中添加納米氧化 銦后混勻即成。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述提高高貝利特水泥早期強(qiáng)度的方法，其特征在于，高貝利特水 泥：納米氧化銦=19~2499 :1。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種改性高貝利特水泥及提高高貝利特水泥早期強(qiáng)度的方法，旨在解決現(xiàn)有高貝利特水泥早期強(qiáng)度不高的技術(shù)問題。本發(fā)明是按高貝利特水泥：納米氧化銦=9～4999：1的質(zhì)量比向高貝利特水泥中添加納米氧化銦并混勻，加入的納米氧化銦能夠激發(fā)C2S早期的活性，進(jìn)而加快水化速率，生成更多的凝膠，調(diào)控水化產(chǎn)物的晶型，從而提高高貝利特水泥早期的強(qiáng)度。本發(fā)明既有效的解決了水泥工業(yè)能耗高的問題，又提供了一種簡單易行、改善高貝利特水泥早期強(qiáng)度的方法，且生產(chǎn)成本低，易于推廣。
【IPC分類】C04B22/06
【公開號】CN104891839
【申請?zhí)枴緾N201510234229
【發(fā)明人】朱建平, 尹海濱, 馮春花, 侯歡歡, 管學(xué)茂, 李東旭
【申請人】河南理工大學(xué)
【公開日】2015年9月9日
【申請日】2015年5月8日