[發明專利]一種用于硫鋁酸鹽水泥的納米鋰渣早強劑及其制備方法

有效

• 申請號: 201811007725.8
• 申請日: 2018-08-31
• 公開（公告）號: CN108975757B
• 公開（公告）日: 2020-08-25
• 發明（設計）人: 譚洪波;張迅;鄧秀峰;蘇英;賀行洋
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: C04B24/38
• 分類號: C04B24/38;C04B28/06;C04B103/14
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 崔友明;官群

本發明涉及一種用于硫鋁酸鹽水泥的納米鋰渣早強劑及其制備方法，其原料由以下重量百分含量的組分組成：鋰渣20～30％，分散劑5～9％，穩定劑1～5％，去離子水60～70％。其制備方法如下：將鋰渣、分散劑、穩定劑和去離子水按比例加入行星球磨機中，加入氧化鋯研磨球，球磨得到中值粒徑為200～400nm的用于硫鋁酸鹽水泥的納米鋰渣早強劑。將該納米鋰渣早強劑按摻量0.5～4.0％摻入硫鋁酸鹽水泥砂漿中，能夠使硫鋁酸鹽水泥砂漿7h強度提高110～440％，且后期強度不倒縮。本發明制備方法工藝過程簡單，工藝參數易控制，并且使用的鋰渣為工業廢棄物，成本低且有利于環境保護。

技術領域

本發明屬于混凝土外加劑技術領域，涉及一種用于硫鋁酸鹽水泥的納米鋰渣早強劑及其制備方法。

背景技術

硫鋁酸鹽水泥(sulfur cement簡稱SAC)是于20世紀70-80年代由中國建筑材料科學研究院獨自開發的高性能水泥產品，現已成為國內高強度水泥的主要品種。硫鋁酸鹽水泥是一種以C₄A₃S和B-C₂S為主要礦物組成的膠凝材料。相比于普通硅酸鹽水泥，其生料來源更為廣泛，而且在其生產過程中可利用大量的固體工業廢渣，它具有早期強度高、抗滲性能好、低堿性等特點，廣泛應用于建筑工程、隧道工程、緊急搶修工、冬季施工工程等。

韓建國等專家研究了碳酸鋰對硫鋁酸鹽水泥凝結時間和強度發展的影響。奚浩等專家研究了微波激活鋰渣對硫鋁酸鹽水泥促凝效果的影響。國外Rodger和Matusinovic等研究結果表明，鋰鹽可以明顯縮短硫鋁酸鹽水泥凝結時間和提升早期強度。鋰鹽工業廢渣(即鋰渣)為鋰輝石加酸提取鋰鹽后的殘渣，鋰渣中仍含有約千分之幾剩余的鋰，其主要以Li₂O或Li₂CO₃形式存在。鋰渣堆存量巨大但難以有效利用。鋰渣中雖然還含有少量的鋰鹽，但是因為其量少且難以釋放，所以對硫鋁酸鹽早期的水化進程很難有所促進。另外，鋰渣雖然具有火山灰活性，但是由于其從加水拌和到潛在活性被激發以至表現為有強度貢獻需要較長的周期，所以通常鋰渣的加入能夠提升后期強度，但是早期強度一般會有所降低。因此，商業上利用鋰渣大規模制備早強劑尚且具有一定的困難。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是針對現有技術中存在的上述不足，提供一種用于硫鋁酸鹽水泥的納米鋰渣早強劑及其制備方法。

為解決上述技術問題，本發明提供的技術方案是：

提供一種用于硫鋁酸鹽水泥的納米鋰渣早強劑，其由以下重量百分含量的組分組成：鋰渣20～30％，分散劑5～9％，穩定劑1～5％，去離子水60～70％；

所述分散劑的制備方法為：將30～60重量份丙烯酸(AA)、40～100重量份2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)與90～120重量份水混合均勻得到混合溶液，將混合溶液加熱至30～60℃，然后向混合溶液中同時滴加過硫酸鹽溶液和巰基乙酸溶液，滴加時間為1h，滴加結束得到分散劑。

按上述方案，所述鋰渣中SiO₂含量不少于50％。

優選的是，所述過硫酸鹽為過硫酸銨、過硫酸鈉、過硫酸鉀中的一種或幾種，過硫酸鹽用量為AA與AMPS總質量的0.1～0.2％，過硫酸鹽溶液質量濃度為0.1～0.2％。

優選的是，所述巰基乙酸用量為AA與AMPS總質量的1～2％，巰基乙酸溶液質量濃度為0.6～0.8％。

按上述方案，所述分散劑中聚合物的分子結構式為：

其中m＝1～4，n＝1～4。

按上述方案，所述穩定劑為魔芋膠、溫輪膠中的一種或者兩者的混合物，其質量濃度為0.1％。