專利名稱：水泥用促凝劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及新的水泥用促凝劑、水泥組合物及其制造方法。更具體來(lái)說(shuō)，涉及含有被調(diào)整為平均粒徑小于等于3μm的氫氧化鈣的水泥用促凝劑、含有該促凝劑的水泥組合物及其制造方法。
背景技術(shù)：
在使用灰漿、混凝土等水泥類水硬性組合物的工程中，從確保施工效率、縮短工期、實(shí)現(xiàn)維護(hù)設(shè)備的簡(jiǎn)單化等觀點(diǎn)考慮，要求進(jìn)行凝結(jié)硬化時(shí)間的控制。其中，對(duì)于以縮短工期、實(shí)現(xiàn)維護(hù)設(shè)備的簡(jiǎn)單化、確保寒冷地區(qū)的施工效率等為目的的促凝效果的要求逐漸提高，期待能夠開(kāi)發(fā)出具有較高的促凝效果的促凝劑。
作為以往所提出的代表性的促凝劑，可以舉出氯化鈣、氯化鈉、氯化鉀等氯化物，氫氧化鈉、氫氧化鉀等堿性化合物，可以獲得較高的促凝效果。
但是，當(dāng)使用這些化合物時(shí)，由于硬化體中的氯化物量或者堿量增加而產(chǎn)生鋼筋腐蝕或者堿性骨料反應(yīng)之類的對(duì)硬化體的耐久性造成不良影響的現(xiàn)象的可能性提高，因此從確保硬化體的耐久性的觀點(diǎn)考慮，其用途受到極大的限制，現(xiàn)狀是實(shí)用例非常少。
迄今為止，所述化合物以外的有用的促凝劑尚未被實(shí)用化，期望開(kāi)發(fā)出具有高促凝效果，并且對(duì)硬化后的質(zhì)量，特別是耐久性不會(huì)造成不良影響的促凝劑。
另一方面，當(dāng)添加到水泥類水硬性組合物中時(shí)，作為不產(chǎn)生所述問(wèn)題的化合物，可以舉出氫氧化鈣。
在陶瓷業(yè)協(xié)會(huì)志第93卷4號(hào)、45～52頁(yè)、1985年中，公布有如下的情況，即，向水泥中添加1％的氫氧化鈣，用試驗(yàn)?zāi)シ蹤C(jī)(testmill)粉碎而制成了勃氏比表面積為3,200cm2/g的水泥，將該水泥利用氣噴射篩分為5個(gè)粒組，利用甘油-醇法將各粒組的游離CaO量定量，其結(jié)果是，在粒徑小于等于10μm的粒組中存在有大約0.5％的CaO，該水泥的初凝時(shí)間及終凝時(shí)間與未添加氫氧化鈣的情況相比被縮短。
但是，所述文獻(xiàn)中，對(duì)于氫氧化鈣的粒度和水泥的凝固時(shí)間的關(guān)系沒(méi)有任何說(shuō)明，只是如上所述，說(shuō)明了氫氧化鈣在10μm附近的粒徑中會(huì)促進(jìn)水泥的凝聚。

發(fā)明內(nèi)容
所以，本發(fā)明的目的在于，提供在添加到水泥類水硬性組合物中時(shí)，具有較高的促凝效果，并且對(duì)于硬化后的品質(zhì)特別是耐久性不會(huì)產(chǎn)生不良影響的促凝劑。
本發(fā)明的其他的目的在于，提供一種水泥用促凝劑，是水泥的水合生成物的一種，能夠?qū)⒁酝幢蛔鳛榇倌齽?shí)際應(yīng)用的氫氧化鈣調(diào)節(jié)為特定的粒度而能體現(xiàn)出高的促凝效果的水泥用促凝劑。
本發(fā)明的其他的目的在于，提供含有所述水泥用促凝劑的水泥組合物。
本發(fā)明的其他的目的在于，提供所述水泥用組合物的制造方法。
本發(fā)明的其他的目的及優(yōu)點(diǎn)可以從以下的說(shuō)明中闡明。
根據(jù)本發(fā)明，本發(fā)明的所述目的及優(yōu)點(diǎn)第一可以利用具有如下特征的水泥用促凝劑來(lái)實(shí)現(xiàn)，即，由平均粒徑在小于等于3μm的氫氧化鈣粒子構(gòu)成。
根據(jù)本發(fā)明，本發(fā)明的所述目的及優(yōu)點(diǎn)第二可以利用具有如下特征的水泥組合物來(lái)實(shí)現(xiàn)，即，含有100重量份水泥及0.05～10重量份作為本發(fā)明的所述水泥用促凝劑的氫氧化鈣。
根據(jù)本發(fā)明，本發(fā)明的所述目的及優(yōu)點(diǎn)第三可以利用具有如下特征的水泥組合物的制造方法來(lái)實(shí)現(xiàn)，即，向水泥中添加平均粒徑在小于等于3μm的氫氧化鈣粒子的水漿(slurry)。
具體實(shí)施例方式
下面將對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
本發(fā)明中，構(gòu)成促凝劑的氫氧化鈣粒子的平均粒徑被調(diào)整為小于等于3μm是重要的。此種平均粒徑更優(yōu)選被調(diào)整為小于等于2μm，進(jìn)一步優(yōu)選被調(diào)整為小于等于1μm。即，通過(guò)將氫氧化鈣的平均粒徑設(shè)為上述范圍內(nèi)，可以大幅度提高其促凝效果，作為促凝劑可以發(fā)揮實(shí)用的功能。
本發(fā)明中，為了獲得平均粒徑3μm的氫氧化鈣粒子，推薦使用粉碎效率高、能夠?qū)崿F(xiàn)高度粉碎的濕式粉碎。具體來(lái)說(shuō)，可以舉出使用以球磨等為代表的粉碎機(jī)進(jìn)行濕式粉碎的方法。作為所述濕式粉碎中所使用的分散劑，如果考慮用漿添加到水泥中時(shí)的反應(yīng)性、操作性，水最為合適。
另外，在所述粉碎中，為了提高粉碎效率，并且獲得操作性良好的氫氧化鈣的濃度為20～60重量％的高濃度的料漿，優(yōu)選在粉碎時(shí)使用分散劑。
作為所述分散劑，只要是具有將氫氧化鈣粒子分散的效果的材料，就可以沒(méi)有特別限制地使用。具體來(lái)說(shuō)，作為合適的例子可以舉出以木質(zhì)磺酸鹽、三聚氰胺磺酸鹽、萘磺酸鹽、聚碳酸鹽等為主成分的水泥分散劑。其中，更優(yōu)選聚碳酸鹽。特別是，在化合物中具有聚乙二醇鏈的物質(zhì)由于具有高分散性能，因此優(yōu)選。
所述化合物一般來(lái)說(shuō)多被作為水泥分散劑在市場(chǎng)上銷售，可以很容易地獲得。
另外，作為為了獲得微細(xì)的氫氧化鈣而合適的方法，可以舉出在水溶劑中使石膏與氫氧化堿反應(yīng)，作為微細(xì)沉淀獲得氫氧化鈣的方法。根據(jù)此種反應(yīng)，能夠在工業(yè)水平并且很容易地獲得平均粒徑在小于等于3μm的氫氧化鈣粒子。
如果對(duì)所述方法進(jìn)行更為具體的說(shuō)明，則作為與氫氧化堿反應(yīng)的石膏，使用平均粒徑被調(diào)整為0.1～500μm左右，優(yōu)選使用被調(diào)整為5～100μm左右的石膏。另外，作為氫氧化堿水溶液，如果考慮與石膏的反應(yīng)性等，則優(yōu)選具有0.1～50重量％，特別優(yōu)選5～15重量％的濃度。此種濃度的氫氧化堿水溶液可以通過(guò)將30～48重量％左右的濃度的氫氧化堿水溶液利用水稀釋而有利地獲得。作為所述氫氧化堿，例如代表性的有氫氧化鈉、氫氧化鉀，特別優(yōu)選氫氧化鈉。
作為使所述石膏與氫氧化堿在水中反應(yīng)的方法，具體來(lái)說(shuō)，可以舉出在帶有攪拌機(jī)的反應(yīng)槽內(nèi)混合的方法、在配管內(nèi)使用混合機(jī)混合的方法、利用高壓活塞泵從噴嘴中噴射處理流體繼而使之打到固定板上的方式的加壓噴嘴式攪拌機(jī)等。
另外，石膏與氫氧化堿的比例為，相對(duì)于1摩爾份石膏，優(yōu)選氫氧化堿為1.0～1.5摩爾份，更優(yōu)選1.0～1.1摩爾份。另外，接觸時(shí)的溫度優(yōu)選10～40℃。另外，壓力優(yōu)選為常壓。
所述反應(yīng)時(shí)間雖然也由氫氧化堿的濃度、粉碎物的粒徑來(lái)決定，合適的是5～60分鐘。該反應(yīng)中，在同一反應(yīng)液中生成氫氧化鈣的沉淀物。
作為將所生成的氫氧化鈣的沉淀物回收的方法，在與液相部的分離中，例如優(yōu)選使用旋轉(zhuǎn)篩、圓桶過(guò)濾器、圓盤(pán)過(guò)濾器、nature filter、壓濾機(jī)、螺旋壓濾機(jī)、管壓機(jī)等過(guò)濾器，螺旋沉降器、篩式沉降器等離心分離機(jī)等。所得的氫氧化鈣的沉淀物優(yōu)選進(jìn)行充分的水洗。
作為獲得氫氧化鈣的微細(xì)沉淀物的方法，除了所述的方法以外，還可以使用在水溶劑中使氯化鈣和氫氧化堿反應(yīng)的方法等。
構(gòu)成本發(fā)明的促凝劑的氫氧化鈣粒子，為了實(shí)現(xiàn)其微細(xì)的粒徑，最好以將水作為分散劑的漿的形態(tài)使用。即，在利用所述的方法得到的氫氧化鈣粒子，其在干燥時(shí)，有可能產(chǎn)生粒子的凝聚，使得平均粒徑超過(guò)3μm。所以，不需要從進(jìn)行所述濕式粉碎得到的漿或利用所述反應(yīng)得到的漿中將水除去而進(jìn)行的干燥、直接作為促凝劑使用的方式是合適的。
而且，本發(fā)明中，當(dāng)將所述氫氧化鈣以所述漿的形態(tài)使用時(shí)，為了降低漿的粘性，最好添加所述分散劑。
本發(fā)明的促凝劑添加到水泥中而構(gòu)成水泥組合物，而其在水泥組合物中的含量被調(diào)整為，相對(duì)于100重量份水泥，氫氧化鈣達(dá)到0.05～10重量份，優(yōu)選達(dá)到0.1～6重量份的比例。當(dāng)氫氧化鈣的添加量少于0.05重量份時(shí)，則無(wú)法獲得足夠的促凝效果，另外，當(dāng)超過(guò)10重量份時(shí)，則由于促凝效果已經(jīng)到頂，因此從經(jīng)濟(jì)性的觀點(diǎn)考慮不夠理想。
本發(fā)明中，促凝劑的添加方法雖然沒(méi)有特別限制，然而優(yōu)選以所述漿的形態(tài)添加到水泥中的方法。具體來(lái)說(shuō)，可以舉出在將水泥用水混勻調(diào)制以水泥漿、灰漿及混凝土為代表的水泥類水硬性組合物時(shí)以漿的形式添加的方法、在已經(jīng)被調(diào)整了的水泥類水硬性組合物中后續(xù)添加漿而混勻的方法等。
在以所述漿的形式添加的制造方法中，通過(guò)使用因預(yù)先添加分散劑而降低了粘性的漿，就能夠更為容易地添加到水泥中。
本發(fā)明中，水泥只要是一般所使用的材料，就可以沒(méi)有特別限制地使用。例如，可以使用由JIS R 5210「波特蘭水泥」規(guī)定的波特蘭水泥、由JIS R 5211「高爐水泥」規(guī)定的高爐水泥、由JIS R 5212「氧化硅水泥」規(guī)定的氧化硅水泥、由JIS R 5213「飛灰水泥」規(guī)定的飛灰水泥等。
其中，更優(yōu)選使用波特蘭水泥。另外，所述水泥優(yōu)選使用勃氏值為2,000～5,000cm2/g的水泥。
另外，所述波特蘭水泥的3CaO·SiO2含量在大于等于50重量％的，更優(yōu)選大于等于60重量％的，由于不僅可以實(shí)現(xiàn)促凝效果，而且還可以在材料使用期限的初期中發(fā)揮高強(qiáng)度體現(xiàn)性，因此優(yōu)選。另外，3CaO·SiO2含量的上限一般來(lái)說(shuō)為75重量％。
一般來(lái)說(shuō)，所述3CaO·SiO2含量在大于等于50重量％而小于60重量％的情況下，對(duì)于普通波特蘭水泥是3CaO·SiO2含量在大于等于60重量％的情況下，優(yōu)選使用早強(qiáng)波特蘭水泥。
當(dāng)將本發(fā)明的促凝劑與大量的鋁酸鈣類等鋁化合物并用時(shí)，由于有可能妨礙促凝效果，因此該鋁化合物的存在量最好被調(diào)整為相對(duì)于100重量份水泥在小于等于5重量份。但是，作為水泥的組成而含有的鋁酸鈣等各種鋁化合物并不包含于這里所說(shuō)的鋁化合物的存在量中。
本發(fā)明的促凝劑在不明顯妨礙本發(fā)明的效果的范圍中，也可以與水泥分散劑、空氣量調(diào)節(jié)劑、防銹劑、降低分離劑、增粘劑、降低收縮劑、膨脹材料、平均粒徑超過(guò)3μm的氫氧化鈣、促凝劑、石膏、高爐渣、飛灰、硅灰、石灰石微粉、礦物質(zhì)微粉等公知的混合材料同時(shí)使用。
如上所述，本發(fā)明的水泥用促凝劑具有優(yōu)良的促凝效果，并且不含有對(duì)硬化后的水泥硬化體的耐久性造成不良影響的成分，因此可以不限制用途地作為水泥漿、灰漿及混凝土等水泥類水硬性組合物的促凝劑廣泛地使用。其工業(yè)價(jià)值極高。
實(shí)施例下面，將利用實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的構(gòu)成及效果進(jìn)行說(shuō)明，然而本發(fā)明并不限定于這些實(shí)施例。
(1)平均粒徑的評(píng)價(jià)方法作為分散介質(zhì)使用乙醇，使用激光衍射式粒度分布測(cè)定器來(lái)測(cè)定氫氧化鈣的粒度分布，根據(jù)測(cè)定結(jié)果算出體積平均粒徑，將其作為平均粒徑。
(2)凝結(jié)時(shí)間的評(píng)價(jià)方法對(duì)于添加了促凝劑的水泥漿的凝結(jié)時(shí)間，利用由JIS R 5201「水泥的物理試驗(yàn)方法」規(guī)定的方法測(cè)定。氫氧化鈣添加到水泥中，其比例的計(jì)算是氫氧化鈣量也包括在總量之內(nèi)加以計(jì)算。
實(shí)施例1～3將利用以水作為分散劑的濕式粉碎得到的、平均粒徑為2.5、1.3及0.5μm的氫氧化鈣粒子各自以漿的形態(tài)，分別按照以水泥的比例量(該比例量包括氫氧化鈣的量)表示達(dá)到3.1重量％的方式，與水泥及離子交換水混勻，得到水泥漿，測(cè)定了其凝結(jié)時(shí)間。而且，水泥使用了市售的普通波特蘭水泥。將結(jié)果表示于表1中。
比較例1未添加氫氧化鈣，其他的條件與實(shí)施例1相同，測(cè)定了水泥漿的凝結(jié)時(shí)間。將結(jié)果表示于表1中。
比較例2～5使用平均粒徑為62.0、23.5、6.5及3.8μm的氫氧化鈣，其他的條件與實(shí)施例1相同，得到水泥漿，測(cè)定了其凝結(jié)時(shí)間。將結(jié)果表示于表1中。
表1 實(shí)施例4～5將利用以水作為分散劑的濕式粉碎得到的、平均粒徑為0.5μm的氫氧化鈣粒子以漿的形態(tài)，按照以水泥的比例量(該比例量包括氫氧化鈣的量)表示分別達(dá)到2.0及4.0重量％的方式，添加到水泥中，除此以外，在與實(shí)施例1相同的條件下，得到水泥漿，測(cè)定了其凝結(jié)時(shí)間。將結(jié)果表示于表2中。
表2 實(shí)施例6～8
將利用以水作為分散劑的濕式粉碎得到的、平均粒徑為0.2μm的氫氧化鈣粒子以按照使聚碳酸類水泥分散劑達(dá)到氫氧化鈣的9.0重量％的方式添加的漿的形態(tài)，按照以水泥的比例量(該比例量包括氫氧化鈣的量)表示達(dá)到0.9、1.8、3.2重量％的方式，與水泥及離子交換水混勻，得到水泥漿，測(cè)定了其凝結(jié)時(shí)間。而且，水泥使用了市售的普通波特蘭水泥。將結(jié)果表示于表3中。
表3 實(shí)施例9將利用以水作為分散劑的濕式粉碎得到的、平均粒徑為0.5μm的氫氧化鈣粒子以漿的形態(tài)，按照以水泥的比例量(該比例量包括氫氧化鈣的量)表示達(dá)到3.1重量％的方式，與水泥及離子交換水混勻，得到水泥漿，測(cè)定了其凝結(jié)時(shí)間。而且，水泥使用了低熱波特蘭水泥(2CaO·SiO2含量為62重量％)。將結(jié)果表示于表4中。
比較例6未添加氫氧化鈣，其他的條件與實(shí)施例9相同，測(cè)定了水泥漿的凝結(jié)時(shí)間。將結(jié)果表示于表4中。
表4 實(shí)施例10將水泥使用市售的高爐水泥B種，其他的條件與實(shí)施例9相同，測(cè)定了水泥漿的凝結(jié)時(shí)間。將結(jié)果表示于表5中。
比較例7未添加氫氧化鈣，其他的條件與實(shí)施例9相同，測(cè)定了水泥漿的凝結(jié)時(shí)間。將結(jié)果表示于表5中。
表5 實(shí)施例11～12向市售的普通波特蘭水泥100重量份中，以料漿的形態(tài)添加1.0及3.1重量份利用以水作為分散劑的濕式粉碎得到的平均粒徑為0.4μm的氫氧化鈣粒子，測(cè)定了將水、水泥、氫氧化鈣、細(xì)骨料、粗骨料及AE減水劑標(biāo)準(zhǔn)形以表6所示的比例混合的混凝土組合物的凝結(jié)時(shí)間。混凝土的混合條件為，塌落度18.0±2.5cm、空氣量4.5±1.5％。凝結(jié)時(shí)間利用JIS A 1147「混凝土的凝結(jié)時(shí)間試驗(yàn)方法」測(cè)定。試驗(yàn)溫度設(shè)為5℃。將結(jié)果表示于表7中。
比較例8未添加氫氧化鈣，其他的條件與實(shí)施例11相同，測(cè)定了混凝土的凝結(jié)時(shí)間及壓縮強(qiáng)度。將配比表示于表6中，將結(jié)果表示于表7中。
表6
表7 實(shí)施例13向市售的早強(qiáng)波特蘭水泥100重量份中，添加5.3重量份平均粒徑0.45μm的氫氧化鈣粒子，測(cè)定了將水、水泥、氫氧化鈣粒子、細(xì)骨料、粗骨料及市售的聚碳酸類高性能AE減水劑以表8所示的比例混合的混凝土組合物的壓縮強(qiáng)度?；炷恋幕旌蠗l件為，塌落度8.0±2.5cm、空氣量3.0±1.0％。壓縮強(qiáng)度利用JIS A 1108「混凝土的壓縮強(qiáng)度試驗(yàn)方法」測(cè)定。試驗(yàn)溫度設(shè)為20℃。將結(jié)果表示于表9中。
實(shí)施例14除了將氫氧化鈣粒子的添加量設(shè)為7.9重量份以外，進(jìn)行了與實(shí)施例13相同的試驗(yàn)。將結(jié)果表示于表9中。
實(shí)施例15除了將氫氧化鈣粒子的平均粒徑設(shè)為1.6μm以外，進(jìn)行了與實(shí)施例13相同的試驗(yàn)。將結(jié)果表示于表9中。
實(shí)施例16向市售的普通波特蘭水泥100重量份中，添加5.7重量份平均粒徑0.18μm的氫氧化鈣粒子，對(duì)將水、水泥、氫氧化鈣、細(xì)骨料、粗骨料及市售的聚碳酸類高性能AE減水劑以表8所示的比例配合的混凝土組合物進(jìn)行調(diào)整，進(jìn)行了與實(shí)施例13相同的試驗(yàn)。將結(jié)果表示于表9中。
比較例9使用市售的早強(qiáng)波特蘭水泥，對(duì)將水、水泥、細(xì)骨料、粗骨料及市售的聚碳酸類高性能AE減水劑以表8所示的比例混合的混凝土組合物進(jìn)行調(diào)整，進(jìn)行了與實(shí)施例13相同的試驗(yàn)。將結(jié)果表示于表9中。
比較例10向市售的早強(qiáng)波特蘭水泥100重量份中，添加5.3重量份平均粒徑12.0μm的氫氧化鈣粒子，對(duì)將水、水泥、氫氧化鈣、細(xì)骨料、粗骨料及市售的聚碳酸類高性能AE減水劑以表8所示的比例混合的混凝土組合物進(jìn)行調(diào)整，進(jìn)行了與實(shí)施例13相同的試驗(yàn)。將結(jié)果表示于表9中。
表8 表9
權(quán)利要求
1.一種水泥用促凝劑，其特征是，由平均粒徑在小于等于3μm的氫氧化鈣粒子構(gòu)成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水泥用促凝劑，其特征是，處于漿的形態(tài)。
3.一種水泥組合物，其特征是，含有100重量份的水泥及0.05～10重量份的作為權(quán)利要求1或2所述的水泥用促凝劑的氫氧化鈣。
4.一種水泥組合物的制造方法，其特征是，向水泥中添加平均粒徑在小于等于3μm的氫氧化鈣粒子的水漿。
5.一種平均粒徑在小于等于3μm的氫氧化鈣粒子作為水泥用促凝劑的用途。
全文摘要
本發(fā)明提供由平均粒徑被調(diào)整為小于等于3μm的氫氧化鈣粒子構(gòu)成的水泥用促凝劑及在100重量份水泥中含有0.05～10重量份的該促凝劑的水泥組合物。作為所述氫氧化鈣粒子，可以使用氫氧化鈣的濕式粉碎物、利用鈣鹽和氫氧化堿的反應(yīng)生成的微細(xì)沉淀物。該促凝劑顯示出很高的促凝效果，并且不會(huì)對(duì)水泥的硬化后的品質(zhì)，特別是耐久性產(chǎn)生不良影響。
文檔編號(hào)C04B28/00GK1867525SQ20048003024
公開(kāi)日2006年11月22日 申請(qǐng)日期2004年10月14日 優(yōu)先權(quán)日2003年10月16日
發(fā)明者加藤弘義, 平中晉吾, 多賀玄治 申請(qǐng)人:株式會(huì)社德山