[发明专利]一种贝壳粉表面修饰纳米助磨剂

说明书

本发明公开了一种贝壳粉表面修饰制备纳米助磨剂的方法，助磨剂配方是质量分数0.2‑0.4%贝壳粉，质量分数0.002‑0.004%修饰剂。制备方法是将贝壳水洗、破碎制备贝壳载体，将修饰剂液体滴加到贝壳载体上，混合均匀，密封保存。优点：充分发挥天然纳米材料贝壳和修饰剂的各自优点，实现分子层面优化设计，满足工程对水泥使用性能的要求。具有利废、节能、增强、适用范围广、生产成本低的绿色纳米功能助磨剂。

技术领域

本发明属于利用废弃物生产助磨剂新技术，具体涉及一种贝壳粉表面修饰纳米助磨剂的配方和制备方法。

背景技术

贝壳是海洋贝类水产品加工后的副产物，来源丰富。开发利用贝壳资源，变废为宝，减少对环境的负荷。贝壳由无机碳酸钙和有机基体组成的复合矿物质，天然的纳米生物材料。我国水泥产量全球第一，高速发展造成资源和能源消耗大，噪声高、废气、粉尘污染物排放量多。节能、降耗、减排、提质增效是水泥可持续发展的供给侧改革之路。每生产1吨水泥需要粉磨各种物料3t左右，使粉磨电耗约占水泥生产总电耗的60~70%。

助磨剂是在水泥粉磨时加入的起助磨作用而不损害水泥性能的外加剂，掺量规定不超过水泥质量的0.5%。具有消除细粉的粘附和聚集现象，降低单位粉磨电耗，提高产量的作用。助磨剂种类有液体、固体和气体三种形态。液体助磨剂目前应用广泛，效果好。缺点是价格较高，来源短缺，操作不便捷，影响水泥使用安全性能。计量精度不准确，掺量少，粉体粗。掺量多，水泥细度过细，水泥标准稠度用水量增加，水泥强度降低，凝结时间延长。磨机进料液体粘度大，主要吸附在石膏等易磨性好的材料表面上，对熟料润湿和吸附作用降低，熟料温度高时易挥发，有刺激性气味产生。助磨剂对混凝土影响一是水泥粉磨细度增加，配制混凝土用水量增加，降低混凝土强度。二是混凝土使用减水剂，与水泥相容性差，减水效果不理想，影响混凝土的耐久性。合理选择助磨剂，提高水泥品质，降低能耗，高温稳定、生产易控制、与混凝土相容性好，成本低的环保型助磨剂是最佳选择。

发明内容

本发明的目的是贝壳粉表面修饰制备纳米助磨剂，采用物理、化学方法改变贝壳表面的结构和状态，实现表面优化设计控制，满足土木工程对高品质水泥性能多样化要求。

贝壳具有层状，外层角质层具有多孔，中层柱状方解石，里面一层是珍珠层文石。每一个文石板块都被一个大约40nm的有机体包围。有机体含有少量的氨基、羧基等极性基团而具有一定弱极性,修饰剂含有羟基、氨基、羧基、硅氧烷基以及羰基等极性基团有很强的键合力， 吸附在贝壳载体表面形成微胞状态。极性官能团数量的增加和非极性官能团结构的增大，对水泥助磨效果越好。在水泥粉磨早期它可吸附在水泥颗粒裂纹上，文石板块纳米尺寸的排列特征，受到挤压、研磨产生细小锯齿裂纹，吸收大量的能量。水泥颗粒裂纹表面自由能降低，产生排斥力避免裂纹愈合，提高易磨性；随着粉磨机械力连续作用，柱状方解石体现出高比表面及吸附性的特点形成包裹薄膜，有助于消除或减弱细粉粘附、包球现象，增加细粉含量，水泥成品的流动性好，提高粉磨效率。水泥颗粒<10μm，水化最快。>80μm，水化缓慢。3~30μm粒径是水泥主要的活性部分，含量多，水泥后期增进强度高。纳米贝壳微粉起填充密实和微集料等效应，改善水泥性能。

本发明的方案如下：一种贝壳粉表面修饰纳米助磨剂，由下述重量配比的原料制成：贝壳粉0.4-0.2份；修饰剂0.002-0.004份。

优选方案为，贝壳粉0.2份；有机硅修饰剂0.002份。

性能指标：与空白水泥相比45μm筛余减少9.8-15.3%，比表面积增加11-44m²/kg，3d 抗压强度提高0.2-2.4MPa，28d 抗压强度提高2.7-9.7MPa。

前面所述的一种贝壳粉表面修饰制备纳米助磨剂的制备方法：

步骤1：贝壳载体的制备：将牡蛎壳用水清洗，去掉泥沙，破碎至粒度<0.45mm；