本發明屬于化工技術領域，具體涉及一種無氯緩凝型水泥助磨劑及其制備和應用。
背景技術：
隨著高等級公路交通現代化建設的快速發展，水泥混凝土路面已經擺到了道路建設的重要位置，由于道路施工拌料、鋪平、壓實等所需時間較長，必須在水泥凝結時間到來之前完成，《通用硅酸鹽水泥》GB175--2007要求，水泥的初凝不小于45min，硅酸鹽水泥終凝不大于390min，普通硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥、火山灰質硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥和復合硅酸鹽水泥終凝不大于600min，根據道路現場施工要求，水泥凝結時間需要延長，一般要求初凝時間≥270min，終凝時間≥390min，而正常生產的水泥，初凝時間一般在180min～240min之間，終凝時間一般在270min～330min之間，同時，緩凝水泥自身的特性及其在生產組織過程中的諸多不便，因而水泥廠無能力生產也不愿生產該品種水泥。
在水泥生產過程中，延長水泥凝結時間一般采取三種方式：
（1）通過適當提高水泥中石膏摻量，達到延長凝結時間的目的，該方法延長凝結時間的幅度有限，且受到水泥的國家標準中三氧化硫在礦渣硅酸鹽水泥不大于4.0%、其他通用硅酸鹽水泥中不大于3.5%的限制；
（2）通過調整水泥熟料的礦物組成，延長水泥凝結時間，降低熟料中凝結較快的鋁酸三鈣含量的比例，提高凝結較慢的硅酸二鈣含量。該方式需要調整生產水泥的生料配方、改變燒成系統的熱工制度，這樣使水泥熟料質量降低，無法保證高強度水泥標準要求；
（3）通過在水泥生產過程中添加少量緩凝型外加劑的方式，延長水泥凝結時間，該方式可根據外加劑的摻量來靈活調整水泥凝結時間，但這種方式對緩凝型外加劑的添加過程要求嚴格，若添加過程不合格，易造成水泥凝結時間波動、水泥強度下降，影響水泥質量。
技術實現要素：
本發明的目的是針對現有技術存在的水泥凝結時間調整受限的問題，提供一種無氯緩凝型水泥助磨劑及其制備和應用。
本發明的具體技術方案如下：
一種無氯緩凝型水泥助磨劑，是由以下重量百分比的原料和工藝制備而成：
原料配比：多元醇5.0～20.0%；甜菜糖蜜10.0～40.0%；葡萄糖酸鈉5.0～20.0% ；聚羧酸減水劑3.0～5.0%；水15.0～52.0%；
制備工藝：向反應罐中加入水和葡萄糖酸鈉攪拌15min；加入甜菜糖蜜攪拌3～5min；加入聚羧酸減水劑攪拌3～5min；加入多元醇攪拌3～5min即得無氯緩凝型水泥助磨劑。
以無氯緩凝型水泥助磨劑在制備水泥中的應用，按以下重量比將水泥熟料、混合材、石膏和無氯緩凝型水泥助磨劑混合磨制得到水泥；
原料配比：水泥熟料19.85～99.95%、混合材0.00～70.00%、石膏0.00～10.00%、無氯緩凝型水泥助磨劑0.05%～0.15%。
本發明具有以下有益效果：
本發明的水泥助磨劑不含氯離子，提高了混凝土使用壽命，借助其組份之間的物理化學反應，來延緩水泥水化反應速度，水泥硬化時保證強度提高；采用該水泥助磨劑制造水泥能延長水泥凝結時間、增加水泥強度、減少加水量、提高粉磨效率、降低水泥生產能耗。
本發明水泥助磨劑的緩凝原理：
水泥漿體的凝結快慢取決于水泥的早期水化作用，本無氯緩凝型助磨劑對水泥水化過程的影響，遵循“吸附-絡合”機理，即由于糖蜜、葡萄糖酸鈉、聚羧酸系減水劑聯合在水泥顆粒表面的吸附，阻止了石膏中硫酸根離子在鋁酸三鈣周圍的聚集，從而有效地控制了鋁酸鹽相的早期水化；部分糖蜜、葡萄糖酸鈉、減水劑分子與二價鈣離子形成絡合物，使二價鈣離子濃度降低，氫氧化鈣不能迅速達到其飽和度，從而抑制了氫氧化鈣的結晶過程；糖蜜、減水劑分子中的親水性基團，能與水分子中氫原子形成氫鍵，生成締合分子，束縛了水分子的運動，使得一定階段內的水化反應速度降低；同時減水劑吸附于水泥顆粒后，使其表面的溶劑化膜增厚，動電電位提高，水泥顆粒間的凝聚力在較長一段時間內小于分散作用力；以上因素共同作用，促使水泥水化的誘導期延長，產生了緩凝現象。
本發明水泥助磨劑提高粉磨效率、降低能耗、提高水泥強度的原理：
在水泥粉體中，3～32um的顆粒對水泥強度起主要作用，其含量越多，強度越高，而大于32um，特別是65μm以上的粗顆粒僅發生表面部分水化，內部的水泥熟料只能起到集料的作用，對水泥強度貢獻不大，也沒有充分發揮熟料作為膠凝材料的作用；從顆粒的粒度分布可見，在粉磨水泥過程中加入助磨劑中多元醇、糖蜜抑制超細磨粉磨中水泥粉體顆粒的分離，避免粘球、掛壁和靜電吸附，從而提高了磨機的粉磨能力，增大了細粉的比表面積；在水泥粉體中3～32um的顆粒含量增多，而大于32uM的粗顆粒含量減少；當水泥凝結硬化時，與混凝土中水泥水化的副產物如氫氧化鈣發生二次反應，生成大量的二氧化硅凝膠，這些凝膠能堵塞混凝土內部毛細微孔，從而增加混凝土表面的密實性、抗壓強度和硬度，一般能提高混凝土強度的15%左右；多組份的助磨劑與混凝土中相關成份的化學反應更為復雜，除了生成二氧化硅凝膠，還會生成一些致硬、致密的物質，使混凝土的強度增加更為明顯，所以這種助磨劑既可以提高粉磨效率，又顯著提高水泥的質量。
具體實施方式
實施例1
（一）無氯緩凝型水泥助磨劑的制備：
配方：以重量比計
多元醇15.0%；甜菜糖蜜15.0%；葡萄糖酸鈉15.0% ；聚羧酸減水劑5.0%；水50.0%。
制備工藝：向反應罐中加入水和葡萄糖酸鈉攪拌15min，加入糖蜜攪拌3min，加入聚羧酸減水劑攪拌3min，加入多元醇攪拌3min即得無氯緩凝型水泥助磨劑。
（二）水泥的制備：
配方：以重量比計
水泥熟料21.90%、混合材70.00%、石膏8.00%、無氯緩凝型水泥助磨劑0.10%。
制備工藝：將水泥熟料、混合材、石膏和無氯緩凝型水泥助磨劑混合磨制得到水泥
實施例2
（一）無氯緩凝型水泥助磨劑的制備：
配方：以重量比計
多元醇5.0%；甜菜糖蜜25.0%；葡萄糖酸鈉10.0% ；聚羧酸減水劑4.0%；水56.0%。
制備工藝：向反應罐中加入水和葡萄糖酸鈉攪拌15min，加入糖蜜攪拌4min，加入聚羧酸減水劑攪拌4min，加入多元醇攪拌4min即得無氯緩凝型水泥助磨劑。
（二）水泥的制備：
配方：以重量比計
水泥熟料88.85%、混合材5.00%、石膏6.00%、無氯緩凝型水泥助磨劑0.15%。
制備工藝：將水泥熟料、混合材、石膏和無氯緩凝型水泥助磨劑混合磨制得到水泥。
實施例3
（一）無氯緩凝型水泥助磨劑的制備：
配方：以重量比計
多元醇8.0%；甜菜糖蜜32.0%；葡萄糖酸鈉6.0% ；聚羧酸減水劑3.0%；水51.0%。
制備工藝：向反應罐中加入水和葡萄糖酸鈉攪拌15min，加入糖蜜攪拌5min，加入聚羧酸減水劑攪拌5min，加入多元醇攪拌5min即得無氯緩凝型水泥助磨劑。
（二）水泥的制備：
配方：以重量比計
水泥熟料73.85%、混合材20.00%、石膏6.00%、無氯緩凝型水泥助磨劑0.15%。
制備工藝：將水泥熟料、混合材、石膏和無氯緩凝型水泥助磨劑混合磨制得到水泥。
實施例4
（一）無氯緩凝型水泥助磨劑的制備：
配方：以重量比計
多元醇12.0%；甜菜糖蜜20.0%；葡萄糖酸鈉12.0% ；聚羧酸減水劑4.0%；水52.0%。
制備工藝：向反應罐中加入水和葡萄糖酸鈉攪拌15min，加入糖蜜攪拌3～5min，加入聚羧酸減水劑攪拌4min，加入多元醇攪拌4min即得無氯緩凝型水泥助磨劑。
（二）水泥的制備：
配方：以重量比計
水泥熟料39.85%、混合材50.00%、石膏10.00%、無氯緩凝型水泥助磨劑0.15%。
制備工藝：將水泥熟料、混合材、石膏和無氯緩凝型水泥助磨劑混合磨制得到水泥。
實施例5
（一）無氯緩凝型水泥助磨劑的制備：
配方：以重量比計
多元醇30.0%；甜菜糖蜜8.0%；葡萄糖酸鈉7.0% ；聚羧酸減水劑3.0%；水52.0%。
制備工藝：向反應罐中加入水和葡萄糖酸鈉攪拌15min，加入糖蜜攪拌3～5min，加入聚羧酸減水劑攪拌3min，加入多元醇攪拌3min即得無氯緩凝型水泥助磨劑。
（二）水泥的制備：
配方：以重量比計
水泥熟料51.85%、混合材40.00%、石膏8.00%、無氯緩凝型水泥助磨劑0.15%。
制備工藝：將水泥熟料、混合材、石膏和無氯緩凝型水泥助磨劑混合磨制得到水泥。