CN100334027C - 一种抗冻融水泥及其生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种抗冻融水泥及其生产方法，生产配料方案是：按重量份配比：熟料90～92，石灰石4.5～6，石膏4.2～5.0；熟料的率值达到：KH＝0.90±0.02 n＝1.80±0.10，p＝0.90±0.10，矿物组成达到：C₃S＜54.0%，C₂S＞20.0%，C₃A＜6.0%，C₄AF＞14.0%，f-CaO在1.5%以下。本发明的抗冻融水泥比表面积350m²/Kg以上，细度2.5%以下，经250次抗冻融实验，强度达到：3天强度：抗折大于5.0MPa，抗压大于25.0MPa；28天强度：抗折大于7.0MPa，抗压大于50.0MPa；具有C₃A含量低，抗冻融性能好，凝结硬化快，耐磨性好、抗渗性好的性能。

Description

一种抗冻融水泥及其生产方法

技术领域：

本发明涉及一种水泥及其生产方法，具体涉及一种抗冻融水泥及其生产方法。

背景技术：

随着西部大开发战略的实施，“南水北调”、“西气东输”、“西电东送”等工程项目的展开，国内电力、水利工程建设量大增，高性能抗冻融水泥的需求量随之增加。电厂冷却塔、水利工程建设所用建筑材料，一直不能很好解决抗冻融技术。国内电厂、水利工程、桥梁建筑多采用高强水泥，但效果不理想，使用3-5年后，建筑物发生侵蚀剥落现象，维修量大，发达国家也无专用的电厂冷却塔、水利工程建筑材料。

发明内容：

本发明的目的是提供一种抗冻融性能好的高性能水泥及其生产方法。

本发明是在一般水泥生产设备条件下，对普通生产工艺改进实现生产的。改进工艺涉及：

根据理论分析和实验室结果，要提高水泥的抗冻融性能又不影响其他理化指标，则必须改变熟料的矿物组成，以降低水泥的水化热，同时选择合适的水泥生产配料的配比。

根据水泥熟料的水化热及放热速率的顺序：C₃A＞C₃S＞C₄AF＞C₂S，要降低水化热，必须降低熟料中铝酸三钙C₃A和硅酸三钙C₃S的含量，相应地提高铁铝酸四钙C₄AF和硅酸二钙C₂S含量。通过反复计算和论证，认为熟料率值应控制在以下范围：

$3\mathrm{KH}=\frac{\mathrm{CaO}-1.65A{L}_2{O}_3-0.35F{e}_2{O}_3}{2.8\mathrm{Si}{O}_2}=0.90\±0.02$

硅率 $n=\frac{\mathrm{Si}{O}_2}{A{L}_2{O}_3+F{e}_2{O}_3}=1.80\±0.10$

铁率 $p=\frac{A{L}_2{O}_3}{F{e}_2{O}_3}=0.90\±0.10$

最终生产配比方案：

1、生料率值要求：

KH＝1.020±0.02，硅率n＝1.80±0.10，铁率p＝0.90±0.10

碳酸钙滴定值TCaCO₃控制在77.50±0.50％，

三氧化二铁滴定值Tfe₂O₃控制在3.70±0.20％。

生料配制中原料、燃料的要求是：

石灰质原料：CaO含量大于50％；粘土质原料：碱含量低于1.0％；铁质原料：Fe₂O₃含量55.0-62.0％；燃煤：发热量大于23396KJ/Kg，灰份低于26.5％，煤粉细度0.08mm方孔筛筛余小于10.0％。

2、熟料率值要求：

KH＝0.90±0.02，硅率n＝1.80±0.10，铁率p＝0.90±0.10

熟料矿物组成要求：

C₃S＜54.0％C₂S＞20％C₃A＜6.0％C₄AF＞14.0％，

碱含量在0.60％以下，游离氧化钙f-CaO在1.0％以下。

3、水泥生产配料方案：

按重量份配比：熟料90～92，石灰石4.5～6，石膏4.2～5.0；保证石膏中SO₃的含量大于40％。

工艺措施：

1、生料入磨物料粒度小于30mm，出磨生料细度小于7.0％(0.08mm方孔筛筛余)。

2、保证生料均化效果，加强机械倒库，进行空气搅拌。

3、加强成球岗位的操作，严禁下大块、下粉状料，保证成球率大于80％以上，以确保窑内通风正常。

4.水泥磨入磨物料粒度小于30mm，出磨水泥比表面积350m²/Kg，细度2.5％以下。

以上方法生产的水泥达到的技术要求：

初凝时间：不早于45分钟，终凝时间：小于10小时，烧失量小于5.0％，尤其具有：比表面积350m²/Kg以上，细度2.5％以下，三氧化硫含量2.00～2.60％，经250次抗冻融实验，强度达到：3天强度：抗折大于5.0Mpa，抗压大于25.0Mpa；28天强度：抗折大于7.0Mpa，抗压大于50.0Mpa；氧化镁含量小于3.0％。

本发明的优点：熟料率值及矿物组成方案、水泥的物料配比方案以及采取的工艺措施，使得所生产水泥C₃A含量低，抗冻融性能好；早期强度高，后期强度增进率大；凝结硬化快，耐磨性好，抗渗性好并具有一定的抗硫酸盐侵蚀能力；和易性，保塑性好，配置的混凝土自流平性和均匀性好，主要适用于北方地区低温环境下和地下工程中需要强度高、抗冻融性能高于其他水泥要求的工程；更适用于北方地面高层建筑和大型混凝土构件，电厂冷却塔等大型工程。

具体实施方式：

结合本公司的试烧生产对本发明作详细说明：

本实施例在一般水泥生产设备条件下进行，除以下所述工艺措施外，未提及的工艺按普通水泥生产工艺进行，本例不再赘述。

原材料、燃料的选用：

石灰质原料：质量稳定，品质高，含杂质少，CaO含量大于50％。

粘土质原料：高抗冻融水泥对C₃A的含量要求较严，要求粘土质原料碱含量(K₂O+Na₂O)低于1.0％。

铁质原料，要求高铁原料，Fe₂O₃含量在55.0％-62.0％之间。生产高抗冻融建筑专用水泥，最主要的是控制熟料中AL₂O₃的含量，根据熟料率值公式及反复生产试验，生料采用高铁配料，在稳定KH值的前提下，能够抑制熟料中AL₂O₃含量的增高，增加C₂S和C₄AF的含量，限制C₃A的含量。本公司生料配备试验由低铁配料逐步向高铁配料过渡，在稳定KH值的前提下，生料中的Fe₂O₃由以前的2.5％，经2.8％，32％向3.7％调整，随着铁含量的提高，生料中SiO₂、AL₂O₃的含量降低，特别是AL₂O₃的含量的减少更为明显，有助于煅烧熟料时C₃A含量的降低。

燃煤：燃煤主要是提供熟料煅烧的热量，同时还能起到调节熟料中化学成分的作用，燃煤质量对生产高抗冻融建筑专用水泥较为重要。要求煤质好，发热量在23396KJ/Kg以上，煤灰尘落率低(灰份在26.5％以下)，煤粉细度小于10.0％，(0.08mm方孔筛筛余)。试制生产说明，凡是入窑煤灰份偏高，细度较粗的班次，均存在着明显的煅烧难度。特别是煤粉较粗，造成黑火头长，煤粉燃烧不完全，粗颗粒落入窑中，形成前圈，使二次风量减少，窑内通风能力降低，灰份尘落率增大，C₃A含量降低不明显。

对原料、燃料进行生料配制，使之符合以下要求：

KH＝1.020±0.02，硅率n＝1.80±0.10，铁率p＝0.90±0.10

碳酸钙滴定值TCaCO₃控制在77.50±0.50％，

三氧化二铁滴定值Tfe₂O₃控制在3.70±0.20％。

将配制好的生料投炉锻烧。

由于采用了高铁配料，要加强看火操作，勤于观察窑内情况，做到风、煤、料的及时调整，稳定窑内热工制度，保证熟料煅烧的正常。

试烧生产中，窑内反应相当明显，液相出现早，粘度小。高铁配料，促进了CaO+C₂S的溶解与扩散，加速了C₃S的形成。煅烧温度高，窑内发亮，物料翻滚正常，粒度均齐，带料高度适中，火焰长而集中，窑内清晰，可见度较远，窑皮保护良好，“黑影”位置适中，烧结范围明显变宽，产量提高。

对煅烧所得熟料分析，熟料符合：

KH＝0.90±0.02，硅率n＝1.80±0.10，铁率p＝0.90±0.10

熟料矿物组成要求：

C₃S＜54.0％C₂S＞20％C₃A＜6.0％C₄AF＞14.0％，

碱含量在0.60％以下，游离氧化钙f-CaO在1.0％以下。

烧制出的高铁熟料，结构致密，立升重在1470g/L左右，颜色呈灰绿色，结晶良好，粒度均匀，易磨性好。

水泥生产配料：

按重量份配比：熟料90～92，石灰石4.5～6，石膏4.2～5.0；保证石膏中SO₃的含量大于40％。

本公司生产中常用配比：按重量份：熟料90，石灰石5，石膏5。

水泥的磨制：

粉磨是决定水泥理化指标的决定因素。为了使水泥的各项指标达到计划制定的要求，需合理调整水泥粉磨，调整二级研磨体的级配和选粉机的循环负荷，用以降低水泥的细度，提高水泥的比表面积，以保证水泥的和易性和水化热。

我公司生产中对粉磨进行调整，保证水泥磨入磨物料粒度小于30mm，出磨水泥比表面积350m²/Kg，细度2.5％以下。

经总结，生产中应采取的措施是：

1、为了利于熟料的煅烧，要严格控制生料的细度，入磨物料粒度必须小于30mm，出磨生料细度小于7.0％，特别是对0.08mm方孔的筛余，要严格控制在7.0％以下，这样才有利于煅烧时熟料中的游离氧化钙f-CaO含量控制在1.5％以下。

2、保证出磨生料碳酸钙滴定值TCaCO₃值和三氧化二铁滴定值TFe₂O₃值符合设计要求，严禁TCaCO₃值超出控制指标的大点出现。

3、保证生料均化效果，加强机械倒库，进行空气搅拌。

4、加强成球岗位的操作，严禁下大块、下粉状料，保证成球率大于80％以上，以确保窑内通风正常。

5、加强入窑煤的管理，煤粉细度必须保证小于10.0％(0.08mm方孔筛筛余)，灰份低于26.5％。

经相关部门检验，用上述方法生产的水泥达到如下技术指标：比表面积350m²/Kg以上，细度2.5％以下，三氧化硫含量2.00～2.60％，经250次抗冻融实验，强度达到：3天强度：抗折大于5.0Mpa，抗压大于25.0Mpa；28天强度：抗折大于7.0Mpa，抗压大于50.0Mpa；初凝时间：不早于45分钟，终凝时间：小于10小时，烧失量小于5.0％、氧化镁含量小于3.0％。

Claims (3)

1、一种抗冻融水泥，水泥技术要求达到：初凝时间：不早于45分钟，终凝时间：小于10小时，烧失量小于5.0％，其特征在于：所述水泥的技术要求达到：比表面积350m²/Kg以上，细度2.5％以下，三氧化硫含量2.00～2.60％；经250次抗冻融实验，强度达到：3天强度：抗折大于5.0Mpa，抗压大于25.0Mpa；28天强度：抗折大于7.0Mpa，抗压大于50.0Mpa；氧化镁含量小于3.0％；

水泥生产配料方案是：按重量份配比：熟料90～92，石灰石4.5～6，石膏4.2～5.0；石膏中SO₃的含量大于40％；熟料率值要求是：KH＝0.90±0.02硅率n＝1.80±0.10铁率p＝0.90±0.10；

所述熟料矿物组成要求：C₃S＜54.0％C₂S＞20.0％C₃A＜6.0％C₄AF＞14.0％，游离氧化钙f-CaO在1.0％以下，碱含量低于0.60％。

2、如权利要求1所述的抗冻融水泥的生产方法，其特征在于：生料率值要求是：KH＝1.020±0.02，硅率n＝1.80±0.10，铁率p＝0.90±0.10，碳酸钙滴定值T CaCO₃为77.50±0.5％，三氧化二铁滴定值TFe₂O₃为3.70±0.20％。

3、如权利要求2所述的抗冻融水泥的生产方法，其特征在于：生料配制中原料、燃料的要求是：石灰质原料：CaO含量大于50％；粘土质原料：碱含量低于1.0％；铁质原料：Fe₂O₃含量55.0-62.0％；燃煤：发热量大于23396KJ/Kg，灰份低于26.5％，煤粉细度0.08mm方孔筛筛余小于10.0％。