CN101343152B - 硫铝酸锶钙水泥 - Google Patents

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    • C04B2111/26—Corrosion of reinforcement resistance

Abstract

本发明涉及一种以硫铝酸锶钙和硅酸二钙为主要矿相的新品种水泥，属于水泥技术领域。本发明公开的硫铝酸锶钙水泥，其水泥熟料是由硫铝酸锶钙矿物、硅酸二钙和铁铝酸钙组成的矿相体系，各矿物的重量百分比为：硫铝酸锶钙矿物40～80％，硅酸二钙15～40％，铁铝酸钙2～25％。该水泥烧成温度低、凝结时间快、早期和后期强度都高、耐侵蚀性能好。本发明在生产水泥熟料时使用了含锶工业废渣，减轻了锶渣的环境污染，为工业废渣处理找到了一条有效途径，减少了天然矿产资源的使用，具有较高的社会效益和经济效益。

Description

硫铝酸锶钙水泥
技术领域
本发明属于水泥材料技术领域，特别涉及一种利用锶渣为主要原料制备的以硫铝酸锶钙和硅酸二钙为主导矿相的硫铝酸锶钙水泥。
背景技术
硫铝酸钙为普通硫铝酸盐水泥的主要矿相。研究表明，硫铝酸钙具有良好的胶凝性，水化速度快，早期强度高，但后期强度增进率低。许多研究通过制备硫铝酸钙与阿利特复合矿相水泥，以进一步改善水泥的力学性能。但由于C4A3S烧成温度低(1200℃～1350℃)，C3S的烧成温度高(>1450℃)，需要在制备过程中添加矿化剂，来降低其烧成温度，以实现两者的复合。
1985年I.Teoreanu首次研究了硫铝酸盐矿物，对其中的3CaO·3Al2O3·MX(SO4)Y型系列矿物(＝Mg2+，Sr2+，Ba2+，Zn2+，Fe2+，Al3+)其相容性进行了详细的研究并合成了3CA·SrSO4，经抗压强度测试表明，该矿物的胶凝性明显优于C4A3S；程新首次合成了尺寸60～120μm的3CA·SrSO4单晶并通过分析获得了全套结构数据；P.Yan对硫铝酸锶钙矿物的水化过程进行了研究，在硫酸盐存在的条件下，硫铝酸锶钙的水化速度得以加速。众多专家发现3CA·SrSO4的胶凝性优于C4A3S，因此开发出一种新型硫铝酸锶钙水泥成为可能。
含锶废渣是化工厂的一种工业废渣，由于没有得到很好的处理，一直困扰着企业的生产，而且对周围的环境造成了严重的污染。因此如何充分利用锶渣，使其变废为宝，减少环境污染，也是一个亟待解决的问题。
发明内容
本发明旨在提供一种以硫铝酸锶钙和硅酸二钙为主要矿相的新型硫铝酸锶钙水泥，除解决普通硫铝酸锶钙水泥后期强度不高的问题外，还能提高含锶废渣的利用率，降低烧成温度，节约水泥的生产成本。
本发明通过以下技术方案来实现：
本发明所述的硫铝酸锶钙水泥，其水泥熟料主要是由硫铝酸锶钙(C4-xSrxA3S)、硅酸二钙(β-C2S)和铁铝酸钙(C4AF)组成的矿相体系，各矿物的重量百分比为：
硫铝酸锶钙矿物           40～80％
硅酸二钙                 15～40％
铁铝酸钙                 2～25％
其中硫铝酸锶钙的分子式为：
(4-X)CaO·XSrO·3Al2O3·SO3或C4-xSrxA3S，其中X＝0～3，X≠0。
本发明的水泥熟料中，各矿物的组成更佳的重量百分比为：
硫铝酸锶钙矿物        49～64％
硅酸二钙              25～36％
铁铝酸钙              5～15％。
本发明所述的硫铝酸锶钙水泥，其水泥熟料中的组份按重量百分比为：
SrO                    0.1～35％
CaO                    25～40％
Al2O3                  8～25％
SiO2                   3～15％
SO3                    4～10％
Fe2O3                  0～10％。
本发明是将锶渣与石灰石、铝矾土、石膏配合后，经粉磨、煅烧制成水泥熟料，然后将水泥熟料与石膏、添加剂配合共同粉磨即形成水泥。由于将含锶工业废渣转化为无毒的硫铝酸锶钙矿物，并作为水泥原料，既减少了锶渣对环境的污染，又节约了生产水泥的石灰石、铝矾土和石膏等资源，大大降低了原料成本，提高了生产水泥的经济效益。同时，硫铝酸锶钙矿物在1400℃以下就可以形成，而且在熟料中没有使用硅酸三钙，因此本发明的水泥熟料在1250℃～1350℃就可烧成，节省了能源，简化了生产工艺。经测试表明，所制成的硫铝酸锶钙水泥的早期强度和后期强度都很高，3天强度就可达到28天强度的80％以上，28天抗压强度可达60～90MPa，是一种长期性能稳定的水硬性材料。以硫铝酸锶钙和硅酸二钙为主导矿物的水泥具有良好的抗侵蚀性能和抗辐射性能。因此，利用硫铝酸锶钙水泥能生产出具有高强、高防辐射性能的混凝土，可用于特殊建设工程。
本发明的有益效果是，与普通的硫铝酸盐水泥相比，具有后期强度高，烧成温度低，成本低，节约能源的优点。
附图说明
图1为本发明的硫铝酸锶钙水泥熟料的XRD曲线。
图2(a，b)为本发明的硫铝酸锶钙水泥熟料的SEM照片。
具体实施方式
本发明所述的硫铝酸锶钙水泥的具体实施例见表1、表2、表3和表4。
表1 原料配方(kg)
Figure G2008101390860D00031
表2 水泥熟料矿物组成％
Figure G2008101390860D00032
表3 水泥熟料化学成分％
Figure G2008101390860D00033
对于以上三种熟料，加入质量分数为5％的石膏，水泥的物理性能见表4。
表4 水泥物理性能
Figure G2008101390860D00034

Claims (5)

1.一种硫铝酸锶钙水泥，其特征在于：其水泥熟料是由硫铝酸锶钙、硅酸二钙和铁铝酸钙组成的矿相体系，各矿相的重量百分比为：
硫铝酸锶钙矿物    40～80％
硅酸二钙          15～40％
铁铝酸钙          2～25％
其中硫铝酸锶钙的分子式为：
(4-X)CaO·XSrO·3Al2O3·SO3或其中X＝0～3，X≠0。
2.根据权利要求1所述的硫铝酸锶钙水泥，其特征在于：所述的水泥熟料中各矿相的重量百分比为：
硫铝酸锶钙矿物    49～64％
硅酸二钙          25～36％
铁铝酸钙          5～15％。
3.根据权利要求1所述的硫铝酸锶钙水泥，其特征在于：所述的水泥熟料的组成按重量百分比为：
SrO               0.1～35％
CaO               25～40％
Al2O3             8～25％
SiO2              3～15％
SO3               4～10％
Fe2O3             0～10％。
4.根据权利要求1所述的硫铝酸锶钙水泥，其特征在于是采用以下方法制成：先将锶渣、石灰石、铝矾土和石膏配合后，经过粉磨、煅烧制成水泥熟料，然后将水泥熟料与石膏、添加剂配合共同粉磨即形成水泥。
5.根据权利要求4所述的硫铝酸锶钙水泥，其特征在于：煅烧温度为1250℃～1350℃。
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