CN102757189A - 公路建设用缓凝水泥的参数配比 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及水泥的配置参数，具体为一种公路建设用缓凝水泥的参数配比，解决了现有公路建设水泥采用天然石膏作为缓凝剂所产生的缓凝效果不足和环境污染的问题。公路建设用缓凝水泥的参数配比，是由如下质量百分含量的原料组成：水泥熟料64.8%、脱硫石膏6.2%、粉煤灰27%、石灰石2%。本发明所述的缓凝水泥参数配比可以制得公路建设所需终凝时间为6-7小时的缓凝水泥，缓凝水泥3天抗压强度超过18MPa，28天抗压强度超过39MPa，缓凝水泥的成本大幅降低，经济效益可观，不需加添缓凝剂，此外，推进了节能减排工程的开展，实现了环境保护和循环经济。
Description
技术领域
本发明涉及水泥的配置参数，具体为一种公路建设用缓凝水泥的参数配比。
背景技术
目前，水泥厂是以天然石膏作为水泥的缓凝剂。这样，一方面消耗了大量的天然石膏矿产的同时，客观上助长了相关企业开采、运输过程对生态的破坏和环境的污染；另一方面，电厂每年又会产生大量的脱硫石膏，而这些工业副产品石膏若不能得到有效处理，则又会对环境造成再次污染；同时用于公路建设时，该水泥的胶凝性能差，影响公路建设的质量和效率。
发明内容
本发明为了解决现有公路建设水泥采用天然石膏作为缓凝剂所产生的缓凝效果不足和环境污染的问题，提供了一种公路建设用缓凝水泥的参数配比。
本发明是采用如下技术方案实现的：公路建设用缓凝水泥的参数配比，是由如下质量百分含量的原料组成：水泥熟料64.8% 、脱硫石膏6.2% 、粉煤灰27%、石灰石2%。
缓凝水泥的配置方法采用常规水泥配方方法。
缓凝水泥是通过现场调研、资料搜集和测试分析选择脱硫石膏，然后对脱硫石膏取样，一次性备足合格的脱硫石膏以及粉煤灰、水泥熟料，进行不同比例脱硫石膏的试验工作，并对缓凝水泥进行全套物理检验后，参照脱硫石膏的理化指标得出的；与此同时，通过不同脱硫石膏取代天然石膏比例的试验以及不同粉煤灰掺量的试验，总结出不同掺量的脱硫石膏对水泥各项性能影响的规律性和使用脱硫石膏的缓凝水泥参数配合。
脱硫石膏中水分的质量百分含量为4%并成球压块，且脱硫石膏单独计量并搭建单独的堆棚，不会发生结壁堵塞现象，而且避免雨淋受潮，保证脱硫石膏能准确计量入磨。
水泥熟料是采用如下步骤制成的：a、逐渐升温至100-150℃将水泥生料中的自由水分完全排除；b、继续升温至450℃，将水泥生料中粘土质原料脱水；c、继续升温至600℃，碳酸钙和碳酸镁开始分解，升温至750℃碳酸镁分解剧烈，升温至900℃碳酸钙分解剧烈；d、升温至800-1300℃进行矿物的固相反应；e、继续升温至1450℃，硅酸三钙在液相中形成并进行烧成反应；f、冷却制得水泥熟料。
本发明所述的缓凝水泥参数配比可以制得公路建设所需终凝时间为6-7小时的缓凝水泥，缓凝水泥3天抗压强度超过18MPa，28天抗压强度超过39MPa，缓凝水泥的成本大幅降低，经济效益可观，不需加添缓凝剂，此外，推进了节能减排工程的开展，实现了环境保护和循环经济。
具体实施方式
公路建设用缓凝水泥的参数配比，是由如下质量百分含量的原料组成：水泥熟料64.8% 、脱硫石膏6.2% 、粉煤灰27%、石灰石2%。
脱硫石膏中水分的质量百分含量为4%并成球压块，且脱硫石膏单独计量并搭建单独的堆棚；水泥熟料是采用如下步骤制成的：a、逐渐升温至100-150℃将水泥生料中的自由水分完全排除；b、继续升温至450℃，将水泥生料中粘土质原料脱水；c、继续升温至600℃，碳酸钙和碳酸镁开始分解，升温至750℃碳酸镁分解剧烈，升温至900℃碳酸钙分解剧烈；d、升温至800-1300℃进行矿物的固相反应；e、继续升温至1450℃，硅酸三钙在液相中形成并进行烧成反应；f、冷却制得水泥熟料。
具体实施过程中，脱硫石膏是利用脱硫净化工艺技术处理煤、油等含硫燃料燃烧产生的烟气而得到的一种工业副产石膏。脱硫石膏主要成分是结晶二水硫酸钙（CaSO4·2H2O），其脱水转变温度较低，不同温度下热处理的脱硫石膏产品因其物相组成的差异，必将对水泥的性能产生影响。因此还需探索研究经不同温度热处理后的脱硫石膏对各品种水泥若干性能的影响规律，以确定其在水泥基材料中资源化利用的方式和可行性。
脱硫石膏对水泥-粉煤灰胶凝体系中的粉煤灰有较好的激发作用。一方面由于脱硫石膏中的二水石膏能促进水泥熟料中C3S的水化，同时其可溶性杂质离子及CaCO3的存在有利于加速水泥的水化，这样相对于未掺脱硫石膏的水化体系，增大了液相中CH的浓度，为粉煤灰中活性组分的溶解提供了条件，促使粉煤灰进行水化反应；另一方面，体系中的石膏在碱性环境中，可直接与粉煤灰碱性环境下溶出活性Al2O3反应生产钙矾石，对体系的早期强度有较大的贡献。
粉煤灰活性组分Al2O3与硫酸钙的反应消耗了大量的CH，降低了其在液相中浓度，进而促使水泥熟料加速水化。由此可见，脱硫石膏在水泥粉煤灰胶凝体系中同时促进了水泥和粉煤灰的水化，对粉煤灰的激发起到碱性激发和硫酸盐激发的双重效果。
脱硫石膏在球磨机中进一步被磨成超细颗粒，因此能提高水泥比表面积。水泥加水之后，超细的脱硫石膏迅速溶解，为水化反应提供充足的SO3。超细脱硫石膏还能起两方面的作用：水化产物析晶的晶种和填充空隙的为微集料。
在水泥SO3掺量为2.1%-2.5%条件下，用脱硫石膏等量取代天然石膏之后（与等SO3取代含义不同），总的说来，水泥0.08mm筛筛余略有减少，勃氏比表面积明显提高，初、终凝时间延长，最长可延长2小时左右。 脱硫石膏不仅可以提高水泥的3天强度，而且还可以提高水泥7天、28天强度。抗压强度提高幅度有几个兆帕。脱硫石膏对水泥各项性能的影响值在很大程度上与熟料的质、量，以及粉煤灰掺量有关。
使用脱硫石膏生产的水泥凝结时间要比天然石膏生产的水泥延长数小时，终凝时间可达6至10小时，正好能满足公路工程所需的缓凝要求。以往生产缓凝水泥用添加缓凝剂的办法，增加了水泥生产成本，降低水泥3天强度。用脱硫石膏生产缓凝水泥为缓凝水泥的生产开辟了新路，不但不增加水泥成本，而且3天强度要好于由缓凝剂生产的水泥。
由试验数据总结出的脱硫石膏粉煤灰水泥的凝结时间和强度与脱硫石膏和粉煤灰掺量间的关系式可为配方设计时提供参考，如要求生产预定凝结时间和强度的水泥，可以由公式估算脱硫石膏和粉煤灰的掺量。从线性公式的斜率和截距看，水泥熟料用量和粉煤灰掺量变化对水泥物理力学性能影响的方式和幅度与采用的石膏种类和掺量关系极大。
Claims (3)
1.一种公路建设用缓凝水泥的参数配比，其特征在于：是由如下质量百分含量的原料组成：水泥熟料64.8% 、脱硫石膏6.2% 、粉煤灰27%、石灰石2%。
2.根据权利要求1所述的公路建设用缓凝水泥的参数配比，其特征在于：脱硫石膏中水分的质量百分含量为4%并成球压块，且脱硫石膏单独计量并搭建单独的堆棚。
3.根据权利要求1或2所述的公路建设用缓凝水泥的参数配比，其特征在于：水泥熟料是采用如下步骤制成的：a、逐渐升温至100-150℃将水泥生料中的自由水分完全排除；b、继续升温至450℃，将水泥生料中粘土质原料脱水；c、继续升温至600℃，碳酸钙和碳酸镁开始分解，升温至750℃碳酸镁分解剧烈，升温至900℃碳酸钙分解剧烈；d、升温至800-1300℃进行矿物的固相反应；e、继续升温至1450℃，硅酸三钙在液相中形成并进行烧成反应；f、冷却制得水泥熟料。
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