CN104909590A - 一种超细缓凝铝酸钙水泥及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公布了一种超细缓凝铝酸钙水泥，其比表面积为5510~5540cm2/g，D50为1.28~1.45μm，D90为1.97~2.13μm，最大颗粒尺寸为9.46~10.03μm，最小颗粒尺寸0.58~0.76μm。本发明对超细铝酸钙水泥水化行为的研究表明该超细水泥净浆、砂浆开始放热的时间和水化放热峰值出现的时间均延迟，砂浆的凝结时间延长。即水泥粒度的减小对水泥水化具有延缓作用，使水泥凝结延迟。因此，该超细缓凝铝酸钙水泥可延长其结合浇注料的可工作时间和脱模时间，在某些需要长时间进行施工操作的场合可使浇注料保持较长的可工作时间。
Description
技术领域
本发明属于耐火材料用铝酸盐水泥领域，具体涉及一种超细缓凝铝酸钙水泥及其制备方法。
背景技术
铝酸钙水泥（CAC）是不定形耐火材料常用的水合结合剂。在现代高性能浇注料中，尽管水泥的加入量在逐步减少，但铝酸钙水泥仍然是耐火浇注料中应用相当普遍的水合结合剂，这主要是因为它有着优越的凝固特性，可以在保证浇注料流动性的前提下为其提供足够的脱模强度，这也是CAC在浇注料中最主要的作用，这一作用和CAC的水化过程密切相关，而且浇注料中水泥的水化还会影响浇注料的可工作时间和脱模时间，进而影响浇注料的施工进度。
影响水泥水化的因素有很多，包括物相组成、养护时间、外加剂、水泥粒度等。其中水泥粒度在影响水泥的水化的同时，又影响体系的堆积密度，因而将直接影响水泥的凝结、硬化过程和流动度、强度等一系列物理性能。“李代兵, 王刚. 水泥粒度对刚玉浇注料性能的影响[A]. 中国金属学会. 第5届中国金属学会青年学术年会论文集[C]. 中国金属学会, 2010: 3”发现拉法基C-71水泥粒度的降低，其D50从11.504μm降到3.847μm，加快了水泥的水化速度，从而使得浇注料的凝结时间从2h缩短到1h 20min。但是“Klaus S R, Neubauer J, Goetz-Neunhoeffer F. How to increase the hydration degree of CA – The influence of CA particle fineness[J]. Cement and Concrete Research, 2015, 67: 11-20”中一铝酸钙CA颗粒的D50从50μm降到14μm，甚至4μm，粒度的减小使CA的水化反应延迟。“Tiwary V K, Chakraborty I N. THE EFFECT OF PYRO-PROCESSING PARAMETERS AND PSD ON THE REACTIVITY OF CALCIUM ALUMINATE PHASEA IN CALCIUM ALUMINATE CEMENTS[C]//Proceedings of the Unified International Technical Conference on Refractories: UNITECR’05 Worldwide Congress. 2006: 821-825”中铝酸钙水泥（CAC：70% Al2O3 ）的比表面积从4050cm2/g增加到5103cm2/g，D50从4.0μm降低到2.7μm，其初凝时间和终凝时间均缩短。“王建亭,周季婻. 一种铝酸钙水泥[P]. 河南：CN1982247, 2007-06-20”中铝酸钙水泥的比表面积在3750±250cm2/g，水泥的初凝时间为2h~3h 40min，终凝时间为2h 25min~4h 20min。
同时，“Klaus S R, Neubauer J, Goetz-Neunhoeffer F. How to increase the hydration degree of CA – The influence of CA particle fineness[J]. Cement and Concrete Research, 2015, 67: 11-20”指出一铝酸钙CA颗粒反应22h后仅有1.3μm的颗粒厚度发生水化，对于粒度较大的水泥，其未水化残留部分较多。所以，若减小水泥的粒度，则粒度较小的水泥未水化的部分残留会较少，水泥的水化程度提高，较少的超细水泥即可获得同等的水化凝结特性，从而可减小浇注料中水泥的加入量，浇注料中引入的CaO含量相应地降低，烧结过程中低熔物的生成量减少，可提高浇注料的高温性能。
因此，研究水泥粒度对铝酸钙水泥水化凝结特性的影响具有重要意义，而目前，水泥粒度对铝酸钙水泥水化凝结特性影响的报道还很少。
发明内容
本发明目的在于公布一种超细具有缓凝作用的铝酸钙水泥，可延长其结合浇注料的可工作时间和脱模时间，同时可减少水泥在浇注料中的加入量。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
本发明选用一种市售的普通烧结铝酸钙水泥，其比表面积为4460cm2/g、D50为12.39μm，化学组成和物相组成如表1和表2所示：
上述超细缓凝铝酸钙水泥的制备方法：首先利用Φ500×500毫米球磨机，以100kg的钢球和钢锻为球磨介质、48转/分的转速下对5kg的铝酸钙水泥进行球磨制得。所得超细水泥样品用勃氏透气法测试样品的比表面积，用干法激光粒度分析仪测试水泥的粒度分布；所得水泥的比表面积为5510~5540cm2/g，D50为1.28~1.45μm，D90为1.97~2.13μm，最大颗粒尺寸为9.46~10.03μm，最小颗粒尺寸只有0.58~0.76μm。
和现有技术相比，本发明的有益效果如下：
1）超细水泥具有缓凝的现象。超细水泥净浆开始放热的时间可延迟到14h，水化放热峰值出现的时间可延迟到24.7h，超细水泥砂浆开始放热的时间可延迟到4h，水化放热峰值出现的时间可延迟到13.8h，砂浆的初凝时间可延迟到6h 35min，终凝时间可延迟到7h 25min。超细水泥所具有的缓凝性能可使浇注料的可工作时间和脱模时间延长，在某些需要长时间进行施工操作的场合可使浇注料保持较长的可工作时间。
2）可降低浇注料中水泥的加入量。水泥颗粒的水化反应层厚度相同的情况下，水泥粒度越小，水化放热反应结束后其未水化、残余部分越少，较细水泥颗粒的水化程度越高，则较少的超细水泥即可获得与普通粒度水泥同等的水化凝结特性，从而可减小浇注料中水泥的加入量。
附图说明
图1 为用球磨前后铝酸钙水泥制备的净浆的水化放热曲线（20°C）；
图2 为用球磨前后铝酸钙水泥制备的砂浆的水化放热曲线（20°C）；
图3 为用球磨前后铝酸钙水泥制备的净浆（含40%RG4000 Al2O3微粉）的水化放热曲线（20°C）；
图4 为用球磨前后铝酸钙水泥制备的砂浆（含40%RG4000 Al2O3微粉）的水化放热曲线（20°C）。
具体实施方式
以下通过具体实施例对本发明的技术方案进行说明，但本发明的保护范围并不局限于此。
利用Φ500×500毫米球磨机，以100kg的钢球和钢锻为球磨介质、48转/分的转速下对5kg比表面积为4460cm2/g、D50为12.39μm的市售普通铝酸钙水泥进行球磨2h，制得球磨后比表面积为5520cm2/g、D50为1.36μm、D90为2.02μm，最大颗粒尺寸为9.69μm，最小颗粒尺寸0.68μm的超细铝酸钙水泥。
进一步检测了球磨后所得水泥的净浆水化放热曲线、砂浆的水化放热曲线和砂浆的凝结时间，检测过程如下：
1）超细铝酸钙水泥净浆的检测
将铝酸钙水泥加入水中以0.30的水灰比制备水泥净浆，在水泥净浆中插入热电偶，一并放置在恒温箱中，用与热电偶相连的无纸温度记录仪来监测水泥水化过程中的温度变化，得到水泥净浆的水化放热曲线。
2）超细铝酸钙水泥砂浆的检测
按照欧标，在水泥砂浆搅拌机中以0.33的胶砂比、0.50的水灰比制备砂浆。与上述水泥净浆水化放热曲线的相同方法检测水泥砂浆的水化放热曲线，并用Vicat仪测试水泥砂浆的凝结时间。
实施例1
制备未球磨铝酸钙水泥和球磨后超细铝酸钙水泥的净浆，并测试其水化放热曲线，见图1。随水泥粒度的减小，即D50从12.39μm减小到1.36μm，20°C下水泥净浆开始放热的时间由7h延迟到14h，水化放热峰值出现的时间由11.7h延迟到24.7h。
实施例2
制备未球磨铝酸钙水泥和球磨后超细铝酸钙水泥的砂浆，并测试其水化放热曲线（见图2）及其凝结时间。随水泥粒度的减小，即D50从12.39μm减小到1.36μm，20°C下水泥砂浆开始放热的时间由2.5h延迟到4h，水化放热峰值出现的时间由5.7h延迟到13.8h，砂浆的初凝时间由3h 35min延迟到6h 35min，终凝时间由3h 55min延迟到7h 25min。
实施例3
制备未球磨铝酸钙水泥、球磨后超细铝酸钙水泥分别与40%的RG4000 Al2O3微粉混合后的净浆，并测试其水化放热曲线，见图3。随水泥粒度的减小，即D50从12.39μm减小到1.36μm，20°C下水泥净浆开始放热的时间由4.8h延迟到8.5h，水化放热峰值出现的时间由7.1h延迟到12.2h。
实施例4
制备未球磨铝酸钙水泥、球磨后超细铝酸钙水泥分别与40%的RG4000 Al2O3微粉混合后的砂浆，并测试其水化放热曲线（见图4）及其凝结时间。随水泥粒度的减小，即D50从12.39μm减小到1.36μm，20°C下水泥砂浆开始放热的时间由2.5h延迟到3.2h，水化放热峰值出现的时间由5.1h延迟到9.2h，砂浆的初凝时间由3h 30min延迟到4h 25min，终凝时间由4h延迟到4h 45min。
Claims (2)
1.一种超细缓凝铝酸钙水泥，其特征在于，所述水泥的比表面积为5510~5540cm2/g，D50为1.28~1.45μm，D90为1.97~2.13μm，最大颗粒尺寸为9.46~10.03μm，最小颗粒尺寸0.58~0.76μm。
2.权利要求1所述超细缓凝铝酸钙水泥的制备方法，其特征在于：利用Φ500×500毫米球磨机，以100kg的钢球和钢锻为球磨介质、48转/分的转速下对5kg 的铝酸钙水泥进行球磨制得。
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