CN1050111C - 一种微膨胀型硅酸盐水泥的制造方法 - Google Patents

一种微膨胀型硅酸盐水泥的制造方法 Download PDF

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Abstract

一种微膨胀型硅酸盐水泥的制造方法，其特征是以石灰石、粘土、铁矿粉、白云石为原料，熟料的成份是CaO60～66%wt，SiO220～24%wt，Al2O34.0～6.0%wt，Fe2O34.5～7.0%wt，MgO4.0～6.0%wt，其中Al2O3与Fe2O3的含量之和不少于10.8%wt，水泥中SO3含量为水泥重量的3.0～5.0%wt。同现有技术比较，本发明的水泥突出优点是具有较为理想的微膨胀性能，特别适用于坝体等大体积的混凝土工程使用。

Description

一种微膨胀型硅酸盐水泥的制造方法
本发明涉及一种硅酸盐水泥，特别涉及一种微膨胀型硅酸盐水泥的制造方法。
现有的硅酸盐水泥，以石灰石、粘土、铁矿粉为原料，经破碎粉磨、高温煅烧制成熟料，在熟料中加入石膏，粉磨成为水泥。熟料中含有氧化镁，是由原料石灰石带来的，人们认为氧化镁是一种有害杂质，希望熟料中氧化镁含量越少越好，否则会影响水泥的安定性。在水泥制造过程中，为延缓凝结时间，必须加入石膏，按SO3计，其加入量一般为水泥重量的1.8～2.4％wt，若超过可能会影响水泥性能。
本发明的目的在于提供一种微膨胀型硅酸盐水泥的制造方法，通过理论论证和试验分析，确认熟料中的氧化镁是一种有益成份，硅酸盐水泥中含有适量的氧化镁和石膏能有效地改善其混凝土的膨胀性能，构成一种微膨胀型硅酸盐水泥。
实现本发明目的的理论依据及采取技术措施：
(1)熟料中的氧化镁小部份以固溶形式存在，而主要则以方镁石形式存在，方镁石是呈晶态的氧化镁，存在于熟料各矿物之间，遇水化合成水镁石：
          方镁石   水镁石
        
        摩尔体积11.2  24.3水化以后，固相体积增大一倍以上，方镁石的水化应引起水泥硬化体膨胀，在常温下，它的水化非常缓慢，可以延续几年，十几年至甚几十年。它的水化，对温度却非常敏感，温度升高了，水化速度将大为加快，如硅酸盐水泥的熟料含氧化镁为5.0％，在50℃水中养护28天时，水镁石形成率为40％左右，90天时达75％左右，300天时则达90％以上，该水泥硬化体最终膨胀值为1000×10-6左右(净浆)，其强度与无方镁石熟料制成的水泥的强度相当。
(2)水泥中石膏遇水溶析，提供Ca2+和SO4 2-，同时水泥熟料中矿物C3A和C4AF遇水溶析，提供AlO2 -和Ca2+，于是： 这里的3CaO·Al2O3·3CaSO4·31H2O称钙矾石，在水泥硬化体中普遍存在，通常为针状晶体，其溶度积为1.1×10-40，因此很容易形成，也很稳定，形成钙矾石的过程是膨胀的：
分子量       270.18     3×172.17     25×18.02    1237.09比  重         3.04       2.32          100           1.70分子体积     88.86      3×74.21      25×18.02     691.11形成钙矾石的体膨胀量ΔV＝691.11/(88.86+3×74.21)＝221.88％，即固相体积增加122％。
(3)钙矾石膨胀主要发生在28天以前，水镁石膨胀主要发生在28天以后，两者的膨胀具有良好的连续性，对于坝体混凝土工程，其内部温度较高，在32～54℃之间，更能促进膨胀的发展。熟料中MgO含量4.8％wt，水泥中SO3含量分别为3.0％wt、4.0％wt、4.5％wt、5.5％wt，净浆在20℃水中养护，其自由膨胀量与龄期的关系示于图1，图中横座标是浆体龄期，单位为天，纵座标是浆体线膨胀量，单位为mm/m，曲线标号表示水泥中SO3的含量。
以下详细叙述本发明的具体内容。
一种微膨胀型硅酸盐水泥的制造方法，以石灰石、粘土、铁矿粉为原料，经破碎粉磨、高温煅烧制成熟料，在熟料中再掺入石膏，粉磨成水泥，其特征是原料中选用含有氧化镁杂质的石灰石，或者添加白云石，熟料的成份是CaO 60～66％wt，SiO2 20～24％wt，Al2O3 4.0～6.0％wt，Fe2O3 4.5～7.0％wt，MgO 4.0～6.0％wt，其中Al2O3+Fe2O3的含量不少于10.8％wt，水泥中SO3含量为水泥重量的3.0～5.0％wt，熟料中MgO的最佳含量为4.0～5.0％wt，水泥中SO3的最佳含量为3.0～4.0％wt。
与现有的硅酸盐水泥比较，本发明具有以下优点：确认了熟料中MgO为有用成份，在水泥生产过程中采用高镁石灰石，或者添加白云石等高镁原料，使熟料中MgO含量达到4.0～6.0％wt，同时在熟料粉磨过程中掺入石膏(以SO3计)3.0～5.0％wt，使水泥在水化硬化期间形成水镁石膨胀和钙矾石膨胀，由石膏引起的钙矾石膨胀主要发生在28天之前，由MgO引起的水镁石膨胀则主要发生在28天之后，依靠这两种膨胀的联合作用，获得较为理想的的膨胀量和膨胀分布，特别适用于坝体等大体积的砂浆和混凝土工程，在有限制或部份限制条件下，产生预加压应力，可防止坝体等大体积混凝土产生裂缝。而这种微膨胀性能是现有的硅酸盐水泥所不具备的。
实施例：
一种微膨胀型硅酸盐水泥的制造方法，以高镁石灰石、粘土、铁矿粉为原料，经破碎粉磨、高温煅烧制成，熟料成份为：CaO 60.93％wt，SiO220.03％wt，Fe2O3 6.87％wt，MgO 4.0％wt，熟料粉磨时加入石膏，水泥中SO3含量为3.30％wt，测试结果：水泥标号为525，水化热合格，水泥净浆线膨胀率为：龄期(天)   1     3     7     14     28     90     180    365膨胀(‰)   0.08  0.19  0.25  0.46   0.61   0.98   1.34   1.97用于坝体施工，经过3年未发生裂缝。

Claims (2)

1.一种微膨胀型硅酸盐水泥的制造方法，以石灰石、粘土、铁矿粉为原料，经破碎粉磨、高温煅烧制成熟料，在熟料中再掺入石膏，粉磨成水泥，其特征在于：原料中选用含有氧化镁杂质的石灰石，或者添加白云石，熟料的成份是CaO 60～66％wt，  SiO2 20～24％wt，Al2O3 4.0～6.0％wt，Fe2O34.5～7.0％wt，MgO 4.0～6.0％wt，其中Al2O3+Fe2O3的含量不少于10.8％wt，水泥中SO3含量为水泥重量的3.0～5.0％wt。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：熟料中MgO的最佳含量为4.0～5.0％wt，水泥中SO3的最佳含量为3.0～4.0％wt。
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