CN105330180B

CN105330180B - 早强型低热硅酸盐水泥及其制备方法

Info

Publication number: CN105330180B
Application number: CN201510809448.2A
Authority: CN
Inventors: 姚燕; 马忠诚; 文寨军; 王晶; 张坤悦
Original assignee: China Building Materials Academy CBMA
Current assignee: Jiahua Special Cement Co ltd; China Three Gorges Corp; China Building Materials Academy CBMA
Priority date: 2015-11-19
Filing date: 2015-11-19
Publication date: 2018-05-18
Anticipated expiration: 2035-11-19
Also published as: CN105330180A

Abstract

本发明是关于一种早强型低热硅酸盐水泥及其制备方法，该水泥由水泥熟料与石膏组成,其中水泥熟料中铜含量为(按质量分数计)0.05％‑0.20％。本发明的早强型低热硅酸盐水泥的3天抗压强度为17.4MPa～20.6MPa，7天抗压强度为28.2MPa～31.4MPa，28天抗压强度为50.8MPa～58.7MPa，具有较高的早期和后期强度，能有效缩短混凝土工程拆模周期；3天水化热为209kJ/kg～221kJ/kg，7天水化热为241kJ/kg～249kJ/kg，具有较低的水化热，有助于提高低热硅酸盐水泥混凝土工程的耐久性和长期服役寿命。

Description

早强型低热硅酸盐水泥及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种水泥，特别是涉及一种早强型低热硅酸盐水泥及其制备方法。

背景技术

水电工程、海洋工程、道路工程等一般都是大体积混凝土工程，对抗裂性提出较高要求。低热水泥具有较低的水化放热量，可降低混凝土内部的温升，进而一定程度上预防混凝土凝结硬化过程中的温降收缩开裂。我国在低热硅酸盐水泥方面进行了大量的研究和开发工作，取得了显著成效。在“九五”和“十五”期间，中国建筑材料科学研究总院等单位成功研制了低热硅酸盐水泥(高贝利特水泥)，并与三峡集团等单位合作，开展应用技术的研究，在三峡、溪洛渡等国家重点水电工程中成功应用，使我国在低热硅酸盐水泥的研发方面处于世界领先水平。但目前国内外工程实际应用的低热硅酸盐水泥水泥早期强度都较低，3天抗压强度小于16MPa，难以达到工程对于水泥强度性能的要求，从而影响混凝土工程的拆模周期及工程进度，制约了低热硅酸盐水泥的实际工程应用。

发明内容

本发明的主要目的在于，提供一种早强型低热硅酸盐水泥及其制备方法，所要解决的技术问题是使其具有较高的早期和后期强度，能有效缩短混凝土工程拆模周期，从而更加适于实用。

本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种早强型低热硅酸盐水泥，包括水泥熟料与石膏,所述的水泥熟料与石膏的重量比为：96.5：3.5-94.5：5.5；所述的水泥熟料中铜含量为(按质量分数计)0.05％-0.20％。

本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。

优选的，前述的早强型低热硅酸盐水泥，其中所述的水泥熟料是通过对生料的研磨和煅烧得到的，所述的生料按重量百分含量计包括：其中，钙质原料：77.51％-78.39％，选自石灰石、方解石、石灰岩中的一种或一种以上的组合；硅质原料：10.71％-12.41％，选自硅石、页岩、砂岩中的一种或一种以上的组合；铁质原料：4.08％-4.14％，为铁矿尾矿和/或铁粉；铝质原料：4.08％-4.14％，为铝尾矿石和/或铝矾土；铜质原料：0.93％-3.77％，选自铜矿渣、硫酸铜、铜粉中的一种或一种以上的组合。

优选的，前述的早强型低热硅酸盐水泥，其中所述的石膏选自天然石膏和/或脱硫石膏。

优选的，前述的早强型低热硅酸盐水泥，其中所述的钙质原料为石灰石，所述硅质原料为硅石，所述铁质原料为铁矿尾矿，所述铝质原料为铝尾矿石，所述铜质原料为铜矿渣；所述石膏为天然石膏。

本发明的目的及解决其技术问题还采用以下的技术方案来实现。依据本发明提出的早强型低热硅酸盐水泥的制备方法包括：

1)称取钙质原料，硅质原料，铁质原料，铝质原料，铜质原料共同进行粉磨，得到水泥生料；

2)将水泥生料在1350℃～1500℃煅烧30min～90min，得到水泥熟料，所述的水泥熟料中铜含量为(按质量分数计)0.05％～0.20％；

3)对水泥熟料进行冷却；

4)将冷却后的水泥熟料与石膏共同粉磨，得到早强型低热硅酸盐水泥。

优选的，前述的早强型低热硅酸盐水泥，其中所述的生料按重量百分含量计，包括：钙质原料：77.51％-78.39％，选自石灰石、方解石、石灰岩中的一种或一种以上的组合；硅质原料：10.71％-12.41％，选自硅石、页岩、砂岩中的一种或一种以上的组合；铁质原料：4.08％-4.14％，为铁矿尾矿和/或铁粉；铝质原料：4.08％-4.14％，为铝尾矿石和/或铝矾土；铜质原料：0.93％-3.77％，选自铜矿渣、硫酸铜、铜粉中的一种或一种以上的组合。

优选的，前述的早强型低热硅酸盐水泥，其中所述的步骤2)中的煅烧温度为1400℃～1450℃，煅烧时间为30min～60min。

借由上述技术方案，本发明早强型低热硅酸盐水泥至少具有下列优点：

(1)按照GB/T 17671-1999的试验方法，本发明的早强型低热硅酸盐水泥的3天抗压强度为17.4MPa～20.6MPa，7天抗压强度为28.2MPa～31.4MPa，28天抗压强度为50.8MPa～58.7MPa，具有较高的早期和后期强度，能有效缩短混凝土工程拆模周期。

(2)按照GB/T 12959-2008的试验方法，本发明的早强型低热硅酸盐水泥的3天水化热为209kJ/kg～221kJ/kg，7天水化热为241kJ/kg～249kJ/kg，具有较低的水化热，有助于提高低热硅酸盐水泥混凝土工程的耐久性和长期服役寿命。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例详细说明如后。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效,以下结合较佳实施例，对依据本发明提出的早强型低热硅酸盐水泥及其制备方法其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。在下述说明中，不同的“一实施例”或“实施例”指的不一定是同一实施例。此外，一或多个实施例中的特定特征、结构、或特点可由任何合适形式组合。

本发明的实施例提出一种早强型低热硅酸盐水泥，包括水泥熟料与石膏，水泥熟料与石膏的重量比为：96.5：3.5-94.5：5.5；所述的水泥熟料中铜含量为(按质量分数计)0.05％～0.20％。所述的水泥熟料是通过对生料的研磨和煅烧得到的，所述的生料按重量百分含量计，包括：钙质原料：77.51％-78.39％，选自石灰石、方解石、石灰岩中的一种或一种以上的组合，优选所述的钙质原料为石灰石；硅质原料：10.71％-12.41％，选自硅石、页岩、砂岩中的一种或一种以上的组合，优选所述的硅质原料为硅石；铁质原料：4.08％-4.14％，为铁矿尾矿和/或铁粉，优选所述的铁质原料为铁矿尾矿；铝质原料：4.08％-4.14％，为铝尾矿石和/或铝矾土，优选所述的铝质原料为铝尾矿石；铜质原料：0.93％-3.77％，选自铜矿渣、硫酸铜、铜粉中的一种或一种以上的组合，优选所述的铜质原料为铜矿渣。所述的石膏，为天然石膏和/或脱硫石膏,优选所述的石膏为天然石膏。上述实施例所述水泥的3天抗压强度为17.4MPa～20.6MPa，7天抗压强度为28.2MPa～31.4MPa，28天抗压强度为50.8MPa～58.7MPa；3天水化热为209kJ/kg～221kJ/kg，7天水化热为241kJ/kg～249kJ/kg。上述实例中，所述水泥生料各原料的化学成分如表1所示：

表1各原料的化学成分(质量百分含量％)

“Loss”表示烧失量；

“∑”表示前列几项化学成分的总和，不足100％的余量为少量的碱性物质或原料中的其他杂质。

根据上述实施例，本发明提出以下早强型低热硅酸盐水泥实例1-4，其水泥生料的原料组成如表2所示。

表2早强型低热硅酸盐水泥实例1-4水泥生料的原料组成(重量百分含量)

	实例1	实例2	实例3	实例4
					石灰石/％	77.51	77.91	78.39	77.35
硅石/％	11.25	11.82	12.41	10.71
					铁矿尾矿/％	4.09	4.11	4.14	4.08
铝尾矿石/％	4.09	4.11	4.14	4.08
					铜矿渣/％	3.07	2.06	0.93	3.77

根据上述实施例，本发明提出以早强型低热硅酸盐水泥实例1-4的制备工艺参数及Cu含量表3所示。

表3早强型低热硅酸盐水泥实例1-4水泥熟料的制备工艺参数及Cu含量

本发明的实施例还提出一种早强型低热硅酸盐水泥的制备方法，包括如下步骤：

1)取钙质原料、硅质原料和铜质原料，可选的铁质原料、可选的铝质原料共同进行粉磨，得到水泥生料；具体的，所述的水泥生料的原料如表1所示，各水泥生料原料的选择如表2所示。

2)将水泥生料在1350℃～1500℃煅烧30min～90min，得到水泥熟料，所述的水泥熟料中铜的含量为：0.05％～0.20％(按质量分数计)。

3)对水泥熟料进行冷却；

4)将冷却后的水泥熟料与石膏混合，共同粉磨，得到早强型低热硅酸盐水泥，具体的，所述早强型低热硅酸盐水泥中铜的含量如表3所示。

分别按照GB/T 17671-1999《水泥胶砂强度检验方法(ISO法)》和GB/T12959-2008《水泥水化热测定方法》的要求对实施例1-4制备的强型低热硅酸盐水泥进行水泥胶砂强度和水化热性能试验。同时以四川嘉华锦屏特种水泥有限责任公司生产的42.5低热硅酸盐水泥为对照。结果如表4所示。

本发明的一种早强型低热硅酸盐水泥，其3天抗压强度为17.4MPa～20.6MPa，7天抗压强度为28.2MPa～31.4MPa，28天抗压强度为50.8MPa～58.7MPa，具有较高的早期和后期强度，能有效缩短混凝土工程拆模周期；其3天水化热为209kJ/kg～221kJ/kg，7天水化热为241kJ/kg～249kJ/kg，具有较低的水化热，有助于提高低热硅酸盐水泥混凝土工程的耐久性和长期服役寿命。

表4本发明早强型低热硅酸盐水泥相关性能检测结果

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围。

Claims

1.一种早强型低热硅酸盐水泥，其特征在于：其包括水泥熟料与石膏,所述的水泥熟料与石膏的重量比为：96.5：3.5-94.5：5.5；所述的水泥熟料中铜含量按质量分数计为0.05％～0.20％；

所述水泥熟料是通过对生料的研磨和煅烧得到的，所述的生料按重量百分含量计，包括：

钙质原料：77.51％-78.39％，选自石灰石、方解石、石灰岩中的一种或一种以上的组合；硅质原料：10.71％-12.41％，选自硅石、页岩、砂岩中的一种或一种以上的组合；铁质原料：4.08％-4.14％，为铁矿尾矿和/或铁粉；铝质原料：4.08％-4.14％，为铝尾矿石和/或铝矾土；铜质原料：0.93％-3.77％，为铜矿渣；

按照GB/T 17671-1999的试验方法检测水泥的抗压强度，所述的水泥3天抗压强度为17.4MPa～20.6MPa，7天抗压强度为28.2MPa～31.4MPa，28天抗压强度为50.8MPa～58.7MPa；

按照GB/T 12959-2008的试验方法检测水泥的水化热，所述的水泥3天水化热为209kJ/kg～221kJ/kg，7天水化热为241kJ/kg～249kJ/kg。

2.根据权利要求1所述的早强型低热硅酸盐水泥，其特征在于，所述的石膏选自天然石膏和/或脱硫石膏。

3.根据权利要求2所述的早强型低热硅酸盐水泥，其特征在于，所述的钙质原料为石灰石，所述的硅质原料为硅石，所述的铁质原料为铁矿尾矿，所述的铝质原料为铝尾矿石，所述的铜质原料为铜矿渣；所述的石膏为天然石膏。

4.一种权利要求1-3任一项所述的早强型低热硅酸盐水泥的制备方法，其特征在于，包括：

2)将水泥生料在1350℃～1500℃煅烧30min～90min，得到水泥熟料；3)对水泥熟料进行冷却；

5.根据权利要求4所述的早强型低热硅酸盐水泥的制备方法，其特征在于：步骤2)中的煅烧温度为1400℃～1450℃，煅烧时间为30min～60min。