CN105347706B - 一种自粉化低钙水泥及其预制品的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种自粉化低钙水泥及其预制品的制备方法。本发明的自粉化低钙水泥以石灰石、砂岩、铁矿为原料制成，制成的自粉化低钙水泥CaO含量为40‑60%，主要矿物相为CS、C3S2、γ‑C2S和液相。自粉化低钙水泥预制品利用高浓度的CO2气体短期（8h）激发此水泥的活性，可以制成板材、砌块、砖、瓦等，也可以为实心、空心和多孔等多种高强度的预制品。本发明解决了普通硅酸盐水泥预制品养护周期长，能耗高、收缩开裂等问题，此外，自粉化低钙水泥烧成能耗低，CO2排放量少，早期强度高，后期强度缓慢增长，其制品物理力学性能优异，耐久性好，防火、耐腐蚀，装饰性、加工性好，绿色环保，节能减排，具有很好的社会、经济和环境效益。
Description
技术领域
本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种自粉化低钙水泥及其预制品的制备方法。
背景技术
近几年，预制装配式住宅愈来愈受到人们的关注，预制装配式住宅是用工业化的生产方式来建造住宅，将住宅的部分或全部构件在工厂预制完成，然后运输到施工现场，将构件通过可靠的连接方式组装而建成的住宅，在欧美及日本被称作产业化住宅或工业化住宅。生产预制构件不可避免需要使用硅酸盐水泥，但是，目前使用的硅酸盐水泥尚存在一些不足，主要表现为：早期强度偏低(20-30MPa)，养护周期长，蒸养耗能高，易开裂等。此外，普通硅酸盐水泥烧成温度较高，一般为1450℃甚至更高，导致能源消耗高；水泥坚硬，粉磨效率低，电耗高；水泥中CaO含量高，通常为65-70％(质量分数，下同)，对石灰石原料品质要求高，消耗大量的优质石灰石资源；由于大量的使用石灰石，产生大量的CO2等废气，环境污染日趋严重。因此，降低水泥烧成能耗，减少温室气体排放，提高水泥性能是未来水泥行业发展的方向。
专利CN 102491655 A公开了自粉化熟料矿渣硅酸盐水泥的制备方法，但是这种水泥是水硬性的，矿渣是主要的胶凝材料，自粉化熟料只是外加料；专利CN 101337777 A公布了通过降低水泥中熟料的含量来制备低碳水泥的方法；专利CN 102249576 A公布了一种低能耗、低排放水泥及其制备方法与应用，该水泥的主要矿物为硅酸二钙、硫铝酸钙和铁铝酸四钙；上述方法，虽然在一定程度上降低了水泥生产的CO2排放，但是带来的后果是 水泥的性能大大降低，表现在：早期强度低，后期增长幅度低，开裂、耐久性差，寿命短，不适于工业应用，更不适于做预制建材的胶凝材料。本发明以CS、C3S2、γ-C2S等低钙非水硬性硅酸盐矿物为主要矿物，熟料中CaO含量为40-60％，大大降低了由CaCO3分解产生的CO2气体排放，同时由于降低了石灰石饱和系数，煅烧温度降低，熟料烧成能耗大大降低，大大降低了燃料燃烧排放的CO2，熟料自粉化，降低能耗。本发明水泥没有水硬性，需要CO2气体激发其活性，主要应用于预制品的胶凝材料，解决了传统预制品胶凝材料养护周期长、养护成本高、收缩开裂等问题。
发明内容
综上所述，本发明采用的技术方案如下：
一种自粉化低钙水泥，以重量份表示，其主要矿物相包括：
CS 0-70份
C3S2 0-70份
γ-C2S 30-50份
液相 0-20份。
一种自粉化低钙水泥预制品的制备方法，包括以下步骤：
步骤1、制备自粉化低钙水泥熟料：采用普通硅酸盐水泥生产过程，把石灰石、砂岩、铁矿经破碎、预均化、配料、粉磨、均化、煅烧等工序，其中：粉磨后生料细度控制在80um筛余小于10％；煅烧温度为1100-1250℃，煅烧后，不需要快速冷却，也不再需要粉磨，水泥自粉化，即得自粉化低钙水泥熟料；
步骤2、以重量份数计，把步骤1制备的自粉化低钙水泥熟料30-90份、骨料0-70份和外加剂0-5份混合，加入自粉化低碳水泥质量的10-40％自来水，再搅拌均匀后在成型设备上成型，得到各种形状的自粉化低钙水泥 预制品胚体；
步骤3、把步骤2制备的自粉化低钙水泥预制品胚体放入养护釜中，通入高浓度CO2工业废气，控制养护釜内压力在0.3-0.5MPa，温度20℃-60℃，养护8-24h，即得自粉化低钙水泥预制品。
进一步，所述的自粉化低钙水泥熟料，CaO含量为40-60％，主要矿物相为CS、C3S2、γ-C2S和液相。
进一步，所述的自粉化低钙水泥预制品可以是板材、砌块、砖、瓦等，可以为实心、空心和多孔等形式。
本发明的有益效果：
1.本发明水泥烧成温度低，可大量使用低品位石灰石和低热值煤粉；相比普通硅酸盐水泥，该水泥生产过程节约石灰石10-20％，烧成煤耗降低20-30％，CO2减排30％以上。
2.本发明水泥不需快速冷却，热损失大大降低；水泥自粉化，无需粉磨，水泥电耗降低40％。
3.本发明的水泥不与水反应，不需要防水储存；凝结硬化过程不消耗水，节约水资源；使用过程中吸收CO2，每吨水泥能吸收0.2-0.3吨CO2，可实现温室气体的安全、永久封存。
4.本发明水泥生产的预制品的养护采取的是CO2养护，而不是蒸压养护。预制品的生产周期短，反应条件温和，物理力学性能优异(如8h抗压强度达到70MPa以上，抗折强度大于8MPa)，后期强度缓慢增长，耐久性好，防火、耐腐蚀，制品装饰性能好，可二次加工。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，以下结合实施例对本发明作进一步说明：
实施例1：
一种自粉化低钙水泥预制品的制备方法如下：
步骤1、把石灰石70份、砂岩20份和铁矿10份混合，原料的化学组成见表1，经破碎、粉磨后，在回转窑中煅烧，煅烧温度1250℃，自然冷却，即得自粉化低钙水泥熟料，水泥中CaO含量为52％，其中粉磨后生料细度控制在10％以下；
步骤2、把步骤1制备的自粉化低钙水泥熟料90份，加入10份自来水，搅拌均匀后在成型设备上通过挤压成型得到40×40×40的试块；
步骤3、把步骤2制备的试块放入养护釜中，通入高浓度CO2工业废气，控制养护釜内压力在0.5MPa，室温，养护8h，即得水泥预制品，试块抗压强度75MPa，吸水率2％，增重率18.9％。
表1原料的化学组成(％)
实施例2：
一种自粉化低钙水泥预制品的制备方法如下：
步骤1、把石灰石70份、砂岩20份和铁矿10份混合，原料的化学组成见表2，经破碎、粉磨后，在回转窑中煅烧，煅烧温度1250℃，自然冷却，即得自粉化低钙水泥熟料，水泥中CaO含量为52％，其中粉磨后生料细度控制在10％以下；
步骤2、把步骤1制备的自粉化低钙水泥熟料90份，加入10份自来水，搅拌均匀后在成型设备上通过挤压成型得到100×100×10的薄板；
步骤3、把步骤2制备的薄板放入养护釜中，通入高浓度CO2工业废气，控制养护釜内压力在0.5MPa，室温，养护5h，即得水泥预制品，试块抗压强度90MPa，吸水率1.5％，增重率20.2％。
表2原料的化学组成(％)
实施例3：
一种自粉化低钙水泥预制品的制备方法如下：
步骤1、把石灰石60份、砂岩35份和铁矿5份混合，原料的化学组成见表3，经破碎、粉磨后，在回转窑中煅烧，煅烧温度1200℃，自然冷却，即得自粉化低钙水泥熟料，水泥中CaO含量为42％，其中粉磨后生料细度控制在10％以下；
步骤2、把步骤1制备的自粉化低钙水泥熟料90份，加入10份自来水，搅拌均匀后在成型设备上通过挤压成型得到40×40×40的试块；
步骤3、把步骤2制备的试块放入养护釜中，通入高浓度CO2工业废气，控制养护釜内压力在0.6MPa，室温，养护8h，即得水泥预制品，试块抗压强度82MPa，吸水率2.2％，增重率15.7％。
表3原料的化学组成(％)
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。
Claims (2)
1.一种自粉化低钙水泥预制品的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、制备自粉化低钙水泥熟料：采用普通硅酸盐水泥生产过程，把石灰石、砂岩、铁矿经破碎、预均化、配料、粉磨、均化、煅烧工序，其中：粉磨后生料细度控制在80um筛余小于10%；煅烧温度为1100-1250℃，煅烧后，不需要快速冷却，也不再需要粉磨，水泥自粉化，即得自粉化低钙水泥熟料；
步骤2、以重量份数计，把步骤1制备的自粉化低钙水泥熟料30-90份、骨料0-70份和外加剂0-5份混合，加入自粉化低钙水泥熟料质量的10-40%自来水，再搅拌均匀后在成型设备上成型，得到各种形状的自粉化低钙水泥预制品胚体；
步骤3、把步骤2制备的自粉化低钙水泥预制品胚体放入养护釜中，通入高浓度CO2工业废气，控制养护釜内压力在0.3-0.5MPa，温度20℃-60℃，养护8-24h，即得自粉化低钙水泥预制品。
2.根据权利要求1所述的一种自粉化低钙水泥预制品的制备方法，其特征在于：所述的自粉化低钙水泥预制品是板材、砌块、砖或瓦，为实心、空心或多孔形式。
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