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

一种自粉化低钙水泥及其预制品的制备方法
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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