CN106746775A - 一种水泥熟料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种水泥熟料及其制备方法，属于水泥熟料生产技术领域。所述熟料包括以下按质量百分比计的原料：钙质材料40～75%，硅质材料0～15%，铝质材料8～40%，铁质材料0～10%，石膏类材料5～20%；所述熟料的矿物组成为C4AS:15%～40%，C2S：35%～50%，C4AF：8%～20%。所述熟料的制备方法包括配料、煅烧两个步骤。本发明制得的熟料后期强度稳定增长，水化浆体致密，抗渗性好，抗海水侵蚀能力好，尤其适用于海洋工程。

Description

一种水泥熟料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种水泥熟料及其制备方法，属于水泥熟料生产技术领域。
背景技术
近年来，世界各国都十分重视海洋资源的开发，我国港口、海塘、海岸防护、跨海大桥、海上加油站等海上工程建设发展很快。众所周知，海洋工程砼构筑物长期受海水中盐类的化学腐蚀，特别是Cl-腐蚀，还受海浪冲刷等，环境非常恶劣，因此海工砼的耐久性问题越来越受到重视。目前我国在港口、码头、海洋工程上主要使用的是普通水泥和少量抗硫酸盐水泥。这类水泥的抗渗性、耐磨性较差，其抗海水侵蚀、耐海水冲刷和抗冻融性不能完全满足海洋工程的特殊要求，以至于造成工程质量不高、使用寿命较短，给国民经济带来了较大的损失。
现有技术中，如公开号为CN101343150、CN101659535、CN101445351等发明专利公开的海工水泥，主要是以硅酸盐水泥为主，高掺量矿渣和粉煤灰，虽具备后期强度高，耐腐蚀性好的特点，但缺点是早期强度低，虽然后期研究通过采用组成材料的细微化技术和复合技术，内掺特定的无机胶凝材料，激发了胶凝料中的“潜在活性”，克服了高掺量水泥早期强度低的缺点，保留后期强度高、耐腐蚀性好的优点，但目前的海工硅酸盐水泥的抗氯离子渗透性及抗硫酸盐侵蚀性，还是无法达到长时间使用的要求。
如公开号为CN102584044A，名称为“硫铝酸盐海工水泥及其制备方法”的发明专利，该专利公开的水泥包括水泥熟料50～80份，硬石膏8.0～20份，石灰石0～30份，矿渣0～30份，减水剂0.1～0.5份，引气剂0.001～0.005份，缓凝剂0.1～0.5份，硅粉2～5份。
该专利是以硫铝酸盐熟料为基础的海工水泥，其凝结时间快，需要借助大量外加剂来解决与外掺料的相容性的问题，增加了额外的成本。
发明内容
本发明旨在解决现有技术中海工水泥存在的生产成本高、抗氯离子渗透性和抗硫酸盐侵蚀性不够好、胶凝材料用量少，耐久性差，导致维修成本高等技术问题，提供一种新的水泥熟料，尤其适用于海洋工程的水泥熟料，通过原料的选择以及原料特定的配比设计，大大降低水泥熟料的生产成本，提高海洋用水泥熟料的使用性能。
为了实现上述发明目的，本发明的技术方案如下：
一种水泥熟料，其特征在于：包括以下按质量百分比计的原料：钙质材料40～75%，硅质材料0～15%，铝质材料8～40%，铁质材料0～10%，石膏类材料5～20%；所述熟料的矿物组成为C4AS:15%～40%，C2S：35%～50%，C4AF：8%～20%。
为了更好地实现本发明，所述钙质材料为石灰石。
所述硅质材料低品位石灰石、低品位铝矾土、砂岩、页岩中的至少一种，所述低品位石灰石中含硅量≥3%，所述低品位铝矾土中含硅量≥17%。
所述铝质材料位低品位铝矾土、炼铝废渣、铝尾矿、粉煤灰中的至少一种。
所述铁质材料为高铁铝矾土、铁渣、钢渣、硫酸渣中的一种。
所述石膏类材料为二水石膏、硬石膏、脱硫石膏、磷石膏、脱硫灰渣中的至少一种。
本发明的另一个目的是提供一种水泥熟料的制备方法，其特征在于：包括配料和煅烧两个步骤，所述配料是指将各原料破碎、粉磨后，进行混合；所述煅烧是指将混合的生料于1100～1350℃的温度下，煅烧10～90min，冷却后即制得所述熟料。
本发明的有益效果：
（1）本发明通过选择的钙质材料，硅质材料，铝质材料，铁质材料，石膏类材料为原料，并设计特定比例，制得的熟料具有以下矿物组成：C4AS:10%～40%，C2S：25%～40%，C4AF：10%～30%，该熟料中其中含有一定量的早强矿物硫铝酸钙，不含有铝酸三钙，可大大减少水泥的收缩；并且能够在水化过程中形成钙矾石，不仅产生早期强度，而且还可以弥补水化过程中整体体积膨胀以及普通硅酸盐水泥体系硬化后造成的干缩现象，本发明的熟料在失去层间水后呈现低收缩，对工程应用没有破坏性；同时含有较高量的硅酸二钙，使后期强度稳定增长，水化浆体致密，抗渗性好；相比其他水泥熟料，铁含量低，增加了其抗海水侵蚀能力。
（2）本发明通过对原料：硅质材料，铝质材料，铁质材料，石膏类材料的进一步优选，可有效解决大量低品位钙质、铝质材料以及工业废弃物的堆放，减轻填埋的环境压力以及现在建材行业出现的资源短缺、高消耗的技术问题，并实现降低生产成本、提高资源利用率的有益效果，实现环境效益、经济效益、社会效益三位一体的统一，符合国家国情。
（3）本发明的配方中，原料来源广泛，可充分利用废物，降低石灰石的消耗量，减少二氧化碳的排放，适应性更广。
（4）本发明的制备方法中，煅烧的温度为1100～1350℃，比普通硅酸盐水泥的煅烧温度低，水泥的易烧性好，且煅烧后的熟料易磨性好，可大大降低能耗，并缩短生产时间，提高经济效益。
（5）采用本发明的熟料制得的水泥，不仅具有低收缩性，还具有早强、低碱度、快硬、抗冻、抗渗、耐蚀、低热、后期强度增长稳定、耐久性好等良好的性能，其低收缩性可以减少工程中出现的开裂造成的破坏；本发明的熟料广泛用于修补工程、防水建筑工程等，具有良好的建筑施工性能，尤其适用于海洋建筑工程。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
一种水泥熟料，由以下按质量百分比计的原料组成：低品位石灰石55%，页岩9%，高铁铝矾土30%，脱硫石膏6%。
本实施例的熟料制备方法如下：
将前述各原料破碎、粉磨后，进行混合，然后再将混合后的生料于1100～1350℃的温度下，煅烧10min，冷却后制得所述熟料。
实施例2
一种水泥熟料的制备方法，包括以下步骤：
a、配料：将低品位石灰石53%，页岩12%，高铁铝矾土30%，脱硫石膏6%；所述配料是指将各原料破碎、粉磨后，进行混合。
b、煅烧：将混合的生料于1100～1350℃的温度下，煅烧90min，冷却后即制得所述熟料。
实施例3
一种水泥熟料的制备方法，包括以下步骤：
a、配料：将低品位石灰石52%，页岩14%，高铁铝矾土29%，脱硫石膏5%；所述配料是指将各原料破碎、粉磨后，进行混合。
b、煅烧：将混合的生料于1100～1350℃的温度下，煅烧50min，冷却后即制得所述熟料。
实施例4
一种水泥熟料的制备方法，包括以下步骤：
a、配料：将低品位石灰石54%，页岩7%，高铁铝矾土32%，脱硫石膏7%；所述配料是指将各原料破碎、粉磨后，进行混合。
b、煅烧：将混合的生料于1100～1350℃的温度下，煅烧40min，冷却后即制得所述熟料。
实施例5
一种水泥熟料的制备方法，包括以下步骤：
a、配料：将低品位石灰石51%，页岩5%，高铁铝矾土33%，脱硫石膏8%；所述配料是指将各原料破碎、粉磨后，进行混合。
b、煅烧：将混合的生料于1100～1350℃的温度下，煅烧80min，冷却后即制得所述熟料。
实施例6～14
实施例15
将实施例4制得的熟料，掺入一定量的二水石膏，进行粉磨，然后检测器物理性能，其抗压强度性能指标如下：
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是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，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种水泥熟料，其特征在于：包括以下按质量百分比计的原料：钙质材料40～75%，硅质材料0～15%，铝质材料8～40%，铁质材料0～10%，石膏类材料5～20%；所述熟料的矿物组成为C4AS:15%～40%，C2S：35%～50%，C4AF：8%～20%。
2.如权利要求1所述的一种水泥熟料，其特征在于：所述钙质材料为石灰石、电石渣中的一种。
3.如权利要求1所述的一种水泥熟料，其特征在于：所述硅质材料低品位石灰石、低品位铝矾土、砂岩、页岩中的至少一种，所述低品位石灰石中含硅量≥3%，所述低品位铝矾土中含硅量≥17%。
4.如权利要求1所述的一种水泥熟料，其特征在于：所述铝质材料位低品位铝矾土、炼铝废渣、铝尾矿、粉煤灰中的至少一种。
5.如权利要求1所述的一种水泥熟料，其特征在于：所述铁质材料为高铁铝矾土、铁渣、钢渣、硫酸渣中的一种。
6.如权利要求1所述的一种水泥熟料，其特征在于：所述石膏类材料为二水石膏、硬石膏、脱硫石膏、磷石膏、脱硫灰渣中的至少一种。
7.如权利要求1～6任一项所述的一种水泥熟料的制备方法，其特征在于：包括配料和煅烧两个步骤，所述配料是指将各原料破碎、粉磨后，进行混合；所述煅烧是指将混合的生料于1100～1350℃的温度下，煅烧10～90min，冷却后即制得所述熟料。
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