CN108083671A - 粒化高炉矿渣激发剂及其制备方法与用途 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种粒化高炉矿渣激发剂及其制备方法与用途,涉及建筑材料领域,该粒化高炉矿渣激发剂,按重量百分比计包括以下原料:石膏62%~95%和高贝利特硫铝酸盐水泥熟料5%~38%。利用该粒化高炉矿渣激发剂能够缓解现有技术中的激发剂因无法充分激发粒化高炉矿渣活性而导致水泥水化硬化速度慢、早期强度低和易起砂的问题。本发明的激发剂与粒化高炉矿渣配合使用可制备出早期和后期强度高和耐久性好的高抗折超硫酸盐水泥。

Description

粒化高炉矿渣激发剂及其制备方法与用途
技术领域
本发明涉及建筑材料技术领域,尤其是涉及一种粒化高炉矿渣激发剂及其制备方法与用途。
背景技术
目前对粒化高炉矿渣的激发多采用碱性激发和硫酸盐激发的混合激发技术。常用的碱性激发剂包括石灰、氢氧化钠、水玻璃、水泥熟料、碳酸钠等;硫酸盐激发剂主要有:Na2SO4、石膏(包括二水石膏、半水石膏、硬石膏、烧石膏)和芒硝。通常情况下,只加入硫酸盐时,矿渣的活性并不能很好激发,只有在一定的碱性环境中,再加入一定量的硫酸盐,矿渣的活性才能较为充分地发挥出来,并能得到较高的胶凝强度。硫酸盐存在条件下,SO4 2-可与矿渣中活性Al2O3和水化铝酸钙化合生成水化硫铝酸钙,大量消耗溶液中的钙、铝离子,反过来又加速了矿渣水化进程,这两种作用互相促进。硫酸盐激发实质是碱和硫酸盐共同作用的混合激发。
上述胶凝材料具有水化热低、抗渗性强、抗硫酸盐侵蚀等良好的性能特点,且生产工艺简单、成本低、耗能低,欧洲称为超硫酸盐水泥,这种水泥凝结时间较长、早期强度低、容易起砂,在我国未能得到推广应用。
此外,目前国内建筑物的开裂现象极为普遍,严重影响建筑物耐久性,水泥基胶凝材料收缩大、抗折强度低是主要原因,在当前国家推行建筑装配化,水泥构件工厂机械化流水生产的情况下,更需要高抗折强度水泥。
因此,为改善目前利用工业废渣生产的超硫酸盐水泥的技术缺陷,满足各种工程建设的需要,急需开发一种粒化高炉矿渣活性激发技术,以及研发一种具有早期和后期强度高、耐久性优异,且成本低的新型特种水泥。
有鉴于此,特提出本发明。
发明内容
本发明的第一目的在于提供一种粒化高炉矿渣激发剂,以解决因现有技术中的激发剂无法充分激发粒化高炉矿渣活性,而造成的水泥水化硬化速度慢、早期强度低和易起砂的问题。
本发明的第二目的在于提供一种粒化高炉矿渣激发剂的制备方法,该方法具有工艺简单,适于工业化生产的优点。
本发明的第三目的在于提供一种上述粒化高炉矿渣激发剂在制备水泥中的用途。
为了实现本发明的上述目的,特采用以下技术方案:
一种粒化高炉矿渣激发剂,按重量百分比计包括以下原料:石膏62%~95%和高贝利特硫铝酸盐水泥熟料5%~38%。
进一步的,石膏65%~90%和高贝利特硫铝酸盐水泥熟料10%~35%。
进一步的,所述高贝利特硫铝酸盐水泥熟料包括以下重量百分比的化学组成:氧化钙49%~54%、二氧化硅12.9%~17%、三氧化二铝12%~19%、三氧化二铁0.15%~3%和三氧化硫12%~18.5%。
进一步的,所述高贝利特硫铝酸盐水泥熟料包括以下矿物组成:贝利特、无水硫铝酸钙、铁铝酸四钙、硫酸钙和游离氧化钙;
优选地,所述高贝利特硫铝酸盐水泥熟料包括以下重量百分比的矿物组成:贝利特37%~49%、无水硫铝酸钙20%~37%、铁铝酸四钙0.4%~9%、硫酸钙6%~26%和游离氧化钙0.5%~4.6%。
进一步的,所述粒化高炉矿渣激发剂按重量百分比计包括0.25%~20%的矿物激发组分;优选地,按重量百分比计包括0.5%~10%的矿物激发组分。
进一步的,所述矿物激发组分包括硅酸盐水泥、硅酸盐水泥熟料、钙矾石类膨胀剂、氧化钙类膨胀剂、钢渣或电石渣中的任一种或至少两种的组合。
进一步的,所述粒化高炉矿渣激发剂按重量百分比计还包括0.05%~15%的促凝促强组分;优选地,按重量百分比计包括0.05%~8%的促凝促强组分。
进一步的,所述促凝促强组分包括氢氧化锂、氯化锂、碳酸锂、硫酸锂、硅酸锂、氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙、氧化钙、电石渣、硫酸钠、硫酸钾、硫酸铝、碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸钾、碳酸氢钾、氯化钠或硅酸钠中的任一种或至少两种的组合。
进一步的,所述石膏包括天然二水石膏、天然硬石膏、半水石膏、α型高强石膏、脱硫石膏、磷石膏或氟石膏中的任一种或至少两种的组合。
进一步的,所述高贝利特硫铝酸盐水泥熟料由硫铝酸盐水泥熟料部分或全部替代;
其中,1重量份的高贝利特硫铝酸盐水泥熟料由0.5~1重量份的硫铝酸盐水泥熟料替代。
进一步的,所述高贝利特硫铝酸盐水泥熟料由铝酸盐水泥熟料部分或全部替代;
其中,1重量份的高贝利特硫铝酸盐水泥熟料由0.2~0.5重量份的铝酸盐水泥熟料替代。
一种上述粒化高炉矿渣激发剂的制备方法,包括以下步骤:将石膏,高贝利特硫铝酸盐水泥熟料,任选地矿物激发组分以及任选地促凝促强组分共同粉磨后得到所述粒化高炉矿渣激发剂。
进一步的,粉磨后得到的粒化高炉矿渣激发剂的比表面积为380m2/kg~700m2/kg。
一种上述粒化高炉矿渣激发剂在制备水泥中的用途。
与已有技术相比,本发明具有如下有益效果:
1)本发明创新性地以特定配比的石膏和高贝利特硫铝酸盐水泥熟料为粒化高炉矿渣激发剂,可用于制备高强度的高抗折超硫酸盐水泥。本发明高贝利特硫铝酸盐水泥熟料中少量的游离氧化钙和游离硫酸钙是在1300℃±50℃低温煅烧的,晶体细小、结构疏松、活性较高,可激发提高粒化高炉矿渣中的Ca2+和AlO2 -的溶出速度,随后溶出的Ca2+和AlO2 -与石膏反应快速生成具有较高机械强度的矿物钙矾石。因此,本发明提供的高贝利特硫铝酸盐水泥熟料与石膏组合后可有效激发粒化高炉矿渣的活性,充分发挥粒化高炉矿渣对水泥早期和后期力学性能的贡献,大幅度促进水泥的水化硬化速度,进而提高早期强度和后期强度,尤其是抗折强度,有效解决现有超硫酸盐水泥因水化硬化速度慢而引起的早期强度低和易起砂等问题。此外,生成的结晶细小的钙矾石填充了水泥浆体毛细孔,形成密实的基体,保证了水泥混凝土具有优异的抗渗性和耐久性。
2)利用本发明提供的粒化高炉矿渣激发剂制备的高抗折超硫酸盐水泥的抗压强度的变化规律与标号为52.5R硅酸盐水泥相当,1天抗压强度达到18MPa,3天抗压强度超过40MPa,28天抗压强度高达80MPa以上。利用本发明提供的粒化高炉矿渣激发剂制备的高抗折超硫酸盐水泥的抗折性能明显优于现有水泥品种,28天抗折强度高达15MPa,其高抗折的特性可有效降低混凝土的开裂问题。另外,本发明提供的高抗折超硫酸盐水泥后期强度不倒缩而略有增长,由实验数据可得,90天抗压强度与28天抗压强度相比增长了5-10MPa,抗折强度增长了0.5-1.0MPa。
3)本发明提供的高抗折超硫酸盐水泥中,石膏和高贝利特硫铝酸盐水泥熟料作为粒化高炉矿渣激发剂,可以大幅度促进水泥的水化硬化速度,因此可有效缩短水泥的终凝时间,本技术中高抗折超硫酸盐水泥的终凝时间为120~200分钟,符合国家标准GB 175对硅酸盐水泥终凝时间不超过390分钟的规定。
4)由于本发明提供的粒化高炉矿渣激发剂的活性较高,可显著减少激发剂的用量,经试验表明,利用本发明提供的粒化高炉矿渣激发剂制备的超硫酸水泥中,粒化高炉矿渣的重量占比可以达到90%左右,因此,可以大幅度提高粒化高炉矿渣的利用率,降低高抗折超硫酸盐水泥的制造成本,有效解决资源匮乏、生产成本高和碳排放量大的问题,实现节能降耗。
5)由于本发明提供的粒化高炉矿渣激发剂可以激发低细度的粒化高炉矿渣粉体的高活性,因此无需对粒化高炉矿渣进行超细化粉磨,从而大大降低了粉磨能耗,并提高了生产效率。
6)本发明提供的粒化高炉矿渣激发剂为积极发展我国的特种水泥,提高特种水泥的特性,改善目前超硫酸盐水泥的技术缺陷提供了新的技术思路,利用该粒化高炉矿渣激发剂能够制备出满足各种工程建设需要的特种水泥。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述,但是本领域技术人员将会理解,下列实施例仅用于说明本发明,而不应视为限制本发明的范围。实施例中未注明具体条件者,按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者,均为可以通过市售购买获得的常规产品。
本发明的一个方面提供了一种粒化高炉矿渣激发剂,按重量百分比计包括以下原料:石膏62%~95%和高贝利特硫铝酸盐水泥熟料5%~38%。
本发明创新性地以特定配比的石膏和高贝利特硫铝酸盐水泥熟料为粒化高炉矿渣激发剂,可用于制备高抗折超硫酸盐水泥。本发明高贝利特硫铝酸盐水泥熟料中适量的游离硫酸钙和游离氧化钙是在1300℃±50℃低温煅烧的,晶体细小、结构疏松、活性较高,可激发提高粒化高炉矿渣中的Ca2+和AlO2 -的溶出速度,随后溶出的Ca2+和AlO2 -与石膏反应快速生成具有较高机械强度的矿物钙矾石。因此,本发明提供的高贝利特硫铝酸盐水泥熟料与石膏组合后可有效激发粒化高炉矿渣的活性,充分发挥粒化高炉矿渣对水泥早期和后期力学性能的贡献,大幅度促进水泥的水化硬化速度,进而提高早期强度和后期强度,尤其是抗折强度,有效解决现有超硫酸盐水泥因水化硬化速度慢而引起的早期强度低和易起砂等问题。此外,生成的结晶细小的钙矾石填充了水泥浆体毛细孔,形成密实的基体,保证了水泥混凝土具有优异的抗渗性和耐久性。
利用本发明提供的粒化高炉矿渣激发剂制备的高抗折超硫酸盐水泥的抗压强度的变化规律与标号为52.5R硅酸盐水泥相当,1天抗压强度达到18MPa,3天抗压强度超过40MPa,28天抗压强度高达80MPa以上,远高于普通硅酸盐水泥。利用本发明提供的粒化高炉矿渣激发剂制备的高抗折超硫酸盐水泥的抗折性能明显优于现有水泥品种,28天抗折强度高达15MPa,具有高抗折的特性,可有效降低混凝土的开裂。另外,本发明提供的高抗折超硫酸盐水泥后期强度不倒缩而略有增长,由实验数据可得,90天抗压强度与28天抗压强度相比增长了5-10MPa,抗折强度增长了0.5-1.0MPa。
使用本发明提供的粒化高炉矿渣激发剂,可以大幅度促进水泥的水化硬化速度,因此可有效缩短水泥的终凝时间,本技术中高抗折超硫酸盐水泥的终凝时间为120~200分钟,符合国家标准GB 175对硅酸盐水泥终凝时间不超过390分钟的规定。
由于本发明提供的粒化高炉矿渣激发剂的活性较高,可显著减少激发剂的用量,经试验表明,利用本发明提供的粒化高炉矿渣激发剂制备的超硫酸水泥中,粒化高炉矿渣的重量占比可以达到90%左右,因此,可以大幅度提高粒化高炉矿渣的利用率,降低高抗折超硫酸盐水泥的制造成本,有效解决资源匮乏、生产成本高和碳排放量大的问题,实现节能降耗。
由于本发明提供的粒化高炉矿渣激发剂可以激发低细度的粒化高炉矿渣粉体的高活性,因此无需对粒化高炉矿渣进行超细化粉磨,从而大大降低了粉磨能耗,并提高了生产效率。
本发明提供的粒化高炉矿渣激发剂为积极发展我国的特种水泥,提高特种水泥的特性,改善目前超硫酸盐水泥的技术缺陷提供了新的技术思路,利用该粒化高炉矿渣激发剂能够制备出满足各种工程建设需要的特种水泥。
本发明中,石膏典型但非限制性的重量百分比例如为:62%、63%、64%、65%、66%、67%、68%、69%、70%、71%、72%、73%、74%、75%、76%、77%、78%、79%、80%、81%、82%、83%、84%、85%、86%、87%、88%、89%、90%、91%、92%、93%、94%或95%;高贝利特硫铝酸盐水泥熟料典型但非限制性的重量百分比例如为:5%、6%、7%、8%、9%、10%、11%、12%、13%、14%、15%、16%、17%、18%、19%、20%、21%、22%、23%、24%、25%、26%、27%、28%、29%、30%、31%、32%、33%、34%、35%、36%、37%或38%。
当石膏和高贝利特硫铝酸盐水泥熟料两者的重量百分比之和为100%时,说明粒化高炉矿渣激发剂只含有石膏和高贝利特硫铝酸盐水泥熟料这两种物质;当石膏和高贝利特硫铝酸盐水泥熟料两者的重量百分比之和小于100%时,表示粒化高炉矿渣激发剂除了包含石膏和高贝利特硫铝酸盐水泥熟料外还包括有其他组分。
作为本发明优选的实施方式,上述粒化高炉矿渣激发剂按重量百分比计包括以下原料:石膏65%~90%和高贝利特硫铝酸盐水泥熟料10%~35%。通过进一步优化粒化高炉矿渣激发剂中各原料的组成,可进一步提高激发剂的特性,使其与粒化高炉矿渣更能有效融合,进一步提高粒化高炉矿渣在高抗折超硫酸盐水泥中产生的作用,提高高抗折超硫酸盐水泥的早期强度和后期强度。
作为本发明优选的实施方式,所述高贝利特硫铝酸盐水泥熟料包括以下重量百分比的化学组成:氧化钙49%~54%、二氧化硅12.9%~17%、三氧化二铝12%~19%、三氧化二铁0.15%~3%和三氧化硫12%~18.5%。
在上述优选实施方式中,氧化钙典型但非限制性的重量百分比例如为:49%、50%、51%、52%、53%或54%;二氧化硅典型但非限制性的重量百分比例如为:12.9%、13%、13.2%、13.4%、13.5%、13.7%、14%、14.2%、14.4%、14.6%、14.8%、15%、15.3%、15.6%、15.9%、16.2%、16.5%、16.8或17%;三氧化二铝典型但非限制性的重量百分比例如为:12%、13%、14%、15%、16%、17%、18%或19%;三氧化二铁典型但非限制性的重量百分比例如为:0.15%、0.3%、0.6%、1%、1.5%、2%、2.5%或3%;三氧化硫典型但非限制性的重量百分比例如为:12%、13%、14%、15%、16%、17%、18%或18.5%。
作为本发明优选的实施方式,所述高贝利特硫铝酸盐水泥熟料包括以下成分:贝利特、无水硫铝酸钙、铁铝酸四钙、硫酸钙和游离氧化钙;优选地,所述高贝利特硫铝酸盐水泥熟料包括以下重量百分比的成分:贝利特37%~49%、无水硫铝酸钙20%~37%、铁铝酸四钙0.4%~9%、硫酸钙6%~26%和游离氧化钙0.5%~4.6%。
在上述优选的实施方式中,贝利特典型但非限制性的重量百分比例如为:37%、39%、41%、43%、45%、47%或49%;无水硫铝酸钙典型但非限制性的重量百分比例如为:20%、22%、25%、27%、30%、33%、35%或37%;铁铝酸四钙典型但非限制性的重量百分比例如为:0.4%、0.7%、1%、2%、3%、5%、7%或9%;硫酸钙典型但非限制性的重量百分比例如为:6%、10%、13%、15%、18%、20%、22%、25%或26%;游离氧化钙典型但非限制性的重量百分比例如为:0.5%、0.6%、0.8%、1%、1.5%、2%、2.5%、3%、3.5%、4%、4.2%、4.5%或4.6%。
作为本发明优选的实施方式,所述粒化高炉矿渣激发剂按重量百分比计包括0.25%~20%的矿物激发组分;进一步优选地,按重量百分比计包括0.5%~10%的矿物激发组分。矿物激发组分典型但非限制性的重量百分比例如为:0.25%、0.5%、0.7%、1%、2%、5%、8%、12%、14%、16%、18%或20%。
优选地,所述矿物激发组分包括硅酸盐水泥、硅酸盐水泥熟料、钙矾石类膨胀剂、氧化钙类膨胀剂、钢渣或电石渣中的任一种或至少两种的组合。典型但非限制性的选择例如为:硅酸盐水泥、硅酸盐水泥熟料、钙矾石类膨胀剂、氧化钙类膨胀剂、钢渣、电石渣、硅酸盐水泥-钙矾石类膨胀剂的组合、硅酸盐水泥-氧化钙类膨胀剂的组合、硅酸盐水泥-钢渣的组合、钙矾石类膨胀剂-电石渣的组合、硅酸盐水泥熟料-钙矾石类膨胀剂的组合或硅酸盐水泥-钙矾石类膨胀剂-氧化钙类膨胀剂的组合。通过添加特定种类的矿物激发组分,以进一步提高粒化高炉矿渣中的Ca2+和AlO2 -的溶出速度。
作为本发明优选的实施方式,所述粒化高炉矿渣激发剂按重量百分比计包括0.05%~15%的促凝促强组分;进一步优选地,按重量百分比计包括0.05%~8%的促凝促强组分。促凝促强组分典型但非限制性的重量百分比例如为:0.05%、0.1%、0.5%、0.7%、1%、2%、3%、4%、5%、6%、7%、8%、9%、10%、11%、12%、13%、14%或15%。
作为本发明优选的实施方式,所述促凝促强组分包括氢氧化锂、氯化锂、碳酸锂、硫酸锂、硅酸锂、氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙、氧化钙、硫酸钠、硫酸钾、硫酸铝、碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸钾、碳酸氢钾、氯化钠或硅酸钠中的任一种或至少两种的组合。典型但非限制性的选择例如为:氢氧化锂、氯化锂、碳酸锂、硫酸锂、硅酸锂、氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙、氧化钙、硫酸钠、硫酸钾、硫酸铝、碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸钾、碳酸氢钾、氯化钠、硅酸钠、氢氧化锂-氢氧化钠的组合、氢氧化锂-氢氧化钾的组合、氢氧化锂-氢氧化钙的组合、氢氧化锂-硫酸锂的组合、氢氧化锂-硫酸铝的组合、氢氧化钠-强氧化钾的组合、氢氧化钠-氢氧化钙的组合、氢氧化钠-硫酸锂的组合、氢氧化钠-硫酸铝的组合、氢氧化钙-硫酸锂的组合、氢氧化钙-硫酸铝的组合、氢氧化钙-碳酸氢钠的组合、氢氧化锂-氢氧化钠-氢氧化钾的组合、氢氧化钠-氢氧化钾-氢氧化钙的组合、氢氧化钠-氢氧化钙-硫酸铝的组合、氢氧化钠-氢氧化钙-碳酸氢钠的组合、氢氧化锂-氢氧化钠-氢氧化钾-氢氧化钙的组合、氢氧化钠-氢氧化钙-硫酸锂-硫酸锂的组合、氢氧化钙-硫酸锂-硫酸钠-硫酸铝的组合、硫酸铝-碳酸锂-碳酸钠-碳酸氢钠的组合、氢氧化锂-氢氧化钙-硫酸锂的组合、氢氧化锂-氢氧化钙-硫酸铝-碳酸氢钠的组合、氢氧化钠-氢氧化钙-硫酸锂-碳酸氢钠的组合或氢氧化钾碳酸钾-硫酸钠-碳酸氢钾-硅酸钠的组合。通过添加特定种类的促凝促强组分,以进一步提高粒化高炉矿渣中的Ca2+和AlO2 -的溶出速度。
在本发明的上述优选实施方式中,通过选择性地加入矿物激发组分和/或促凝促强组分,可以进一步激发粒化高炉矿渣的活性,从而促进水泥的水化硬化速度,提高早期强度和后期强度。
作为本发明优选的实施方式,所述石膏包括天然二水石膏、天然硬石膏、半水石膏、α型高强石膏、脱硫石膏、磷石膏或氟石膏中的任一种或至少两种的组合。
作为本发明优选的实施方式,所述高贝利特硫铝酸盐水泥熟料由硫铝酸盐水泥熟料部分或全部替代;其中,1重量份的高贝利特硫铝酸盐水泥熟料由0.5~1重量份的硫铝酸盐水泥熟料替代。
部分高贝利特硫铝酸盐水泥熟料被硫铝酸盐水泥熟料替代后,粒化高炉矿渣激发剂的原料包括石膏、高贝利特硫铝酸盐水泥熟料和硫铝酸盐水泥熟料,优选地,三者的重量百分比可以为:石膏65%~90%,高贝利特硫铝酸盐水泥熟料0.1%~34.9%,硫铝酸盐水泥熟料0.1%~30%。非限制性的,按重量百分比计,粒化高炉矿渣激发剂的原料例如可以为:石膏80%,高贝利特硫铝酸盐水泥熟料15%,硫铝酸盐水泥熟料5%。
当全部高贝利特硫铝酸盐水泥熟料被硫铝酸盐水泥熟料代替后,非限制性的,按重量百分比计,粒化高炉矿渣激发剂的原料例如可以为:石膏85%,硫铝酸盐水泥熟料15%。
作为本发明优选的实施方式,所述高贝利特硫铝酸盐水泥熟料由铝酸盐水泥熟料部分或全部替代;其中,1重量份的高贝利特硫铝酸盐水泥熟料由0.2~0.5重量份的铝酸盐水泥熟料替代。
部分高贝利特硫铝酸盐水泥熟料被铝酸盐水泥熟料替代后,粒化高炉矿渣激发剂的原料包括石膏、高贝利特硫铝酸盐水泥熟料和铝酸盐水泥熟料,优选地,三者的重量百分比可以为:石膏65%~90%,高贝利特硫铝酸盐水泥熟料0.1%~34.9%,铝酸盐水泥熟料0.1%~15%。非限制性的,按重量百分比计原料例如可以为:石膏80%,高贝利特硫铝酸盐水泥熟料18%,铝酸盐水泥熟料2%。
当全部高贝利特硫铝酸盐水泥熟料被铝酸盐水泥熟料代替后,非限制性的,按重量百分比计原料例如可以为:石膏88%,铝酸盐水泥熟料12%。
本发明的第二个方面提供了一种上述粒化高炉矿渣激发剂的制备方法,包括以下步骤:将石膏,高贝利特硫铝酸盐水泥熟料,任选地矿物激发组分以及任选地促凝促强组分共同粉磨后得到所述粒化高炉矿渣激发剂。
作为本发明优选的实施方式,粉磨后得到的粒化高炉矿渣激发剂的比表面积为380m2/kg~700m2/kg。通过限定该粒化高炉矿渣激发剂的比表面积,可视制备得到的粒化高炉矿渣激发剂的活性更高。
本发明的第三个方面提供了一种上述粒化高炉矿渣激发剂在制备水泥中的用途。
上述粒化高炉矿渣激发剂能够用于制造早期强度和后期强度均高的高抗折超硫酸盐水泥。
下面将结合实施例和对比例对本发明做进一步详细的说明。
实施例1~8提供的粒化高炉矿渣激发剂,采用相同比例的石膏和高贝利特硫铝酸盐水泥熟料,其中,按重量百分比计:石膏75%,高贝利特硫铝酸盐水泥熟料为25%,不同的是高贝利特硫铝酸盐水泥熟料中的矿物成分组成不同,具体矿物成分列于表1。
表1实施例1~8中的高贝利特硫铝酸盐水泥熟料的矿物成分组成
矿物成分 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5 实施例6 实施例7 实施例8
贝利特 19% 46% 43% 37% 38% 45% 39% 46%
无水硫铝酸钙 63% 27% 42% 32% 29% 28% 30% 35%
铁铝酸四钙 10% 18% 8% 7% 5% 6% 8% 1%
硫酸钙 4.7% 6% 5% 19% 20% 16% 20% 10%
游离氧化钙 0.3% 0.4% 0.2% 0.5% 5% 3% 1% 4%
混杂矿物 3% 2.6% 1.8% 4.5% 3% 2% 2% 4%
其中,实施例1~8中的粒化高炉矿渣激发剂的制备方法如下:将石膏和高贝利特硫铝酸盐水泥熟料共同粉磨至粉体的比表面积为380m2/kg~700m2/kg后,得到所述粒化高炉矿渣激发剂。
分别利用实施例1~8中提供的粒化高炉矿渣激发剂和粒化高炉矿渣制备高抗折超硫酸盐水泥,分别记为试验组1~8,其中粒化高炉矿渣激发剂与粒化高炉矿渣比例均为20:80,所使用的粒化高炉矿渣的性能、成分均相同且制备方法也相同。制备完成后,分别用试验组1~8中的高抗折超硫酸盐水泥做成水泥试块,分别测试每组水泥试块的各项性能并将测试结果列于表2。
实施例9~11提供的粒化高炉矿渣激发剂,均采用实施例6中提供的高贝利特硫铝酸盐水泥熟料,不同的是石膏与高贝利特硫铝酸盐水泥熟料的重量百分比不同;而实施例12~20提供的粒化高炉矿渣激发剂除了包括石膏与高贝利特硫铝酸盐水泥熟料外,还包括不同比例的矿物激发组分和/或促凝促强组分,其中实施例12~20也均采用实施例6中提供的高贝利特硫铝酸盐水泥熟料。具体石膏与高贝利特硫铝酸盐水泥熟料的比例列于表3。
表3实施例9~20中粒化高炉矿渣激发剂的组成
其中,实施例9~20中的粒化高炉矿渣激发剂的制备方法如下:将石膏、高贝利特硫铝酸盐水泥熟料、矿物激发组分和/或促凝促强组分共同粉磨至粉体的比表面积为400m2/kg~700m2/kg后,得到所述粒化高炉矿渣激发剂。
其中,实施例12采用的矿物激发组分为硅酸盐水泥,实施例14~20采用的矿物激发组分分别为:硅酸盐水泥、硅酸盐水泥熟料、钙矾石类膨胀剂、氧化钙类膨胀剂、钢渣、硅酸盐水泥-硅酸盐水泥熟料的组合、硅酸盐水泥-钙矾石类膨胀剂的组合、钙矾石类膨胀剂-电石渣的组合。实施例12~16中采用的促凝促强组分分别为:氢氧化锂、氢氧化锂-氢氧化钠的组合、氢氧化锂-氢氧化钙的组合、氢氧化钠-硫酸铝的组合、氢氧化锂-氢氧化钙-硫酸锂的组合、氢氧化钠-氢氧化钙-硫酸铝、氢氧化锂-氢氧化钙-硫酸铝-碳酸氢钠的组合,实施例18~20中采用的促凝促强组分分别为:氢氧化锂-硫酸锂的组合、氢氧化锂-氢氧化钠-氢氧化钾的组合、氢氧化钾碳酸钾-硫酸钠-碳酸氢钾-硅酸钠的组合。
对比例1
本对比例是一种粒化高炉矿渣激发剂,该粒化高炉矿渣激发剂中只使用石膏。
对比例2
本对比例是一种粒化高炉矿渣激发剂,该粒化高炉矿渣激发剂中只使用实施例6中提供的高贝利特硫铝酸盐水泥熟料。
对比例3
本对比例是一种粒化高炉矿渣激发剂,该粒化高炉矿渣激发剂中只使用硅酸盐水泥熟料和石膏。
对比例4
本对比例是一种粒化高炉矿渣激发剂,按重量百分比计包括石膏50%和实施例6中提供的高贝利特硫铝酸盐水泥熟料50%。
对比例5
本对比例是一种粒化高炉矿渣激发剂,按重量百分比计包括石膏50%、实施例6中提供的高贝利特硫铝酸盐水泥熟料48%和实施例12中的矿物激发组分2%。
对比例6
本对比例是一种粒化高炉矿渣激发剂,按重量百分比计包括石膏50%、实施例6中提供的高贝利特硫铝酸盐水泥熟料45%、实施例12中的矿物激发组分3%和实施例14中的促凝促强组分2%。
分别利用实施例9~20中提供的粒化高炉矿渣激发剂和粒化高炉矿渣制备高抗折超硫酸盐水泥,分别记为试验组9~20;再分别用对比例1~6中提供的粒化高炉矿渣激发剂和粒化高炉矿渣制备普通超硫酸盐水泥,分别记为对照组1~6;其中试验组9~20和对照组1~6中的粒化高炉矿渣激发剂与粒化高炉矿渣比例均为20:80,所使用的粒化高炉矿渣的性能、成分均相同且制备方法也相同。制备完成后,分别用试验组9~20的高抗折超硫酸盐水泥和对照组1~6中的普通超硫酸盐水泥做成水泥试块,分别测试每组水泥试块的各项性能并将测试结果列于表4。
表4试验组9~20和对照组1~6的水泥试块的各项性能测试结果
实施例21~25提供的粒化高炉矿渣激发剂,包括石膏、高贝利特硫铝酸盐水泥熟料和/或硫铝酸盐水泥熟料,以及任选地矿物激发组分和任选地促凝促强组分,不同之处在于各原料的重量百分比不同。其中实施例21~25所用的均为实施例6中提供的高贝利特硫铝酸盐水泥熟料。各原料的具体含量列于表5。
表5实施例21~25所用原料组成
激发剂组成 实施例21 实施例22 实施例23 实施例24 实施例25
石膏 77% 85% 75% 70% 77%
高贝利特硫铝酸盐水泥熟料 15% 0% 13% 11% 0%
硫铝酸盐水泥熟料 8% 15% 7% 7% 17%
矿物激发组分 0% 0% 4.5% 12% 4%
促凝促强组分 0% 0% 0.5% 0 2%
实施例26~30提供的粒化高炉矿渣激发剂,包括石膏、高贝利特硫铝酸盐水泥熟料和/或铝酸盐水泥熟料,任选地矿物激发组分和任选地促凝促强组分,不同之处在于各原料的重量百分比不同。其中实施例26~30所用的均为实施例6中提供的高贝利特硫铝酸盐水泥熟料。各原料的具体含量列于表6。
表6实施例26~30所用原料组成
激发剂组成 实施例26 实施例27 实施例28 实施例29 实施例30
石膏 80% 88% 76% 70% 83%
高贝利特硫铝酸盐水泥熟料 15% 0% 10% 15% 0%
铝酸盐水泥熟料 5% 12% 5% 6% 10%
矿物激发组分 0% 0% 5.5% 9% 5%
促凝促强组分 0% 0% 3.5% 0 2%
分别利用实施例21~30中提供的粒化高炉矿渣激发剂和粒化高炉矿渣制备高抗折超硫酸盐水泥,分别记为试验组21~30;其中试验组21~30中的粒化高炉矿渣激发剂与粒化高炉矿渣比例均为20:80,所使用的粒化高炉矿渣的性能、成分均相同且制备方法也相同。制备完成后,分别用试验组21~30中的高抗折超硫酸盐水泥做成水泥试块,分别测试每组水泥试块的各项性能并将测试结果列于表7。
表7试验组21~30的水泥试块的各项性能测试结果
实施例31~38提供的粒化高炉矿渣激发剂,采用相同比例的石膏和高贝利特硫铝酸盐水泥熟料,其中,按重量百分比计:石膏75%,高贝利特硫铝酸盐水泥熟料为25%,不同的是高贝利特硫铝酸盐水泥熟料中的化学组成不同,其中,化学组成中不可避免的包含一些混杂化学成分,混杂化学成分包括MgO、TiO2、Na2O或K2O中的任一种或至少两种的组合且混杂化学成分的重量百分比≤4%,具体化学组成列于表8。
表8实施例31~38中的高贝利特硫铝酸盐水泥熟料的化学组成
分别利用实施例31~38中提供的粒化高炉矿渣激发剂和粒化高炉矿渣制备高抗折超硫酸盐水泥,分别记为试验组31~38,其中粒化高炉矿渣激发剂与粒化高炉矿渣比例均为20:80,所使用的粒化高炉矿渣的性能、成分均相同且制备方法也相同。制备完成后,分别用试验组31~38中的高抗折超硫酸盐水泥做成水泥试块,分别测试每组水泥试块的各项性能并将测试结果列于表9。
表9试验组31~38水泥试块的各项性能测试结果
尽管已用具体实施例来说明和描述了本发明,然而应意识到,在不背离本发明的精神和范围的情况下可以作出许多其它的更改和修改。因此,这意味着在所附权利要求中包括属于本发明范围内的所有这些变化和修改。

Claims (12)

1.一种粒化高炉矿渣激发剂,其特征在于,按重量百分比计包括以下原料:石膏62%~95%和高贝利特硫铝酸盐水泥熟料5%~38%。
2.根据权利要求1所述的粒化高炉矿渣激发剂,其特征在于,按重量百分比计包括以下原料:石膏65%~90%和高贝利特硫铝酸盐水泥熟料10%~35%。
3.根据权利要求1或2所述的粒化高炉矿渣激发剂,其特征在于,所述高贝利特硫铝酸盐水泥熟料包括以下重量百分比的化学组成:氧化钙49%~54%、二氧化硅12.9%~17%、三氧化二铝12%~19%、三氧化二铁0.15%~3%和三氧化硫12%~18.5%。
4.根据权利要求1或2所述的粒化高炉矿渣激发剂,其特征在于,所述高贝利特硫铝酸盐水泥熟料包括以下矿物组成:贝利特、无水硫铝酸钙、铁铝酸四钙、硫酸钙和游离氧化钙;
优选地,所述高贝利特硫铝酸盐水泥熟料包括以下重量百分比的矿物组成:贝利特37%~49%、无水硫铝酸钙20%~37%、铁铝酸四钙0.4%~9%、硫酸钙6%~26%和游离氧化钙0.5%~4.6%。
5.根据权利要求1或2所述的粒化高炉矿渣激发剂,其特征在于,按重量百分比计包括0.25%~20%的矿物激发组分;
优选地,按重量百分比计包括0.5%~10%的矿物激发组分;
优选地,所述矿物激发组分包括硅酸盐水泥、硅酸盐水泥熟料、钙矾石类膨胀剂、氧化钙类膨胀剂、钢渣或电石渣中的任一种或至少两种的组合。
6.根据权利要求1或2所述的粒化高炉矿渣激发剂,其特征在于,按重量百分比计包括0.05%~15%的促凝促强组分;
优选地,按重量百分比计包括0.05%~8%的促凝促强组分;
优选地,所述促凝促强组分包括氢氧化锂、氯化锂、碳酸锂、硫酸锂、硅酸锂、氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙、氧化钙、硫酸钠、硫酸钾、硫酸铝、碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸钾、碳酸氢钾、氯化钠或硅酸钠中的任一种或至少两种的组合。
7.根据权利要求1或2所述的粒化高炉矿渣激发剂,其特征在于,所述石膏包括天然二水石膏、天然硬石膏、半水石膏、α型高强石膏、脱硫石膏、磷石膏或氟石膏中的任一种或至少两种的组合。
8.根据权利要求1-7任一项所述的粒化高炉矿渣激发剂,其特征在于,所述高贝利特硫铝酸盐水泥熟料由硫铝酸盐水泥熟料部分或全部替代;
其中,1重量份的高贝利特硫铝酸盐水泥熟料由0.5~1重量份的硫铝酸盐水泥熟料替代。
9.根据权利要求1-7任一项所述的粒化高炉矿渣激发剂,其特征在于,所述高贝利特硫铝酸盐水泥熟料由铝酸盐水泥熟料部分或全部替代;
其中,1重量份的高贝利特硫铝酸盐水泥熟料由0.2~0.5重量份的铝酸盐水泥熟料替代。
10.一种权利要求1~7任一项所述的粒化高炉矿渣激发剂的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:将石膏、高贝利特硫铝酸盐水泥熟料,任选地矿物激发组分以及任选地促凝促强组分共同粉磨后得到所述粒化高炉矿渣激发剂。
11.根据权利要求10所述的粒化高炉矿渣激发剂的制备方法,其特征在于,粉磨后得到的粒化高炉矿渣激发剂的比表面积为380m2/kg~700m2/kg。
12.一种权利要求1~9任一项所述的粒化高炉矿渣激发剂在制备水泥中的用途。
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