CN108545972A - 一种高强硫铝酸盐水泥及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种高强硫铝酸盐水泥及其制备方法，其各组分按重量百分比计为：硫铝酸盐水泥熟料75~85%、硅灰5~10%、石膏5~15%、增强组分0.5~5%、缓凝剂0~1%。所述的硫铝酸盐水泥熟料矿物组成中硫铝酸钙含量大于60%。所述的硅灰中SiO2含量大于85%。所述的石膏采用二水石膏或天然硬石膏。所述的增强组分由碳酸锂、氢氧化钙和硫酸铝制成,其中，碳酸锂、氢氧化钙、硫酸铝分别占高强硫铝酸盐水泥的重量百分比为0.2~1%、0.3~2%、0~2%。所述的缓凝剂为工业硼砂或硼酸。通过本发明，能够有效地调节硫铝酸盐水泥的凝结时间，满足实际工程的施工要求；该硫铝酸盐水泥的早期、后期强度均显著提高，具有抗冻、抗渗、耐侵蚀等优点，扩大了硫铝酸盐水泥的应用范围。

Description

一种高强硫铝酸盐水泥及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种高强硫铝酸盐水泥及其制备方法，属于建筑材料领域。
背景技术
硫铝酸盐水泥是以适当成分的石灰石、矾土、石膏为原料，经低温(1300～1350℃)煅烧而成的以无水硫铝酸钙和硅酸二钙为主要矿物组成的熟料，掺加适量石膏和混合材共同粉磨制成的水硬性胶凝材料。由于硫铝酸钙矿物水化活性高，早期能形成大量钙矾石(AFt)和铝胶(AH3)，因此，硫铝酸盐水泥具有快硬、早强、耐久性好等优良特性，广泛应用于冬季施工、预制构件、GRC制品、抗渗堵漏、抢修抢建、抗海水腐蚀工程以及道路快速修补工程等方面。
但是硫铝酸盐水泥水化速度快，凝结时间很短，初凝时间仅为30分钟左右，给施工作业带来了很大困难。在一些对早期(小时)强度要求较高的快速修补工程中，硫铝酸盐水泥已经难以满足早强要求，在一定程度上也限制了硫铝酸盐水泥的推广应用。为了满足实际工程的施工要求，需要研发一种高强硫铝酸盐水泥获得较高的早期强度。国内外已有通过掺加早强剂提高硫铝酸盐水泥早期强度的研究，但会导致水泥后期强度降低。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对现有技术的不足，提供一种高强硫铝酸盐水泥及其制备方法，使其获得较高的小时强度，并且保持后期强度不降低，从而促进硫铝酸盐水泥在工程技术上的推广应用。
本发明的目的是这样实现的，一种高强硫铝酸盐水泥，其特征是，其各组分按重量百分比计为：硫铝酸盐水泥熟料75～85％、硅灰5～10％、石膏5～15％、增强组分0.5～5％、缓凝剂0～1％。
所述的硫铝酸盐水泥熟料矿物组成中硫铝酸钙含量大于60％。
所述的硅灰中SiO2含量大于85％。
所述的石膏采用二水石膏或天然硬石膏。
所述的增强组分由碳酸锂、氢氧化钙和硫酸铝制成,其中，碳酸锂、氢氧化钙、硫酸铝分别占高强硫铝酸盐水泥的重量百分比为0.2～1％、0.3～2％、0～2％。
所述的缓凝剂为工业硼砂或硼酸。
一种高强硫铝酸盐水泥的制备方法，其特征在于，首先准备原料，原料包括硫铝酸盐水泥熟料、硅灰、石膏、增强组分、缓凝剂，铝酸盐水泥熟料、硅灰、石膏、增强组分、缓凝剂各质量百分比分别为75～85％、5～10％、5～15％、0.5～5％、0～1％；然后将准备好的原料经球磨机混匀、粉磨至细度为比表面积不小于350m2/kg，得到硫铝酸盐水泥。
本发明方生产制造容易、使用方便，通过本发明，本发明采用的技术方案是：一种高强硫铝酸盐水泥，其各组分按重量百分比计为：硫铝酸盐水泥熟料：75～85％；硅灰：5～10％；石膏：5～15％；增强组分：0.5～5％；缓凝剂：0～1％。
按上述方案，所述的硫铝酸盐水泥熟料矿物组成中硫铝酸钙含量大于60％。所述的硅灰SiO2含量大于85％。所述的石膏采用二水石膏或天然硬石膏。所述的增强组分由0.2～1％碳酸锂、0.3～2％氢氧化钙和0～2％硫酸铝制成，即，碳酸锂、氢氧化钙、硫酸铝分别占高强硫铝酸盐水泥的重量百分比为0.2～1％、0.3～2％、0～2％。所述的缓凝剂为工业硼砂或硼酸。将硫铝酸盐水泥熟料、硅灰、石膏、增强组分按比例配制，经球磨机混匀、粉磨至细度为比表面积不小于350m2/kg，得到硫铝酸盐水泥。
本发明的反应机理：硫铝酸盐水泥中硫铝酸钙矿物在石膏存在条件下，遇水后，迅速发生水化反应，生成大量钙矾石，提供水泥早期强度。增强组分中的碳酸锂、硫酸铝对钙矾石晶体的形成有促进作用，加速水泥早期水化，从而提高硫铝酸盐水泥的早期强度；硅灰中的活性二氧化硅，经增强组分中氢氧化钙的激发，发生火山灰反应，促进水泥结构变得更加密实，有利于水泥后期强度发展；硼砂或硼酸抑制针棒状钙矾石形成，可延缓水泥的凝结，同时硼砂、硼酸与碳酸锂复合有利于优化水泥浆体的孔结构，改善水泥浆体的和易性。通过增强组分、矿物掺合料和缓凝剂的协同作用，促进硫铝酸盐水泥水化早期生成大量钙矾石，使水泥获得较高的小时强度；促进水泥后期强度稳定增长，有效调控水泥凝结时间，扩大硫铝酸盐水泥的应用范围。
本发明生产工艺简单，实施方便，成本低廉；能够有效地调节硫铝酸盐水泥的凝结时间，满足实际工程的施工要求；该硫铝酸盐水泥的早期、后期强度均显著提高，具有抗冻、抗渗、耐侵蚀等优点，扩大了硫铝酸盐水泥的应用范围。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
实施例1：
一种高强硫铝酸盐水泥，各组分按重量百分比计为：
硫铝酸盐水泥熟料：76％，硅灰：9％，二水石膏：10％，增强组分：4.5％，缓凝剂：0.5％；其中，所述的增强组分由1％碳酸锂、2％氢氧化钙和1.5％硫酸铝制成，即，碳酸锂、氢氧化钙、硫酸铝分别占高强硫铝酸盐水泥的重量百分比为1％、2％、1.5％。按照上述预定质量百分比称取各组分原料，混合均匀后共同粉磨至细度为比表面积360m2/kg，制成水泥成品。根据国标GB/T1346-2011《水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法》、GB/T17671-1999《水泥强度检验方法》对水泥凝结时间、胶砂试件强度进行测试，经测定水泥初凝时间24min，终凝时间35min，3h强度16.7MPa，1d强度35.9MPa，3d强度45.2MPa，28d强度50.7MPa。
实施例2：
一种高强硫铝酸盐水泥，各组分按重量百分比计为：
硫铝酸盐水泥熟料：80％，硅灰：5％，二水石膏：12％，增强组分：2.3％，缓凝剂：0.7％；其中，所述的增强组分由0.5％碳酸锂、1％氢氧化钙和0.8％硫酸铝制成，即，碳酸锂、氢氧化钙、硫酸铝分别占高强硫铝酸盐水泥的重量百分比为0.5％、1％、0.8％。按照上述预定质量百分比称取各组分原料，混合均匀后共同粉磨至细度为比表面积378m2/kg，制成水泥成品。根据国标GB/T1346-2011《水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法》、GB/T17671-1999《水泥强度检验方法》对水泥凝结时间、胶砂试件强度进行测试，经测定水泥初凝时间32min，终凝时间43min，3h强度19.2MPa，1d强度39.4MPa，3d强度49.2MPa，28d强度55.3MPa。
实施例3：
一种高强硫铝酸盐水泥，各组分按重量百分比计为：
硫铝酸盐水泥熟料：84％，硅灰：5％，二水石膏：7％，增强组分：3.2％，缓凝剂：0.8％；其中，所述的增强组分由1％碳酸锂、2％氢氧化钙和1.2％硫酸铝制成，即，碳酸锂、氢氧化钙、硫酸铝分别占高强硫铝酸盐水泥的重量百分比为1、2％、1.2％。按照上述预定质量百分比称取各组分原料，混合均匀后共同粉磨至细度为比表面积385m2/kg，制成水泥成品。根据国标GB/T1346-2011《水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法》、GB/T17671-1999《水泥强度检验方法》对水泥凝结时间、胶砂试件强度进行测试，经测定水泥初凝时间40min，终凝时间54min，3h强度22.3MPa，1d强度41.5MPa，3d强度53.6MPa，28d强度60.8MPa。
对比例为相同硫铝酸盐水泥熟料配制的42.5快硬硫铝酸盐水泥，根据国标GB/T1346-2011《水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法》、GB/T17671-1999《水泥强度检验方法》对水泥凝结时间、胶砂试件强度进行测试，经测定水泥初凝时间15min，终凝时间24min，3h强度12.5MPa，1d强度33.7MPa，3d强度42.8MPa，28d强度44.2MPa。
相关性能测试结果如下表所示：
表1
从表1中可以看出，与对比组相比，硫铝酸盐水泥3h、1d、3d、28d抗压强度均有显著提高，硅灰和增强组分的加入明显提高了水泥的早期、后期强度。

Claims (7)

1.一种高强硫铝酸盐水泥，其特征是，其各组分按重量百分比计为：硫铝酸盐水泥熟料75~85%、硅灰5~10%、石膏5~15%、增强组分0.5~5%、缓凝剂0~1%。
2.根据权利要求1所述的一种高强硫铝酸盐水泥，其特征在于，所述的硫铝酸盐水泥熟料矿物组成中硫铝酸钙含量大于60%。
3.根据权利要求1所述的一种高强硫铝酸盐水泥，其特征在于，所述的硅灰中SiO2含量大于85%。
4.根据权利要求1所述的一种高强硫铝酸盐水泥，其特征在于，所述的石膏采用二水石膏或天然硬石膏。
5.根据权利要求1所述的一种高强硫铝酸盐水泥，其特征在于，所述的增强组分由碳酸锂、氢氧化钙和硫酸铝制成,其中，碳酸锂、氢氧化钙、硫酸铝分别占高强硫铝酸盐水泥的重量百分比为0.2~1%、0.3~2%、0~2%。
6.根据权利要求1所述的一种高强硫铝酸盐水泥，其特征在于，所述的缓凝剂为工业硼砂或硼酸。
7.根据权利要求1~6中任一项所述的一种高强硫铝酸盐水泥的制备方法，其特征在于，首先准备原料，原料包括硫铝酸盐水泥熟料、硅灰、石膏、增强组分、缓凝剂，铝酸盐水泥熟料、硅灰、石膏、增强组分、缓凝剂各质量百分比分别为75~85%、5~10%、5~15%、0.5~5%、0~1%；然后将准备好的原料经球磨机混匀、粉磨至细度为比表面积不小于350m2/kg，得到硫铝酸盐水泥。
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