CN109734340A - 一种低热高抗蚀硅酸盐水泥及其制备方法 - Google Patents

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王发洲
张克昌
杨露
饶美娟
胡曙光
黄啸
张文芹
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Abstract

本发明公开了一种低热高抗蚀硅酸盐水泥及其制备方法。其原料按重量份数计如下：石灰石62‑80份，电石渣0‑20份，粘土4‑10份，炉渣2‑5份，硫酸渣或铜渣2‑6份，铅锌矿3‑5份，磷灰石或氯盐渣3‑5份，活化剂1‑3份，矿化剂1‑3份，稳定剂0.1‑4份。包括以下步骤：将各原料粉磨后输送进均化库进行均化；输送至悬浮预热器和分解炉，分解炉的温度为850‑870℃；转入回转窑进行煅烧，其中，窑体转速为3.2‑3.5rpm，篦冷机推杆速度为9‑17次/min，煅烧温度为1250‑1350℃。本发明28天抗压强度不低于50Mpa；90天抗压强度不低于70Mpa，7天水化热不高于210kJ/kg，28天干燥收缩率小于0.04％，抗氯离子扩散系数小于0.85×10‑12m2/s。

Description

一种低热高抗蚀硅酸盐水泥及其制备方法
技术领域
本发明属于材料技术领域，具体涉及一种低热高抗蚀硅酸盐水泥及其制备方法。
背景技术
水泥工业是资源和能源消耗高、环境污染比较严重的产业，必须坚持循环经济和可持续发展，走新型工业化发展道路，厉行资源节约，保护生态环境，是水泥工业发展的必然选择硅酸盐水泥的主要矿相为C3S,C2S,C3A和C4AF；其主要水化产物如氢氧化钙、水化硫铝酸钙、C-S-H凝胶等在侵蚀环境中具有热力学不稳定性的特征，易受到侵蚀离子的侵蚀，导致侵蚀破坏，引起构件的耐受性的问题。面对在恶劣环境下的侵蚀问题，研究者们提出了延长水泥基材料寿命的方法，主要包括掺加活性掺合料，调整矿相以及添加一些功能矿相等措施。矿物掺合料的添加主要是通过掺加粉煤灰、矿粉、硅灰等矿物的火山灰效应来增加水泥基材料的致密度，降低氯离子的传输。调整矿相主要是通过调控C3S和C3A含量，减少水化硫铝酸钙和氢氧化钙等水化产物的生成量，提高抗硫酸盐和镁盐侵蚀性能。但是以上方法同样存在局限性，掺合料的加入虽然可以改善氯离子的侵蚀问题，但是仍然存在诸多问题，如易受到原材料的地域和组成、与外加剂的相容性、施工工艺等因素影响，具有较大的局限性，同时一些掺合料对水泥基材料耐久性的改善效果也存在争议，例如高铝掺合料对抗硫酸盐侵蚀不利，粉煤灰等掺合料将显著降低水泥基材料的早期强度，对于施工不利。
现有的海工水泥用胶凝材料均是采用水泥加混合材的方式制备，这种方法通常会由于混合材的来源不同、品质不同以及与外加剂的兼容性的问题，很大程度上影响水泥或胶凝材料的稳定性，进而对其耐久性及长期安全使用。
国内大量研究和专利基于上述两个思路改善水泥和混凝土的抗侵蚀性能，例如专利《一种用于海洋工程钢筋混凝土结构的复掺矿物掺合料》、《一种含有矿物掺合料的高性能泵送混凝土》、《混凝土用矿物掺合料Ⅱ级复合粉煤灰及其制作方法》、《一种掺加改性偏高岭土的海工水泥》、《抗侵蚀低钙硅酸盐水泥及其制备方法》等以粉煤灰、废渣、偏高岭土、尾矿等活性掺合料大比例取代水泥的方式，提高混凝土的抗侵蚀性能；专利《抗侵蚀低钙硅酸盐水泥及其制备方法》通过提高水泥中贝利特含量，降低铝酸三钙含量来提升其抗离子侵蚀性能，但不利于早期强度的发挥。
发明内容
本发明目的在于提供一种低热高抗蚀硅酸盐水泥及其制备方法，该水泥不仅具有合成温度低、高抗蚀性能，而且具有低水化热、优异的体积稳定性的特点。
为达到上述目的采用技术方案如下：
一种低热高抗蚀硅酸盐水泥，其原料按重量份数计如下：
石灰石62-80份，电石渣0-20份，粘土4-10份，炉渣2-5份，硫酸渣或铜渣2-6份，铅锌矿3-5份，磷灰石或氯盐渣3-5份，活化剂1-3份，矿化剂1-3份，稳定剂0.1-4份。
按上述方案，所述低热高抗蚀硅酸盐水泥的孰料矿物组分包括C3S、C2S、C3A、C4AF，其组成按质量百分数为C3S 35％-45％、C2S 30％-45％、C3A2％-4％、C4AF 18％-25％。
按上述方案，所述炉渣为锅炉炉渣，其中二氧化硅含量高于48％。
按上述方案，所述矿化剂成分包含SO3、P2O5、Cl-1,CaF2中的一种或者几种。
按上述方案，所述活化剂为闪锌矿、V2O5、MnO2、TiO2中的一种或者几种。
按上述方案，所述稳定剂为石膏、铜渣、钢渣，锌矿渣中的一种或者几种
上述低热高抗蚀硅酸盐水泥的制备方法，包括以下步骤：
1)将各原料粉磨后输送进均化库进行均化；
2)输送至悬浮预热器和分解炉，分解炉的温度为850-870℃；
3)转入回转窑进行煅烧，其中，窑体转速为3.2-3.5rpm，篦冷机推杆速度为9-17次/min，煅烧温度为1250-1350℃。
本发明与现有技术相比有如下优点：
本发明低热高抗蚀硅酸盐水泥及其低温合成技术，主要通过提高铁相含量、降低硅酸三钙含量、引入稳定剂和活化剂的手段实现低温合成、低热、高抗侵蚀的目的，同时还具有优异的抗冲刷性能、干缩率低，后期强度高的特点，在近海、远海以及西部严酷环境下使用，可以显著提升工程的服役寿命，缩短养护时间，提高施工效率，降低施工成本。
本发明可直接用于构件和制品工程中，由于混凝土生产中不需要在进行掺合料等混合搭配，从而有效解决掺合料的相容性、工程质量的稳定性问题。因混凝土原材料存储、计量更为简化，生产质量易于控制，可显著提高工程质量。
本发明利用矿相的调整，掺加活化剂、矿化剂的方式降低烧成温度，比普通硅酸盐水泥烧成温度(1450℃)降低约100-150℃，显著降低能耗。
本发明新型水泥因其体积稳定性好、低热、后期强度高的特点，不但适用于复杂工况下现场浇筑施工，而且适用于各类型预制构件，制品生产。
本发明28天抗压强度不低于50Mpa；90天抗压强度不低于70Mpa，7天水化热不高于210kJ/kg，28天干燥收缩率小于0.04％，抗氯离子扩散系数小于0.85×10-12m2/s。
具体实施方式
以下实施例进一步阐释本发明的技术方案，但不作为对本发明保护范围的限制。
实施例1
石灰石65.53份，粘土20.57份，炉渣5.08份，矿化剂(CaF2与P2O5混合)2.5份，稳定剂(钢渣与锌矿渣混合)3.5份，活化剂(闪锌矿与V2O5混合)2.28份。
1)将各原料粉磨后输送进均化库进行均化；
2)输送至悬浮预热器和分解炉，分解炉的温度为850-870℃；
3)转入回转窑进行煅烧，其中，窑体转速为3.2-3.5rpm，篦冷机推杆速度为9-17次/min，煅烧温度为1250℃。
按GB/T 1346-2011标准测定水泥的凝结时间；按GB/T17671-1999标准测试28天和90 天强度；按照JC/T1086测定氯离子扩散系数，按照GB/T 749-2008测定抗蚀系数；按照GB/T 12959-2008测定其7天水化热；按照JC/T 603-2004标准测试其28天干缩率，其性能测试结果见表1。
实施例2
石灰石67.53份，粘土23.57份，炉渣3.08份，矿化剂(CaF2与SO3混合)2.5份，稳定剂(石膏与锌矿渣混合)1.5份，活化剂(闪锌矿与MnO2混合)1.82份。
1)将各原料粉磨后输送进均化库进行均化；
2)输送至悬浮预热器和分解炉，分解炉的温度为850-870℃；
3)转入回转窑进行煅烧，其中，窑体转速为3.2-3.5rpm，篦冷机推杆速度为9-17次/min，煅烧温度为1275℃。
按GB/T 1346-2011标准测定水泥的凝结时间；按GB/T17671-1999标准测试28天和90 天强度；按照JC/T1086测定氯离子扩散系数，按照GB/T 749-2008测定抗蚀系数；按照GB/T 12959-2008测定其7天水化热；按照JC/T 603-2004标准测试其28天干缩率，其性能测试结果见表1。
实施例3
石灰石66.43份，粘土21.57份，炉渣3.08份，矿化剂(CaF2与CaCl2混合)3份，稳定剂(石膏与铜渣混合)3.5份，活化剂(闪锌矿与MnO2混合)2.42份。
1)将各原料粉磨后输送进均化库进行均化；
2)输送至悬浮预热器和分解炉，分解炉的温度为850-870℃；
3)转入回转窑进行煅烧，其中，窑体转速为3.2-3.5rpm，篦冷机推杆速度为9-17次/min，煅烧温度为1325℃。
按GB/T 1346-2011标准测定水泥的凝结时间；按GB/T17671-1999标准测试28天和90 天强度；按照JC/T1086测定氯离子扩散系数，按照GB/T 749-2008测定抗蚀系数；按照GB/T 12959-2008测定其7天水化热；按照JC/T 603-2004标准测试其28天干缩率，其性能测试结果见表1。
实例4
石灰石69.76份，粘土18.92份，炉渣4.08份，矿化剂(CaF2、P2O5与CaCl2混合)1.8份，稳定剂(石膏、钢渣与铜渣混合)2.8份，活化剂(闪锌矿、MnO2与TiO2混合)2.64 份。
1)将各原料粉磨后输送进均化库进行均化；
2)输送至悬浮预热器和分解炉，分解炉的温度为850-870℃；
3)转入回转窑进行煅烧，其中，窑体转速为3.2-3.5rpm，篦冷机推杆速度为9-17次/min，煅烧温度为1350℃。
按GB/T 1346-2011标准测定水泥的凝结时间；按GB/T17671-1999标准测试28天和90 天强度；按照JC/T1086测定氯离子扩散系数，按照GB/T 749-2008测定抗蚀系数；按照GB/T 12959-2008测定其7天水化热；按照JC/T 603-2004标准测试其28天干缩率，其性能测试结果见表1。
表1低热、高抗蚀水泥性能

Claims (7)

1.一种低热高抗蚀硅酸盐水泥，其特征在于原料按重量份数计如下：
石灰石62-80份，电石渣0-20份，粘土4-10份，炉渣2-5份，硫酸渣或铜渣2-6份，铅锌矿3-5份，磷灰石或氯盐渣3-5份，活化剂1-3份，矿化剂1-3份，稳定剂0.1-4份。
2.如权利要求1所述低热高抗蚀硅酸盐水泥，其特征在于所述低热高抗蚀硅酸盐水泥的孰料矿物组分包括C3S、C2S、C3A、C4AF，其组成按质量百分数为C3S 35％-45％、C2S 30％-45％、C3A 2％-4％、C4AF 18％-25％。
3.如权利要求1所述低热高抗蚀硅酸盐水泥，其特征在于所述炉渣为锅炉炉渣，其中二氧化硅含量高于48％。
4.如权利要求1所述低热高抗蚀硅酸盐水泥，其特征在于所述矿化剂成分包含SO3、P2O5、Cl-1,CaF2中的一种或者几种。
5.如权利要求1所述低热高抗蚀硅酸盐水泥，其特征在于所述活化剂为闪锌矿、V2O5、MnO2、TiO2中的一种或者几种。
6.如权利要求1所述低热高抗蚀硅酸盐水泥，其特征在于所述稳定剂为石膏、铜渣、钢渣，锌矿渣中的一种或者几种。
7.权利要求1-6任一项所述低热高抗蚀硅酸盐水泥的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
1)将各原料粉磨后输送进均化库进行均化；
2)输送至悬浮预热器和分解炉，分解炉的温度为850-870℃；
3)转入回转窑进行煅烧，其中，窑体转速为3.2-3.5rpm，篦冷机推杆速度为9-17次/min，煅烧温度为1250-1350℃。
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