CN115259701A - 一种高抗硫硅酸盐水泥熟料、水泥及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种高抗硫硅酸盐水泥熟料、水泥及其应用。所述水泥熟料包括C3S 45～65％、C2S 15～35％、C3A 0～5％、高铁铝比铁相C6AF2 7～23％。所述高抗硫硅酸盐水泥包括所述高抗硫硅酸盐水泥熟料、二水硫酸钙、纳米氢氧化铁凝胶。本发明的高抗硫硅酸盐水泥通过高铁铝比铁相C6AF2显著提高了硅酸盐水泥的抗硫酸盐侵蚀能力。另外，本发明的高抗硫硅酸盐水泥中的纳米氢氧化铁凝胶有利于铁胶的成核，从而形成更多的铁胶填充硬化水泥体内部的孔隙，提高了水泥水化致密度和抗侵蚀能力。试验显示，与含有相同含量的C4AF的普通硅酸盐水泥中相比，本发明的高抗硫硅酸盐水泥的抗硫酸盐侵蚀能力远超普通硅酸盐水泥。

Description

一种高抗硫硅酸盐水泥熟料、水泥及其应用
技术领域
本发明涉及硫硅酸盐水泥技术领域，具体涉及一种高抗硫硅酸盐水泥熟料、水泥及其应用。
背景技术
公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
普通硅酸盐水泥是硫酸盐环境中使用最多的胶凝材料，但是普通硅酸盐水泥存在着抗硫酸盐侵蚀性能差的问题，因此需要改善硅酸盐水泥的抗硫酸盐侵蚀性能，使其能够更广泛地应用到硫酸盐环境中。现有技术在硅酸盐水泥熟料中设计高含量的铁铝酸四钙(C4AF)，含量在18～35％，这可能会导致熟料生产过程中窑结皮、熟料结大块等问题产生。还有研究人员采用制备高铁相重构钢渣微粉(矿物主要为C4AF)与普通硅酸盐水泥熟料复合制备成水泥，提高了抗硫酸盐侵蚀性能，但钢渣化学组分复杂，且分相制备后将消耗大量能源。除此之外，现有技术多采用矿物掺合料提高硅酸盐水泥的抗硫酸盐侵蚀性能，但矿物掺合料的加入会使硅酸盐水泥的强度下降，使水泥不适用于某些特定情况。
发明内容
本发明提供一种高抗硫硅酸盐水泥熟料、水泥及其制备方法与应用。本发明通过在硅酸盐水泥熟料中设计高铁铝比铁相，并使高抗硫硅酸盐水泥熟料与纳米氢氧化铁凝胶复合协同，有效改善了水泥的抗硫酸盐侵蚀性能。为实现上述目的，本发明如下所述的技术方案。
第一方面，本发明提供一种高抗硫硅酸盐水泥熟料，以质量百分数计，该水泥熟料包括：C3S 35～60％、C2S 15～35％、C3A 0～7％、高铁铝比铁相C6AF2(C2Al0.33Fe0.67O5)10～23％。
进一步地，所述水泥熟料是由包括以下重量份的组分煅烧而成：氧化钙62～92份、二氧化硅1～29份、氧化铝0.1～10份、氧化铁0.1～10份。
进一步地，所述煅烧工艺包括：首先在270min～284min内升温至1350℃～1420℃，然后在该温度下保温30min～40min。
第二方面，本发明提供一种高抗硫硅酸盐水泥，其包括所述高抗硫硅酸盐水泥熟料、二水硫酸钙、纳米氢氧化铁凝胶。
进一步地，所述二水硫酸钙掺量为高抗硫硅酸盐水泥熟料质量的3％～5.3％。
进一步地，所述纳米氢氧化铁凝胶掺量为高抗硫硅酸盐水泥熟料质量的0.05～0.5％。优选地，所述纳米氢氧化铁凝胶的平均粒径小于100nm，更优选为10～50nm。
进一步地，所述纳米氢氧化铁凝胶是由氢氧化钠与铁盐在分散剂的螯合作用与分散作用下反应而成的凝胶。
进一步地，所述纳米氢氧化铁凝胶的制备方法包括：将铁盐溶液、碱液、改性分散剂形成的反应液在超声搅拌条件下反应，即得。所述改性分散剂为三乙醇胺、磷酸二氢钾、磷酸一氢钠和水形成的混合液，该混合液中三乙醇胺的体积浓度为7ml/L～13ml/L、磷酸二氢钾、磷酸一氢钠的摩尔浓度均为0.05M～0.1M。
本发明的这种改性分散剂可以有效降低氢氧化铁凝胶的晶核大小，形成纳米级的氢氧化铁凝胶。三乙醇胺可使形成的纳米氢氧化铁凝胶不易团聚，抑制晶核长大，形成稳定的悬浮液；此外三乙醇胺溶液还作为纳米氢氧化铁凝胶提供晶核，促进纳米氢氧化铁凝胶的形成。所述磷酸二氢钾与磷酸一氢钠使改性分散剂体系整体呈弱酸性，防止纳米氢氧化铁凝胶由于快速生成导致晶核过大的问题产生。
可选地，所述铁盐包括：硝酸铁、氯化铁、硫酸铁、溴化铁、碘化铁、氟化铁、硝酸亚铁、醋酸亚铁等中的至少一种。
可选地，所述碱液包括：氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液、氢氧化钙溶液、氢氧化钡溶液、氨水等中的至少一种。
可选地，以Fe3+：OH-计，所述铁盐溶液和碱液的摩尔比范围为1：2～4。应当理解的是，所述Fe3+、OH-分别由所述铁盐、碱液提供。
可选地，所述反应液中Fe3+、OH-的摩尔浓度范围分别为1M～6M、1M～6M，也可以根据实际需要选择其他适合的浓度。
可选地，所述超声搅拌功率为300W～600W，所述反应时间范围为10min～30min。在超声搅拌条件下有助于所述铁盐、碱液充分分散在分散剂中，有利于形成纳米态的所述氢氧化铁凝胶。
进一步地，所述反应在冰水浴中进行，即在反应过程中尽可能保持分散剂处于低温状态，有助于降低生成的氢氧化铁凝胶的晶核尺寸。
第三方面，本发明提供所述高抗硫硅酸盐水泥的制备方法，包括：将所述高抗硫硅酸盐水泥熟料、二水硫酸钙、纳米氢氧化铁凝胶混合均匀，即得。
第四方面，本发明提供所述高抗硫硅酸盐水泥熟料、高抗硫硅酸盐水泥在建筑、桥梁、公路、隧道等领域中的应用。
相较于现有技术，本发明至少具有以下方面的有益效果：
(1)本发明的高抗硫硅酸盐水泥通过高铁铝比铁相C6AF2显著提高了硅酸盐水泥的抗硫酸盐侵蚀能力。其原因在于：第一，这种高铁铝比铁相在水化后能够产生具有更高抗硫酸盐侵蚀性能的含铁水石榴石(C3(A,F)H6)，这种水石榴石与SO4 2-接触后会生成含铁钙矾石，一方面实现了游离SO4 2-的固化，消除SO4 2-的腐蚀性。另一方面，与传统C4AF产生的钙矾石相比，由所述含铁水石榴石转变而成的含铁钙矾石能够更好地填充硬化水泥浆体内部的孔隙，这是因为这种含铁钙矾石的形貌为杆状或棒状，而不是C4AF产生的细长针状的钙矾石。第二，硫酸盐环境会导致硬化水泥浆体中的产物AFm向AFt转变，这种转变会导致产物形貌由层状转变为针棒状的钙矾石，体积膨胀，造成水泥性能下降。为了克服上述问题，本发明在水泥熟料中加入了特殊组成的高铁铝比铁相C6AF2，由于这种高铁铝比铁相具有更低的溶解度积与更低的吉布斯自由能，生成的含铁钙矾石则能够很好地抑制上述的不利转变，具有更好的稳定性，提高高抗硫硅酸盐水泥的抗硫酸盐侵蚀性能。
(2)本发明发现，本发明的高抗硫硅酸盐水泥中的纳米氢氧化铁凝胶的加入降低了水泥浆体内部的成核势垒，有利于铁胶(FH3)与含铁水石榴石(C3(A,F)H6)的成核，从而形成更多的FH3与含铁钙矾石填充硬化水泥体内部的孔隙，提高了水泥水化致密度和抗侵蚀能力。此外，所述纳米氢氧化铁凝胶还在水泥体系中引入了大量Fe3+离子，进一步提升了所述含铁钙矾石的稳定性，抑制了AFt向AFm的转变，从而能够更好地提高本发明中高抗硫硅酸盐水泥的抗硫酸盐侵蚀性能。
(3)试验显示，与含有相同含量的C4AF的普通硅酸盐水泥中相比，本发明的高抗硫硅酸盐水泥的抗硫酸盐侵蚀能力远超普通硅酸盐水泥。另外，本发明的含高铁铝比铁相的高抗硫硅酸盐水泥与现有普通硅酸盐水泥相比，降低了熟料生产的煅烧温度，从而降低了水泥生产的成本与能耗，有效的降低了二氧化碳排放，有助于促进水泥这一高能耗、高污染产业的节能、减排、降耗。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。以下，结合附图来详细说明本发明的实施方案，其中：
图1是下列实施例1制备的高抗硫硅酸盐水泥熟料的XRD测试图。
图2是下列实施例2制备的高抗硫硅酸盐水泥熟料的XRD测试图。
图3是下列实施例制备的高抗硫硅酸盐水泥试样的效果图。其中，从左向右依次对应实施例1～10。
图4是下列实施例1制备的高抗硫硅酸盐水泥试样的线膨胀率测试效果图。其中，左图为该试样未经处理的原始状态，右图为该试样经过浸泡处理后的状态。
图5是下列实施例2制备的高抗硫硅酸盐水泥试样的线膨胀率测试效果图。其中，左图为该试样未经处理的原始状态，右图为该试样经过浸泡处理后的状态。
具体实施方式
下面结合具体实施例进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件或按照制造厂商所建议的条件。
除非另行定义，文中所使用的所有专业与科学用语与本领域熟练人员所熟悉的意义相同。本发明所使用的试剂或原料均可通过常规途径购买获得，如无特殊说明，本发明所使用的试剂或原料均按照本领域常规方式使用或者按照产品说明书使用。此外，任何与所记载内容相似或均等的方法及材料皆可应用于本发明方法中。文中所述的较佳实施方法与材料仅作示范之用。
实施例1
1、一种高抗硫硅酸盐水泥熟料的制备方法，包括如下步骤：
(1)根据所述熟料的矿物组成：C3S 53wt.％、C2S 27wt.％、C3A 4wt.％、C6AF216wt.％，准确称取以下重量份的原料：氧化钙粉末66.22份、二氧化硅粉末23.37份、氧化铝粉末3.66份、氧化铁粉末6.75份。
(2)将步骤的各原料经过湿法混合后烘干，然后加入7wt.％的水机械搅拌混合均匀后压制成直径为60mm、厚度约为8mm的圆饼。
(3)将所述圆饼在高温炉中在280分钟内从室温升至1400℃，然后保温30min进行煅烧。完成后立刻从高温炉中取出煅烧产物，在空气中通风急冷至室温，得到高抗硫硅酸盐水泥熟料，其XRD测试结果如图1所示，其进一步的分析结果显示所述熟料中的含有C2Al0.33Fe0.67O5矿物相(简写为C6AF2)。
2、一种纳米氢氧化铁凝胶的制备方法，包括如下步骤：
(i)在500r/min的搅拌状态下，将硝酸铁粉末加入到去离子水中，配制得到100ml浓度为3M硝酸铁溶液，备用。
(ii)在搅拌状态下，将氢氧化钠粉末加入到去离子水中，配制得到600ml浓度为2M氢氧化钠溶液，备用。
(iii)利用超声波细胞破碎机进行超声搅拌，在功率为100W的超声搅拌状态下，将100ml三乙醇胺、0.2ml浓度为1/15M的磷酸二氢钾溶液、19.80ml浓度为1/15M的磷酸一氢钠加入到180ml去离子水溶液中，得到改性分散剂，将分散剂装入容器中后放入低温操作箱中4℃低温静置，以备后用。
(iv)在功率为500W的超声搅拌下，将所述硝酸铁溶液与氢氧化钠溶液按照1：3的摩尔比缓慢加入到装有所述分散剂的容器中进行反应，完成后到纳米氢氧化铁凝胶。经检测，本实施例得到的纳米氢氧化铁凝胶的粒径在10～50nm之间。
3、一种高抗硫硅酸盐水泥的制备方法，包括如下步骤：
将本实施例制备的高抗硫硅酸盐水泥熟料、纳米氢氧化铁凝胶以及二水硫酸钙混合后搅拌均匀，即得粒径小于75μm的高抗硫硅酸盐水泥。其中，所述纳米氢氧化铁凝胶的掺量为高抗硫硅酸盐水泥熟料质量的0.1％，所述二水硫酸钙的掺量为高抗硫硅酸盐水泥熟料质量的5％。
将本实施例得到的高抗硫硅酸盐水泥制成标准试样，按照GB/T748-2005标准对该试样浸泡处理后(参考图3)进行抗硫酸盐侵蚀系数测试，结果显示：该高抗硫硅酸盐水泥的14d线膨胀率为0.016％，完全满足上述标准的规定。
进一步地，在所述14天的基础上继续测试该高抗硫硅酸盐水泥的60d线膨胀率为0.0396％(如图4所示)。可以看出，在测试时间远超标准规定的14d的情况下，线膨胀率仍然低于标准的规定值0.04％，说明本实施例制备的高抗硫硅酸盐水泥具有优异的抗硫酸盐侵蚀性能。
实施例2
1、一种高抗硫硅酸盐水泥熟料的制备方法，包括如下步骤：
(1)根据所述熟料的矿物组成：C3S 60wt.％、C2S 24wt.％、C3A 4wt.％、C6AF212wt.％，准确称取以下重量份的原料：氧化钙粉末67.65份、二氧化硅粉末24.16份、氧化铝粉末3.13份、氧化铁粉末5.07份。
(2)将步骤的各原料经过湿法混合后烘干，然后加入7wt.％的水机械搅拌混合均匀后压制成直径为60mm、厚度约为8mm的圆饼。
(3)将所述圆饼在高温炉中在280分钟内从室温升至1400℃，然后保温30min进行煅烧。完成后立刻从高温炉中取出煅烧产物，在空气中通风急冷至室温，得到高抗硫硅酸盐水泥熟料，其XRD测试结果如图2所示，其进一步的分析结果显示所述熟料中的含有C2Al0.33Fe0.67O5矿物相(简写为C6AF2)。
2、一种纳米氢氧化铁凝胶的制备方法，包括如下步骤：
(i)在500r/min的搅拌状态下，将硝酸铁粉末加入到去离子水中，配制得到300ml浓度为1M硝酸铁溶液，备用。
(ii)在搅拌状态下，将氢氧化钠粉末加入到去离子水中，配制得到167ml浓度为6M氢氧化钠溶液，备用。
(iii)利用超声波细胞破碎机进行超声搅拌，在功率为300W的超声搅拌状态下，将87.7ml三乙醇胺、0.2ml浓度为1/20M的磷酸二氢钾溶液、19.80ml浓度为1/20M的磷酸一氢钠加入到100ml去离子水溶液中，得到改性分散剂，将分散剂装入容器中后放入低温操作箱中4℃低温静置，以备后用。
(iv)在功率为600W的超声搅拌下，将所述硝酸铁溶液与氢氧化钠溶液按照1：4的摩尔比在10min内加入到装有所述分散剂的容器中进行反应，完成后到纳米氢氧化铁凝胶。经检测，本实施例得到的纳米氢氧化铁凝胶的粒径在10～50nm之间。
3、一种高抗硫硅酸盐水泥的制备方法，包括如下步骤：
将本实施例制备的高抗硫硅酸盐水泥熟料、纳米氢氧化铁凝胶以及二水硫酸钙混合后搅拌均匀，即得粒径小于75μm的高抗硫硅酸盐水泥。其中，所述纳米氢氧化铁凝胶的掺量为高抗硫硅酸盐水泥熟料质量的0.05％，所述二水硫酸钙的掺量为高抗硫硅酸盐水泥熟料质量的3％。
将本实施例得到的高抗硫硅酸盐水泥制成标准试样，按照GB/T748-2005标准对该试样浸泡处理后(参考图3)进行抗硫酸盐侵蚀系数测试，结果显示：该高抗硫硅酸盐水泥的14d线膨胀率为0.011％，完全满足上述标准的规定。
进一步地，在所述14天的基础上继续测试该高抗硫硅酸盐水泥的60d线膨胀率为0.0264％(如图5所示)。可以看出，在测试时间远超标准规定的14d的情况下，线膨胀率仍然低于标准的规定值0.04％，说明本实施例制备的高抗硫硅酸盐水泥具有优异的抗硫酸盐侵蚀性能。
实施例3
1、一种高抗硫硅酸盐水泥熟料的制备方法，包括如下步骤：
(1)根据所述熟料的矿物组成：C3S 35wt.％、C2S 35wt.％、C3A 7wt.％、C6AF223wt.％，准确称取以下重量份的原料：氧化钙粉末63.13份、二氧化硅粉末21.42份、氧化铝粉末5.74份、氧化铁粉末9.71份。
(2)将步骤的各原料经过湿法混合后烘干，然后加入7wt.％的水机械搅拌混合均匀后压制成直径为60mm、厚度约为8mm的圆饼。
(3)将所述圆饼在高温炉中在280分钟内从室温升至1400℃，然后保温30min进行煅烧。完成后立刻从高温炉中取出煅烧产物，在空气中通风急冷至室温，得到高抗硫硅酸盐水泥熟料。
2、一种纳米氢氧化铁凝胶的制备方法，包括如下步骤：
(i)在500r/min的搅拌状态下，将硝酸铁粉末加入到去离子水中，配制得到100ml浓度为6M硝酸铁溶液，备用。
(ii)在搅拌状态下，将氢氧化钠粉末加入到去离子水中，配制得到1200ml浓度为1M氢氧化钠溶液，备用。
(iii)利用超声波细胞破碎机进行超声搅拌，在功率为300W的超声搅拌状态下，将114.4ml三乙醇胺、0.2ml浓度为1/10M的磷酸二氢钾溶液、19.80ml浓度为1/10M的磷酸一氢钠加入到200ml去离子水溶液中，得到改性分散剂，将分散剂装入容器中后放入低温操作箱中4℃低温静置，以备后用。
(iv)在功率为300W的超声搅拌下，将所述硝酸铁溶液与氢氧化钠溶液按照1：2的摩尔比在30min内加入到装有所述分散剂的容器中进行反应，完成后到纳米氢氧化铁凝胶。经检测，本实施例得到的纳米氢氧化铁凝胶的粒径在10～50nm之间。
3、一种高抗硫硅酸盐水泥的制备方法，包括如下步骤：
将本实施例制备的高抗硫硅酸盐水泥熟料、纳米氢氧化铁凝胶以及二水硫酸钙混合后搅拌均匀，即得粒径小于75μm的高抗硫硅酸盐水泥。其中，所述纳米氢氧化铁凝胶的掺量为高抗硫硅酸盐水泥熟料质量的0.5％，所述二水硫酸钙的掺量为高抗硫硅酸盐水泥熟料质量的5.3％。
按照GB/T 748-2005标准对本实施例得到的高抗硫硅酸盐水泥进行抗硫酸盐侵蚀系数测试，结果显示：该高抗硫硅酸盐水泥的14d线膨胀率为0.024％，完全满足上述标准的规定。
实施例4
1、一种高抗硫硅酸盐水泥熟料的制备方法，包括如下步骤：
(1)根据所述熟料的矿物组成：C3S 60wt.％、C2S 30wt.％、C3A 0wt.％、C6AF210wt.％，准确称取以下重量份的原料：氧化钙粉末68.18份、二氧化硅粉末26.25份、氧化铝粉末1.35份、氧化铁粉末4.22份。
(2)将步骤的各原料经过湿法混合后烘干，然后加入7wt.％的水机械搅拌混合均匀后压制成直径为60mm、厚度约为8mm的圆饼。
(3)将所述圆饼在高温炉中在284分钟内从室温升至1420℃，然后保温40min进行煅烧。完成后立刻从高温炉中取出煅烧产物，在空气中通风急冷至室温，得到高抗硫硅酸盐水泥熟料。
2、一种纳米氢氧化铁凝胶的制备与实施例1相同。
3、一种高抗硫硅酸盐水泥的制备与实施例1相同。
将本实施例得到的高抗硫硅酸盐水泥制成标准试样，按照GB/T748-2005标准对该试样浸泡处理后(参考图3)进行抗硫酸盐侵蚀系数测试，结果显示：该高抗硫硅酸盐水泥的14d线膨胀率为0.029％，完全满足上述标准的规定。
实施例5
1、一种高抗硫硅酸盐水泥熟料的制备方法，包括如下步骤：
(1)根据所述熟料的矿物组成：C3S 55wt.％、C2S 15wt.％、C3A7wt.％、C6AF223wt.％，准确称取以下重量份的原料：氧化钙粉末64.84份、二氧化硅粉末19.71份、氧化铝粉末5.74份、氧化铁粉末9.71份。
(2)将步骤的各原料经过湿法混合后烘干，然后加入7wt.％的水机械搅拌混合均匀后压制成直径为60mm、厚度约为8mm的圆饼。
(3)将所述圆饼在高温炉中在270分钟内从室温升至1350℃，然后保温30min进行煅烧。完成后立刻从高温炉中取出煅烧产物，在空气中通风急冷至室温，得到高抗硫硅酸盐水泥熟料。
2、一种纳米氢氧化铁凝胶的制备与实施例1相同。
3、一种高抗硫硅酸盐水泥的制备与实施例1相同。
将本实施例得到的高抗硫硅酸盐水泥制成标准试样，按照GB/T 748-2005标准对该试样浸泡处理后(参考图3)进行抗硫酸盐侵蚀系数测试，结果显示：该高抗硫硅酸盐水泥的14d线膨胀率为0.031％，完全满足上述标准的规定。
实施例6
1、一种高抗硫硅酸盐水泥熟料的制备方法，包括如下步骤：
(1)根据所述熟料的矿物组成：C3S 55wt.％、C2S 35wt.％、C3A 0wt.％、C6AF210wt.％，准确称取以下重量份的原料：氧化钙粉末67.75份、二氧化硅粉末26.68份、氧化铝粉末1.35份、氧化铁粉末4.22份。
(2)将步骤的各原料经过湿法混合后烘干，然后加入7wt.％的水机械搅拌混合均匀后压制成直径为60mm、厚度约为8mm的圆饼。
(3)将所述圆饼在高温炉中在284分钟内从室温升至1420℃，然后保温40min进行煅烧。完成后立刻从高温炉中取出煅烧产物，在空气中通风急冷至室温，得到高抗硫硅酸盐水泥熟料。
2、一种纳米氢氧化铁凝胶的制备与实施例1相同。
3、一种高抗硫硅酸盐水泥的制备与实施例1相同。
将本实施例得到的高抗硫硅酸盐水泥制成标准试样，按照GB/T 748-2005标准对该试样浸泡处理后(参考图3)进行抗硫酸盐侵蚀系数测试，结果显示：该高抗硫硅酸盐水泥的14d线膨胀率为0.035％，完全满足上述标准的规定。
实施例7
一种高抗硫硅酸盐水泥的制备方法，同实施例1，区别在于，没有加入所述纳米氢氧化铁凝胶，即该高抗硫硅酸盐水泥仅由实施例1制备的高抗硫硅酸盐水泥熟料、二水硫酸钙组成，其中，所述二水硫酸钙的掺量为高抗硫硅酸盐水泥熟料质量的5％。
将本实施例得到的高抗硫硅酸盐水泥制成标准试样，按照GB/T 748-2005标准对该试样浸泡处理后(参考图3)进行抗硫酸盐侵蚀系数测试，结果显示：该高抗硫硅酸盐水泥的14d线膨胀率为0.028％。可以看出，与实施例1相比，在未加入实施例制备的所述纳米氢氧化铁凝胶时制备的高抗硫硅酸盐水泥的抗硫酸盐侵蚀性能有较大幅度的下降。
实施例8
一种高抗硫硅酸盐水泥的制备方法，同实施例1，区别在于，将所述高抗硫硅酸盐水泥熟料中的高铁铝比铁相C6AF2替换为相同含量的C4AF。
将本实施例得到的高抗硫硅酸盐水泥制成标准试样，按照GB/T748-2005标准对该试样浸泡处理后(参考图3)进行抗硫酸盐侵蚀系数测试，结果显示：该高抗硫硅酸盐水泥的14d线膨胀率为0.038％。可以看出，相对于传统的C4AF，本实施例采用的高铁铝比铁相C6AF2能够显著提升硅酸盐水泥的抗硫酸盐侵蚀性能。
实施例9
采用某市售的高抗硫硅酸盐水泥进行抗硫酸盐侵蚀性能测试，该高抗硫硅酸盐水泥化学组成如表1所示：
表1某市售高抗硫硅酸盐水泥的化学组分(单位：wt.％)
Figure BDA0003751511290000101
将本实施例得到的高抗硫硅酸盐水泥制成标准试样，按照GB/T748-2005标准对该试样浸泡处理后(参考图3)进行抗硫酸盐侵蚀系数测试，结果显示：本实施例的高抗硫硅酸盐水泥的14d线膨胀率为0.034％。可以看出，市售的高抗硫硅酸盐水泥的抗硫酸盐侵蚀性能明显低于实施例1～7采用的本发明的技术方案制备的高抗硫硅酸盐水泥的抗硫酸盐侵蚀性能。
实施例10
一种高抗硫硅酸盐水泥的制备方法，同实施例1，区别在于，将实施例1制备的高抗硫硅酸盐水泥熟料替换为实施例9中所述的市售的高抗硫硅酸盐水泥。
将本实施例得到的高抗硫硅酸盐水泥制成标准试样，按照GB/T748-2005标准对该试样浸泡处理后(参考图3)进行抗硫酸盐侵蚀系数测试，结果显示：该高抗硫硅酸盐水泥的14d线膨胀率为0.023％。对比实施例9可以看出，现有的高抗硫硅酸盐水泥在实施例1制备的纳米氢氧化铁凝胶的作用下抗硫酸盐侵蚀性能得到了明显提升。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修复，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修复、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高抗硫硅酸盐水泥熟料，其特征在于，以质量百分数计，该水泥熟料包括：C3S 35～60％、C2S 15～35％、C3A 0～7％、高铁铝比铁相C6AF2(C2Al0.33Fe0.67O5)10～23％。
2.根据权利要求1所述的高抗硫硅酸盐水泥熟料，其特征在于，所述水泥熟料是由包括以下重量份的组分煅烧而成：氧化钙62～92份、二氧化硅1～29份、氧化铝0.1～10份、氧化铁0.1～10份；
优选地，所述煅烧工艺包括：首先在270min～284min内升温至1350℃～1420℃，然后在该温度下保温30min～40min。
3.一种高抗硫硅酸盐水泥，其特征在于，包括：二水硫酸钙、纳米氢氧化铁凝胶、权利要求1或2所述的高抗硫硅酸盐水泥熟料。
4.根据权利要求3所述的高抗硫硅酸盐水泥，其特征在于，所述二水硫酸钙掺量为高抗硫硅酸盐水泥熟料质量的3％～5.3％。
5.根据权利要求3所述的高抗硫硅酸盐水泥，其特征在于，所述纳米氢氧化铁凝胶掺量为高抗硫硅酸盐水泥熟料质量的0.05～0.5％；优选地，所述纳米氢氧化铁凝胶的平均粒径小于100nm，更优选为10～50nm。
6.根据权利要求3～5任一项所述的高抗硫硅酸盐水泥，其特征在于，所述纳米氢氧化铁凝胶是由氢氧化钠与铁盐在分散剂的螯合作用与分散作用下反应而成的凝胶。
7.根据权利要求6所述的高抗硫硅酸盐水泥，其特征在于，所述纳米氢氧化铁凝胶的制备方法包括：将铁盐溶液、碱液、改性分散剂形成的反应液在超声搅拌条件下反应，即得；
所述改性分散剂为三乙醇胺、磷酸二氢钾、磷酸一氢钠和水形成的混合液，该混合液中三乙醇胺的体积浓度为7ml/L～13ml/L、磷酸二氢钾、磷酸一氢钠的摩尔浓度为0.05M～0.1M。
8.根据权利要求7所述的高抗硫硅酸盐水泥，其特征在于，所述铁盐包括：硝酸铁、氯化铁、硫酸铁、溴化铁、碘化铁、氟化铁、硝酸亚铁、醋酸亚铁中的至少一种；
优选地，所述碱液包括：氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液、氢氧化钙溶液、氢氧化钡溶液、氨水中的至少一种。
9.根据权利要求7所述的高抗硫硅酸盐水泥，其特征在于，以Fe3+：OH-计，所述铁盐溶液和碱液的摩尔比范围为1：2～4；
优选地，所述反应液中，Fe3+、OH-的摩尔浓度范围分别为1M～6M、1M～6M；
优选地，所述超声搅拌功率为300W～600W，所述反应时间范围为10min～30min；
优选地，所述反应在冰水浴中进行。
10.权利要求1或2所述的高抗硫硅酸盐水泥熟料，或者权利要求3～9所述的高抗硫硅酸盐水泥在建筑、桥梁、公路或隧道领域中的应用。
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