CN115784645A - 提升废渣利用率研发生态水泥的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及水泥加工领域，尤其涉及一种提升废渣利用率研发生态水泥的方法，该方法包括：将原料加入水泥磨进行粉磨；将粉磨后的原料加入方孔筛进行过筛，并加入预设质量百分比的三氧化硫、游离氧化钙和氧化镁进行混合均匀；在混合均匀的原料中加入缓凝剂并经过预设凝结时间进行凝结得到水泥净浆试件，将所述水泥净浆试件在水中养护至各龄期以达到预设线膨胀率和预设强度的生态水泥。利用现有水泥磨将特定质量百分比的原料和缓凝剂进行凝结以使水泥达到预设线膨胀率和预设压强，保证了水泥的抗冻性和抗裂的功能，同时使用磷石膏替代天然石膏缓凝效果明显，提高了资源综合利用，使该生态水泥凝结时间和微膨胀性能符合施工要求。
Description
技术领域
本发明涉及水泥加工领域，尤其涉及一种提升废渣利用率研发生态水泥的方法。
背景技术
随着国家经济的高速发展，各类交通设施不断完善，高速公路建设进入一个新的高峰期。缓凝水泥在公路建设施工过程中都需要使用，普通硅酸盐水泥用于道路基层时易发生收缩，从而产生裂缝，导致路面破坏。普通水泥凝结时间快，给施工带来较大困难。为了满足道路基层施工时延迟成型以及补偿干缩产生的裂缝的要求，并且能够节约成本，提升废渣利用率，需要研发一种具有较长的凝结时间和微膨胀性能的生态水泥。
中国专利申请公开号：CN107473613B公开了一种利用工业固态废弃物生产的水泥及其制备方法，该方法包括：由以下重量百分比的原料制成：熟料77.00～82.50％，炉底渣0.30～7.90％，脱硫石膏1.60～5.55％，采矿废石2.90～7.60％，高硅砂岩0～1.00％，粉煤灰0.70～6.70％，高镁废石0.4～12.00％，磷石膏0～2.40％，钛石膏0～0.80％；其中所述熟料由以下重量百分比的原料制成：普通石灰石71.24～82.60％，大理石锯末0～11.00％，大理石边角料0～11.00％，高镁废石1.00～5.50％，砂岩9.20～11.60％，红土1.70～6.20％，湿排粉煤灰0～3.00％；所述高镁废石为MgO含量≥3.5％的石灰石。
现有技术通过利用大理石锯末、大理石边角料作为水泥生料以提高石材开采及加工废料的利用率，但其缩短了水泥凝结时间，不满足道路基层施工时延迟成型以及补偿干缩产生的裂缝的要求，由于水泥凝结时间短，导致道路基层施工的水泥膨胀性能差，易发生收缩，从而产生裂缝。
发明内容
为此，本发明提供一种提升废渣利用率研发生态水泥的方法，可以解决水泥凝结时间短，导致道路基层施工的水泥膨胀性能差，易发生收缩而产生裂缝的问题。
为实现上述目的，本发明提供一种提升废渣利用率研发生态水泥的方法，该方法包括：
将原料加入水泥磨进行粉磨；
将粉磨后的原料加入方孔筛进行过筛，并加入预设质量百分比的三氧化硫、游离氧化钙和氧化镁进行混合均匀；
在混合均匀的原料中加入缓凝剂并经过预设凝结时间进行凝结得到水泥净浆试件，将所述水泥净浆试件在水中养护至各龄期以达到预设线膨胀率和预设强度的生态水泥。
所述原料由重量百分比按熟料50％-55％、磷石膏5-10％、石灰石5-10％、矿渣粉13-17％和粉煤灰14-18％而制成。
进一步地，使用磷石膏替代天然石膏。
进一步地，所述预设凝结时间包括：初凝时间≥300分钟且360分钟≤终凝时间≤720分钟。
进一步地，所述水泥净浆试件在水中养护至各龄期的预设线膨胀率包括：7天线膨胀率≥0.1％和28天线膨胀率≤0.5％。
进一步地，所述预设强度包括：7天抗折≥3.0Mpa、7天抗压≥15.0Mpa、28天抗折≥6.0Mpa和28天抗压≥32.5Mpa。
进一步地，所述预设质量百分比的三氧化硫、游离氧化钙和氧化镁包括：三氧化硫≤7.0％，游离氧化钙≤1.0％，氧化镁≤6.0％。
进一步地，实际原料配比为熟料52％、磷石膏7.5％、石灰石8.5％、矿渣8％、矿渣粉8％、粉煤灰16％和缓凝剂0.11％。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于，利用现有水泥窑或水泥磨等工艺设施，将特定质量百分比的原料和缓凝剂进行凝结以使水泥达到预设线膨胀率和预设压强，保证了水泥的抗冻性、抗裂、抗渗、抗冲耐磨和抗冲蚀等多项使用功能特性要求，同时使用磷石膏替代天然石膏缓凝效果明显，易于生产控制，提高了资源综合利用，使该生态水泥凝结时间和微膨胀性能符合施工要求。
尤其，所述实际原材料配比为使生态水泥达到最佳凝结时间和微膨胀性的配比方案。
附图说明
图1为本发明实施例提供的提升废渣利用率研发生态水泥的方法的流程示意图；
图2为本发明实施例提供的提升废渣利用率研发生态水泥的试验方法的流程示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的和优点更加清楚明白，下面结合实施例对本发明作进一步描述；应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非在限制本发明的保护范围。
需要说明的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
请参阅图1所示，本发明实施例提供的提升废渣利用率研发生态水泥的方法包括：
步骤S110，将原料加入水泥磨进行粉磨；
步骤S120，将粉磨后的原料加入方孔筛进行过筛，并加入预设质量百分比的三氧化硫、游离氧化钙和氧化镁进行混合均匀；
步骤S130，在混合均匀的原料中加入缓凝剂并经过预设凝结时间进行凝结得到水泥净浆试件，将所述水泥净浆试件在水中养护至各龄期以达到预设线膨胀率和预设强度的生态水泥。
所述原料由重量百分比按熟料50％-55％、磷石膏5-10％、石灰石5-10％、矿渣和矿渣粉13-17％和粉煤灰14-18％而制成。
各项材料的化学成分见下表：
| 项目 | loss | CaO | SiO<sub>2</sub> | Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> | Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub> | MgO | SO<sub>3</sub> | K<sub>2</sub>O | Na<sub>2</sub>O |
| 熟料 | 0.26 | 64.56 | 21.58 | 4.99 | 3.07 | 3.51 | 0.61 | 0.96 | 0.11 |
| 磷石膏 | 20.39 | 33.23 | 2.98 | 1.33 | 0.47 | 1.61 | 39.72 | 0.20 | 0.10 |
| 石灰石 | 39.87 | 46.64 | 6.71 | 1.95 | 0.97 | 2.50 | 0.03 | 0.80 | 0.09 |
| 矿渣 | -0.95 | 36.86 | 32.89 | 14.93 | 2.81 | 8.27 | 0.05 | 0.49 | 0.57 |
| 粉煤灰 | 3.75 | 5.40 | 48.37 | 36.92 | 3.27 | 0.92 | 0.06 | 0.87 | 0.13 |
优选地，所述预设凝结时间包括：初凝时间≥300分钟且360分钟≤终凝时间≤720分钟。
优选地，安定性：用沸煮法和浸水法检验合格。
优选地，水泥净浆试件在水中养护至各龄期线膨胀率符合。
优选地，预设线膨胀率包括：7天线膨胀率≥0.1％和28天线膨胀率≤0.5％。
优选地，所述预设强度包括：强度：7天抗折≥3.0Mpa、7天抗压≥15.0Mpa、28天抗折≥6.0Mpa和28天抗压≥32.5Mpa。
优选地，所述预设质量百分比的三氧化硫、游离氧化钙和氧化镁包括：三氧化硫≤7.0％、游离氧化钙≤1.0％、氧化镁≤6.0％。
具体而言，本发明实施例利用现有水泥窑或水泥磨等工艺设施，将特定质量百分比的原料和缓凝剂进行凝结以使水泥达到预设线膨胀率和预设压强，保证了水泥的抗冻性、抗裂、抗渗、抗冲耐磨和抗冲蚀等多项使用功能特性要求，同时使用磷石膏替代天然石膏缓凝效果明显，易于生产控制，提高了资源综合利用，使该生态水泥凝结时间和微膨胀性能符合施工要求。
请参阅图2所示，本发明实施例提供的提升废渣利用率研发生态水泥的试验方法包括：
步骤S210，采用人工按配料方案进行称量配料，用化验室统一小磨进行粉磨，细度控制在0.045mm且筛余百分数在6.0±1.0％，其中，小磨规格为500*500mm，配料方案见下表：
| 编号 | 配比 | 熟料 | 磷石膏 | 石灰石 | 矿渣 | 矿渣粉 | 粉煤灰 | 缓凝剂 |
| 方案1 | ％ | 53.0 | 7.0 | 10.0 | 10.0 | 8.0 | 12.0 | 0.110 |
| 方案2 | ％ | 52.0 | 8.0 | 10.0 | 10.0 | 8.0 | 12.0 | 0.110 |
| 方案3 | ％ | 51.0 | 9.0 | 7.0 | 5.0 | 8.0 | 20.0 | 0.110 |
| 方案4 | ％ | 50.0 | 10.0 | 7.0 | 5.0 | 8.0 | 20.0 | 0.110 |
步骤S220，将粉磨后的水泥样品过0.9mm规格的方孔筛，并混和均匀，将混合均匀的水泥样品进行密封并做标识；
步骤S230，将密封并做标识的水泥样品进行水泥试验以得到实验结果并对实验结果进行分析。
具体而言，将密封并做标识的水泥样品进行水泥的试验结果见下表：
具体而言，实验结果分析如下：
从试验数据看，几组实验水泥化学指标和凝结时间均达到标准要求，其中，
(1)作为缓凝材料，磷石膏掺加量达到一定比例后再增加缓凝作用不明显。
(2)混合材掺加量的增加，熟料用量的减少，凝结时间相应的延长，而且粉煤灰类原料增加后水泥标准稠度需水量明显提高和凝结时间相应延长；
(3)参照本次试验中脱硫石膏的大量加入主要是为达到水泥净浆微膨胀的要求，从实验结果表看出，随着三氧化硫的升高，水泥线膨胀率逐步提高。
(4)4组实验凝结时间、沸煮安定性和浸水安定性都合格，以上述方案，略作调整进行工业性试制，最终确定实际生产的各项原材料配比为：
具体而言，道路基层缓凝水泥与生态水泥各项指标的区别如下表，其中，组分：
化学成分：
物理性能：
具体而言，本发明实施例通过配置原材料和严格控制凝结时间保证水泥的抗冻性、抗裂、抗渗、抗冲耐磨和抗冲蚀等多项使用功能特性要求，通过磷石膏替代天然石膏缓凝效果明显，易于生产控制，提高了资源综合利用，社会效益和经济效益明显，通过试验使该生态水泥凝结时间和微膨胀性能符合施工要求。
至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征做出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明；对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种提升废渣利用率研发生态水泥的方法，其特征在于，包括：
将原料加入水泥磨进行粉磨；
将粉磨后的原料加入方孔筛进行过筛，并加入预设质量百分比的三氧化硫、游离氧化钙和氧化镁进行混合均匀；
在混合均匀的原料中加入缓凝剂并经过预设凝结时间进行凝结得到水泥净浆试件，将所述水泥净浆试件在水中养护至各龄期以达到预设线膨胀率和预设强度的生态水泥；
所述原料由重量百分比按熟料50％-55％、磷石膏5-10％、石灰石5-10％、矿渣和矿渣粉13-17％和粉煤灰14-18％而制成。
2.根据权利要求1所述的提升废渣利用率研发生态水泥的方法，其特征在于，使用磷石膏替代天然石膏。
3.根据权利要求2所述的提升废渣利用率研发生态水泥的方法，其特征在于，所述预设凝结时间包括：初凝时间≥300分钟且360分钟≤终凝时间≤720分钟。
4.根据权利要求3所述的提升废渣利用率研发生态水泥的方法，其特征在于，所述水泥净浆试件在水中养护至各龄期的预设线膨胀率包括：7天线膨胀率≥0.1％和28天线膨胀率≤0.5％。
5.根据权利要求4所述的提升废渣利用率研发生态水泥的方法，其特征在于，所述预设强度包括：7天抗折≥3.0Mpa、7天抗压≥15.0Mpa、28天抗折≥6.0Mpa和28天抗压≥32.5Mpa。
6.根据权利要求5所述的提升废渣利用率研发生态水泥的方法，其特征在于，所述预设质量百分比的三氧化硫、游离氧化钙和氧化镁包括：三氧化硫≤7.0％，游离氧化钙≤1.0％，氧化镁≤6.0％。
7.根据权利要求6所述的提升废渣利用率研发生态水泥的方法，其特征在于，实际原料配比为熟料52％、磷石膏7.5％、石灰石8.5％、矿渣8％、矿渣粉8％、粉煤灰16％和缓凝剂0.11％。
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