CN1201020A - 早强高强低热微膨胀水泥 - Google Patents

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Abstract

本发明公开的早强高强低热微膨胀水泥属一种硫酸盐水泥,它以粒化高炉矿渣为主原料,加入石膏使水泥中SO3为4—9%,加入1—20%的硅酸盐水泥熟料或0.5—6%的石灰,经磨细至比表面积大于或等于5000cm2/g而成,其强度指标优于GB2938—82《低热微膨胀水泥》的强度指标,而水化热和膨胀率指标即使在高出425标号时,也可达到GB2938—82的要求,特别适合要求低水化热或补偿收缩的混凝土工程及抗渗、抗硫酸盐侵蚀工程之用。

Description

早强高强低热微膨胀水泥
本发明涉及一种水硬性胶凝材料，特别是以粒化高炉矿渣、石膏、硅酸盐水泥熟料或石灰为原料的硫酸盐水泥。
在现有技术中，中华人民共和国国家标准GB2938-82颁布了一种《低热微膨胀水泥》。它属于矿渣硅酸盐水泥的范畴。它以粒化高炉矿渣为主要组分，加入适量硅酸盐水泥熟料和石膏磨细制成。这种水泥为了有低的水化热，必须使熟料的掺量少而矿渣掺量多；为了有较高的膨胀率，也必须使矿渣掺量多，这同时就使熟料掺量少而三氧化硫含量多。但是，熟料少了会使制得的水泥强度降低，达不到325标号和425标号的要求；熟料过少时，水泥石表面经过一段时间会起粉、起砂，不能付诸实用。
本发明的任务是以国家标准GB2938-82为基础，研制一种其标号和早期强度更高、水化热更低、膨胀率更大的早强高强低热微膨胀水泥。
本发明的任务是这样完成的：它也以粒化高炉矿渣为主要组分，加入适量的石膏、适量的硅酸盐水泥熟料或石灰磨细制成；按原料总重量的百分比计，加入的石膏使水泥中的三氧化硫(SO3)为4-9％，最好为5-8％，硅酸盐水泥熟料的加入量为1-20％，最好为1-10％，或者用0.5-6％(最好为0.5-3％)的石灰代替硅酸盐水泥熟料，其余为粒化高炉矿渣；磨细后所得水泥的比表面积需大于或等于5000cm2/g，最好大于或等于6000cm2/g；磨细时，可将各种组分混合粉磨，也可将各种组分分别粉磨，最好先将矿渣与硅酸盐水泥熟料或石灰入磨磨细，石膏单独入磨磨细，最后二者混匀。使水泥的比表面积达到要求为止，而且必需用2台或2台以上的多台磨机串联进行粉磨。
由于本发明将原料中石膏组分和硅酸盐水泥熟料或石灰组分的含量控制在适当的范围之内，特别是将制得水泥的比表面积控制在6000cm2/g以上，因而使水泥强度有大幅度的提高，从而可以少掺熟料、多掺矿渣(同时也提高三氧化硫含量与之适应)，这样，水泥的标号可提高，水化热可减少，膨胀率可增加，而且早期强度(3天强度)有很大提高，该强度指标与GB175-92《硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥》中规定的硅酸盐水泥的3天强度指标相等，由后述表1知，可达725R硅酸盐水泥的指标值，即可达早强和高强。而GB2938-82中的低热微膨胀水泥由于3天强度太低，不宜列出，因而对它没有3天强度指标的要求，只有7天和28天强度指标的要求；而且只有325标号和425标号两个等级，而本发明的水泥强度指标可达525R、625R甚至725R标号的要求。
下面用实施例及试验数据进行详细说明。
按重量百分比计，将81份矿渣、19份石膏和5份水泥熟料按上述最佳粉磨方式制得比表面积为5200cm2/g的水泥。另将85份矿渣、15份石膏与5份水泥熟料按上述最佳粉磨方式制得比表面积为6386cm2/g的水泥，测定它们的强度、安定性、水化热和膨胀率分别列于表1、表2和表3：
               表1
实施例   配    比   强    度(MPa) 凝结时间(时：分) 光定性 比表面积(cm2/g)
         ︵矿水 石SO3+泥+熟   量渣料 膏％︶   3天     7天        28天
抗压 抗折 抗压 抗折 抗压 抗折   初  终
 1     81+5+19(7.3)   39.8  5.7   56.4   6.97   74.3   7.5 1：00 3：05 合格   5200
 2     85+5+15(5.8)   38.1  5.3   51.4   6.10   67.8   7.6 3：07 6：13 合格   6386
         表2
实施例         测定时间/水化热(J/G)   备    注
    0-24小时     0-48小时     0-3天     0-7天
    1     148.14     163.73     168     170 水泥标号625R
    2
  GB2938-82的指标     175.8     196.8 水泥标号425R
                表3
实施例     水泥膨胀率(％)
    1天     7天     28天
    1     0.0535     0.12     0.43
    2
 GB2938-82的指标 ≥0.05 ≥0.1 ≤0.50
由表2和表3可知，本发明的水泥其水化热和膨胀率即使在高标号(625R)的情况下，也可确保达到GB2938-82的指标要求。
由于本发明水泥的硅酸盐水泥熟料的掺入量少，因而本发明水泥的体积安定性好，一出磨安定性就100％合格。由于熟料掺量少，也导致本发明水泥的耐潮性更好，可由表4见证。
                   表4
Figure A9711106900051
本发明水泥由于超细磨，比表面积大，水泥水化快，水泥浆胶性大，因而泌水性比硅酸盐水泥少，由表5可见。
                           表5
Figure A9711106900061
由于本发明水泥的膨胀率较大，且对金属腐蚀性大，因而制成的混凝土与钢筋的握裹力比普通硅酸盐水泥大，由表6可见。
                           表6
表中，混凝土龄期强度比值为本发明水泥的混凝土强度与普通硅酸盐水泥的混凝土强度之比；混凝土与钢筋握裹力龄期比值为本发明水泥的混凝土和钢筋的握裹力与普通硅酸盐水泥的混凝土和钢筋的握裹力之比。
表7和表8分别列出了不同的酸盐水泥熟料掺量和不同的SO3含量对水泥强度的影响。
                表7
实施例 硅酸盐水泥熟料掺入量(％重量)     强    度(MPa)   凝结时间(时：分) 安定性 比表面积(cm2/g) 水泥中SO3(％)
  3天   7  天   28天
抗压 抗折 抗压 抗折 抗压 抗折   初   终
 6     10   40.9   6.4   52.1   7.3   66.1   7.9 2：00 5：28   √   6342   6.55
 7     7   43.3   6.8   54.3   7.3   69.2   7.97 2：25 4：08   √   6417   6.55
 8     5   41.1   6.0   52.4   7.3   66.2   7.5 2：21 3：59   √   6527   6.55
 9     3   41.3   6.0   53.5   7.2   66.8   7.6 2：03 4：18   √   6611   6.55
 10     1   37.2   5.6   51.6   7   69.8   7.5 2：00 3：40   √   6298   6.55
 11     15   20.5   3.0   38.8   5.9   57.8   6.5   —   —   √   5818   5.8
 12     20   35.8   5.7   48.7   6.7   63.8   7.4   —   —   √   5677   5.8
  实施例    水化热(J/g)   膨胀率(％)     结    论
   3天   7天   1天    7天 28天     强度合要求，但水化热、膨胀率不合要求
  11   177.9   197   0.042   0.08  0.37
  12   187.8   205.2   0.03   0.062  0.32
                  表8
实施例 水泥中SO3的％重量     强    度(MPa)   凝结时间(时：分) 安定性 比表面积(cm2/g)
       3天   7天   28天
  抗压 抗折 抗压 抗折 抗压 抗折 初   终
  13   7.98   13.4  2.8   32   4.8  50.2  5.2  5：55  9：31  √     6399
  14   7.22   14.3  2.9   32.2   5  51.4  5.5  5：55  9：22  √     6569
  15   6.46   13.2  2.8   32.3   5  50.8  5.6  5：42  10：13  √     6671
  16   5.7   14.7  2.78   31.8   5  52  6.1  5：25   8：54  √     6386
在表8的试样中，原料组分中不含硅酸盐水泥熟料或石灰。
在本发明中，熟料作为矿渣潜在活性的碱性激发剂，石膏作为矿渣潜在活性的硫酸盐激发剂，水泥强度来自矿渣，因而可用石灰代替硅酸盐水泥熟料作为原料组分。由表9可知，石灰掺量宜为0.5-6％，以0.5-3％为佳。
                  表9
实施例 石灰掺入量(％重量)     强    度(NPa) 水泥中SO3含量(％)   凝结时间(时：分)  安定性 比表面积(cm2/g)
        3天       7天
抗压 抗折 抗压 抗折   初   终
  17     8  21.9  5.0  32.1  7.7   6.55  3：16  5：15 √     5677
  18     6  26.8  5.5  34.6  7.3   6.55  3：35  5：10 √     6456
  19     4  31.4  6.8  36.5  8.3   6.55  3：35  5：05 √     5818
  20     2  41.1  7.6  54.3  9.15   6.55  3：15  4：45 √     6275
  21     1  38.6  6.5  54.4  7.43   6.55  3：07  6：13 √     6121
  22     0.5  32.8  5.8  52.1  6.5   6.55  3：00  5：55 √     5836
综上所述，由于本发明将各种原料组分的用量控制在适当的范围之内，且将产品水泥的比表面积控制在适当的高度之上，因而本发明的水泥即具有早强低热微膨胀的特点，特别适合用于要求较低水化热的大体积混凝土工程和要求补偿收缩的混凝土工程，也适用于要求抗渗和抗硫酸盐侵蚀的工程。

Claims (5)

1.一种早强高强低热微膨胀水泥，它以粒化高炉矿渣为主要组分，加入适量的石膏、硅酸盐水泥熟料或石灰，然后磨细制成，其特征是：按原料重量百分比计，水泥中三氧化硫(SO3)含量为4-9％，硅酸盐水泥熟料含量为1-20％，或者用0.5～6％的石灰代替硅酸盐水泥熟料，余量为粒化高炉矿渣，磨细后水泥的比表面积大于或等于5000cm2/g。
2.按权利要求1所说的早强高强低热微膨胀水泥，其特征是：水泥中三氧化硫(SO3)含量为5-8％，硅酸盐熟料含量为1-10％，水泥比表面积大于或等于6000cm2/g。
3.按权利要求1所述的早强高强低热微膨胀水泥，其特征是：水泥中三氧化硫(SO3)含量为5-8％，石灰含量为0.5-3％，水泥比表面积大于或等于6000cm2/g。
4.按权利要求1或2或3所述的早强高强低热微膨胀水泥，其特征是：磨细时，先将矿渣与硅酸盐水泥熟料料或石灰混合磨细，石膏单独磨细，最后二者混匀。
5.按权利要求4所述的早强高强低热微膨胀水泥，其特征是：磨细时，用两台或多台磨机串联粉磨。
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