專利名稱：：基于粒度調配的高性能水泥及其制備方法
技術領域：
：本發(fā)明涉及一種建筑材料及其制造方法，特別涉及一種基于粒度調配的高性能水泥及其制備方法。
背景技術：
：水泥的性能主要是各個粒級水泥顆粒性能的綜合反映，對水泥的顆粒分布進行適當的調控，是提高水泥在混凝土中使用性能的重要技術措施。通常，水泥的顆粒分布范圍較寬，需水量較低，工作性較好，但是強度發(fā)揮較差；水泥的顆粒分布較窄，強度發(fā)揮充分，但是需水量較高，工作性不好。因此，水泥的強度和工作性往往是一對矛盾。解決這種矛盾的最好辦法就是，將原來所有水泥物料共同粉磨的方式改變?yōu)楦鞣N組分分別粉磨，根據不同組分對水泥性能所起的作用不同，進行適當的粒度調配，就有可能產生一種強度和工作性都好的水泥。
發(fā)明內容本發(fā)明為解決公知技術中存在的技術問題而提供一種基于粒度調配的高性能水泥及其制備方法，這種粒度調配水泥，在粉磨能耗和需水量與傳統水泥相同的情況下，強度性能大大提高。本發(fā)明為解決公知技術中存在的技術問題所采取的技術方案是一種基于粒度調配的高性能水泥，它由下列重量配比的組分制成比表面積為350士10m2/kg且均勻性系數η值為1.2-1.3、特征粒徑為10-12μm的磨細熟料粉70-80%，比表面積為1000士100m2/kg的石灰石粉5-10%，比表面積為180士10m2/kg的礦渣粉5-10%，比表面積為450士50m2/kg的礦渣粉5-20%，所述磨細熟料粉中含有用于緩凝的石膏組分。所述石灰石粉90%的顆粒粒徑小于10μm。本發(fā)明為解決公知技術中存在的技術問題所采取的技術方案還有一種上述基于粒度調配的高性能水泥的制備方法，包括以下步驟1)將熟料和石膏的混合料，利用輥壓機或者立磨終粉磨系統磨至比表面積350m2/kg士10m2/kg，均勻性系數η值控制為1.2-1.3，特征粒徑控制為10-12μm，取得磨細熟料粉；2)利用帶有超細選粉機的立磨終粉磨系統，制取比表面積為1000m2/kg士100m2/kg的石灰石粉，控制所述立磨終粉磨系統使所述石灰石粉90%的顆粒粒徑小于10μπι;3)利用球磨機閉路或者立磨終粉磨系統制取比表面積為180士10m2/kg的礦渣粉和比表面積為450士50m2/kg的礦渣粉；4)將所述磨細熟料粉、石灰石粉和兩種比表面積的礦渣粉按照重量配比混合，在攪拌機中攪拌均勻，得到產品。本發(fā)明對水泥的粒度和組分進行特別組合，使產生硬化強度的水泥熟料顆粒主要分布于3-30μm的區(qū)間，而小于3μm和大于30μm的顆粒主要用活性較低的混合材來替代。因為小于3μπι的顆粒在加水瞬間就水化，對形成硬化水泥石沒有幫助，而大于30μm的顆粒則基本不會產生水化作用，這兩種顆粒只起拓寬顆粒分布的填充作用。經過這種特別的組分設計，就可以充分發(fā)揮水泥熟料的水化潛能，達到更高的使用效率，而同時水泥的顆粒分布仍然和傳統水泥相似，水泥的工作性不變。本發(fā)明的有益效果是從調配水泥組分的細度和顆粒分布入手，使其主要起膠凝作用的熟料組分，在比表面積和傳統水泥相同的情況下，具有盡可能窄的顆粒分布和更多的可水化顆粒，充分地發(fā)揮水化活性，細顆粒部分和粗顆粒部分采用活性較低的磨細混合材來填充。經過這種粒度調配的水泥，其粉磨能耗和需水量與傳統水泥基本相同，但強度大大高于傳統水泥，提高20%左右。或者在配制相同強度等級的混凝土時，純水泥的用量可以節(jié)約20%以上，礦物摻和料的用量大幅度增加，大大地節(jié)約了水泥或者混凝土的生產成本。在摻有礦物摻合料的情況下，水泥熟料水化程度的提高，對礦物摻和料活性的激發(fā)作用更為顯著，從而使硬化混凝土的結構更為密實，混凝土耐久性能顯著改善。另外，本發(fā)明區(qū)別于以超細水泥為基礎而經過補充相關粗細顆粒形成的調粒水泥，水泥的超細粉磨需要額外消耗大量的粉磨功耗，來獲取較高的比表面積，而本發(fā)明使用顆粒分布很窄熟料粉，采用節(jié)能的料床終粉磨設備制取，比表面積并不高，和傳統水泥相同，能耗上反而有所減小?？傊?，和傳統方法生產的水泥相比，本發(fā)明能夠大幅度提高水泥的強度而保持工作性不變，在實際使用時能夠大幅度增加混凝土中礦物摻和料的摻理，從而大大節(jié)省混凝土的配制成本，并顯著改善混凝土的耐久性能。具體實施例方式本發(fā)明一種基于粒度調配的高性能水泥，它的重量百分比為磨細熟料粉70-80%,比表面積為1000士100m2/kg的石灰石粉5-10%，比表面積為180士10m2/kg的礦渣粉5-10%，比表面積為450士50m2/kg的礦渣粉5_20%，其中磨細熟料粉比表面積為350士10m2/kg，均勻性系數η值為1.2-1.3，特征粒徑為10-12μm，用于緩凝的石膏組分，含在磨細熟料粉中。磨細熟料粉具有很窄的顆粒分布，均勻性系數η值控制在1.2-1.3，采用輥壓機或者立磨終粉磨系統制取。石灰石粉采用帶有超細選粉機的立磨終粉磨系統制得，控制上述立磨終粉磨系統使石灰石粉90%的顆粒小于10μm，以便提供盡可能多的微細顆粒。礦渣粉，具有兩種不同的細度，細度相差200m2/kg以上，利用立磨終粉磨或者閉路球磨機系統制取。上述基于粒度調配的高性能水泥由不同的水泥物料經過單獨粉磨然后再混合均勻而制成，水泥各組分的比表面積和顆粒分布經過特別的設計和組合。水泥中熟料組分的比表面積為340-360m7kg，但具有特別窄的顆粒分布，η值達到1.2-1.3，占水泥組成的70-80%；水泥的細顆粒部分由5-10%，細度為1000m2/kg左右的磨細石灰石粉組成；水泥的粗顆粒部分由含量為5-10%比表面積為170-190m2/kg的礦渣粉組成，其余部分為通常細度比表面積為450m2/kg左右的磨細礦渣粉，用作水泥調凝劑的石膏根據需要的摻量和熟料一起粉磨，含在熟料組分之中。上述基于粒度調配的高性能水泥的制備方法，包括以下步驟1)將熟料和石膏的混合料，利用輥壓機或者立磨終粉磨系統磨至比表面積350m2/kg士10m2/kg，η值控制為1.2-1.3，特征粒徑控制為10-12μm,取得熟料粉；2)利用帶有超細選粉機的立磨終粉磨工藝系統，制取比表面積為IOOOm2/kg士100m2/kg且90%顆粒小于10μm的石灰石粉；3)利用球磨機閉路或者立磨終粉磨工藝系統，制取比表面積為180士10m2/kg的礦渣粉和比表面積為450士50m2/kg的礦渣粉，兩種礦渣粉的比表面積相差200m2/kg以上；4)將上述物料按照上述重量配比在攪拌機中攪拌均勻，得到產品。下面結合具體實施例對本發(fā)明作進一步詳細說明實施例11)將經過破碎的460kg熟料和40kg石膏混合均勻，在半工業(yè)化立磨終粉磨系統中，通過調節(jié)有關操作參數，磨細至比表面積為350m2/kg士10m7kg，n值為1.2-1.3，稱取這種顆粒分布很窄的熟料粉240kg；2)將經過破碎的石灰石500kg，利用帶有超細選粉機的立磨終粉磨系統磨細至1000m2/kg士100m2/kg，并使其90%顆粒小于10μm，稱取這種超細石灰石粉15kg；3)將500kg礦渣，利用半工業(yè)化立磨終粉磨系統，配合不同的選粉機，制成兩種不同細度的礦渣粉，一種礦渣粉的比表面積為180士10m2/kg，另一種礦渣粉的比表面積為450士50m2/kg。稱取比表面積為180士10m2/kg的礦渣粉15kg，稱取比表面積為450士50m2/kg礦渣粉30kg;4)將稱取的所有粉狀物料利用攪拌機混合均勻，得到300kg產品，比表面積為384m2/kg0實施例2水泥組分的制備方法同實施例1，配方為熟料粉用量為225kg，超細石灰石粉30kg，比表面積為180士10m2/kg的礦渣粉用量為30kg。比表面積為450士50m2/kg的礦渣粉用量為15kg，得到300kg的產品，比表面積為403m2/kg。實施例3水泥組分的制備方法同實施例1，配方為熟料粉用量為210kg，超細石灰石粉15kg，比表面積為180士10m2/kg的礦渣粉用量為15kg。比表面積為450士50m2/kg的礦渣粉用量為60kg，得到300kg的產品，比表面積為387m2/kg。表1、2分別為上述實施例在砂漿和混凝土中應用的具體表現。表-1由相同熟料形成的粒度調配水泥和對比水泥的砂漿性能水泥&丨成，%比表,砂漿抗折強度抗ft強度-----水《ffl砂了·減水劑----種類熟料+石灰礦漁礦渣IftiiKw/c流動MgJlJagJBfi%.3d28d3d28d_石奇厶粉粉1粉2m2/kg___度mm對比水泥8002003820.4855212480.452454.78.125.443.3實施例1805W53S40.4855212480.502505.78.435.357.5實施例275105H)4D30.4H55212480.532505.48.330.654.6實施例37052053870.4855212480.502505.08.231.455.5對比水泥8002003820.379510050.751958.B9.859.470.4實施例I8051053840.379510050.801929.311.665.278.6實施例37052053870.379510050.801959.212.461.475.8注礦渣粉1比表面積為450m2/kg，礦渣粉2比表面積為180m2/kg，使用的減水劑表-2由相同熟料形成的粒度調配水泥和對比水泥的混凝土性能<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>注礦渣粉1比表面積為450m2/kg，礦渣粉2比表面積為180m2/kg，使用的減水劑為萘系高效減水劑，固含量為40%。由表1-2可知本發(fā)明通過使起水化作用的熟料組分具有盡可能窄的顆粒分布，提供了更多的可水化顆粒，在水泥的比表面積和粉磨能耗基本相同的情況下，本發(fā)明的水泥和傳統方法生產的水泥相比具有更高的強度，而且因為經過了適當的粒度調配，水泥的工作性也不差。特別是在低水灰比的混凝土中，水泥熟料顆粒水化條件變差，細顆粒熟料的增多，為提供足夠多的水化產物創(chuàng)造了有利條件，強度差別更大，利用粒度調配水泥配制的混凝土可以高出傳統水泥混凝土兩個強度等級。在摻有礦物摻合料的情況下，水泥熟料水化程度的提高，對礦物摻和料活性的激發(fā)作用更為顯著，礦物摻和料的二次水化，使混凝土的結構更密實，從而使混凝土的強度和耐久性能進一步提高，從此意義上來講，本發(fā)明的粒度調配水泥是一種高性能的水泥。綜上所述，本發(fā)明的內容并不局限在上述的實施例中，相同領域內的技術人員可以在本發(fā)明的技術指導思想之內可以輕易提出其他的實施例，但這種實施例都包括在本發(fā)明的范圍。權利要求一種基于粒度調配的高性能水泥，其特征在于，它由下列重量配比的組分制成比表面積為350±10m2/kg且均勻性系數n值為1.2-1.3、特征粒徑為10-12μm的磨細熟料粉70-80％，比表面積為1000±100m2/kg的石灰石粉5-10％，比表面積為180±10m2/kg的礦渣粉5-10％，比表面積為450±50m2/kg的礦渣粉5-20％，所述磨細熟料粉中含有用于緩凝的石膏組分。2.根據權利要求1所述的基于粒度調配的高性能水泥，其特征在于，所述石灰石粉90%的顆粒粒徑小于10μm。3.—種權利要求1所述的基于粒度調配的高性能水泥的制備方法，其特征在于，包括以下步驟1)將熟料和石膏的混合料，利用輥壓機或者立磨終粉磨系統磨至比表面積350m2/kg士10m2/kg，均勻性系數η值控制為1.2-1.3，特征粒徑控制為10-12μm，取得磨細熟料粉；2)利用帶有超細選粉機的立磨終粉磨系統，制取比表面積為1000m2/kg士100m2/kg的石灰石粉，控制所述立磨終粉磨系統使所述石灰石粉90%的顆粒粒徑小于10μm；3)利用球磨機閉路或者立磨終粉磨系統制取比表面積為180士10m2/kg的礦渣粉和比表面積為450士50m2/kg的礦渣粉；4)將所述磨細熟料粉、石灰石粉和兩種比表面積的礦渣粉按照重量配比混合，在攪拌機中攪拌均勻，得到產品。全文摘要本發(fā)明公開了一種基于粒度調配的高性能水泥，它由下列重量配比的組分制成比表面積為350±10m2/kg且均勻性系數n值為1.2-1.3、特征粒徑為10-12μm的磨細熟料粉70-80％，比表面積為1000±100m2/kg的石灰石粉5-10％，比表面積為180±10m2/kg的礦渣粉5-10％，比表面積為450±50m2/kg的礦渣粉5-20％，所述磨細熟料粉中含有用于緩凝的石膏組分。本發(fā)明還公開了上述高性能水泥的制備方法。本發(fā)明和傳統方法生產的水泥相比，能夠大幅度提高水泥的強度而保持工作性不變，在實際使用時能夠大幅度增加混凝土中礦物摻和料的摻量，從而大大節(jié)省混凝土的配制成本，并顯著改善混凝土的耐久性能。文檔編號C04B7/14GK101798186SQ20101011350公開日2010年8月11日申請日期2010年2月25日優(yōu)先權日2010年2月25日發(fā)明者吳秋生,姚丕強申請人:天津水泥工業(yè)設計研究院有限公司;天津中材工程研究中心有限公司