一種貝利特水泥及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及建筑材料技術(shù)領(lǐng)域,具體涉及一種貝利特水泥及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 傳統(tǒng)硅酸鹽水泥由四大礦物組成,分別是硅酸三鈣(3Ca0 ? Si02,簡(jiǎn)寫為C3S,又叫 阿利特)、硅酸二鈣(2Ca0*Si02,簡(jiǎn)寫為(:#,又叫貝利特)、鋁酸三鈣(3Ca0*Al 203,簡(jiǎn)寫為 C3A)和鐵鋁酸四鈣(4Ca0*Al20 3 *Fe203,簡(jiǎn)寫SC4AF,又叫才利特),其中硅酸三鈣是最主要 的構(gòu)成礦物,含量為50~70%。傳統(tǒng)硅酸鹽水泥早期強(qiáng)度較高、水化放熱量較大,制備時(shí)需 要高鈣配料和較高的燒成溫度(1450~1500°C ),且0)2排放量高,增加了能耗和環(huán)境污染。 以C2S為主要礦物的貝利特水泥,其C 2S含量為40~70%,具有水化放熱低、后期強(qiáng)度增長(zhǎng) 率大、制備過(guò)程中燒成溫度低(1350°C )、0)2排放量低等特點(diǎn),在水工大壩等重點(diǎn)工程廣泛 應(yīng)用。然而由于貝利特礦物水化活性低于阿利特,導(dǎo)致高貝利特水泥的早期強(qiáng)度較傳統(tǒng)水 泥低,制約了其在通用水泥領(lǐng)域的應(yīng)用。現(xiàn)有技術(shù)中提高貝利特水泥早期強(qiáng)度主要通過(guò)快 速冷卻、化學(xué)活化和低溫合成等途徑來(lái)增加其水化反應(yīng)活性,但這些手段效果并不理想。
[0003] 以硫鋁酸鈣為主要礦物的硫(鐵)鋁酸鹽水泥因?yàn)閮?yōu)異的早強(qiáng)特性而在水泥制 品、低溫施工、快速施工等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。由于硫鋁酸鈣在早期就發(fā)揮出了全部的強(qiáng) 度,后期強(qiáng)度幾乎不增進(jìn)甚至有倒縮的趨勢(shì),而且硫鋁酸鈣水泥對(duì)養(yǎng)護(hù)要求較高,稍有不慎 極容易造成混凝土表面起砂,從而使混凝土吸水率增加,降低混凝土抗?jié)B能力和耐久性。另 外,硫鋁酸鹽水泥的制備過(guò)程中需要用到高品位的鋁質(zhì)原材料,優(yōu)質(zhì)鋁質(zhì)原材料的缺乏和 成本問(wèn)題也是制約硫鋁酸鹽水泥廣泛應(yīng)用的一個(gè)重要問(wèn)題。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004] 本發(fā)明提供一種貝利特水泥及其制備方法,該貝利特水泥具有優(yōu)異的早期強(qiáng)度和 水化反應(yīng)活性,其制備方法具有低鈣低排放的優(yōu)點(diǎn)。
[0005] 本發(fā)明提供了一種貝利特水泥,其水泥熟料包括以下重量配比的礦物組分:
[0006] 硅酸二鈣:40%~70% ;
[0007] 硅酸三鈣:10 %~40 % ;
[0008] 鐵鋁酸四鈣:6%~15% ;
[0009] 無(wú)水硫鋁酸鈣:1 %~10% ;
[0010] 鋁酸三鈣:0%~8%;
[0011] 硫酸鈣:0%~2%。
[0012] 作為優(yōu)選,其中所述無(wú)水硫鋁酸鈣的化學(xué)式為3Ca0 ? 3A1203 ? CaS04,簡(jiǎn)寫為 ;硫酸鈣的化學(xué)式為CaS04,簡(jiǎn)寫為cT
[0013] 作為優(yōu)選,所述貝利特水泥熟料的游離氧化鈣的重量百分含量不大于0. 5%,所述 貝利特水泥熟料的升重不小于l〇〇〇g/L。
[0014] 作為優(yōu)選,所述貝利特水泥熟料的硫鋁比為0. 15~0. 35,石灰飽和系數(shù)為0. 7~ 0. 8,硅率為2. 0~3. 5,鋁率為0. 7~2. 0。
[0015] 作為優(yōu)選,所述貝利特水泥的比表面積為350±20m2/Kg。
[0016] 另外,本發(fā)明還提供了一種貝利特水泥的制備方法,包括以下步驟:
[0017] 步驟1,根據(jù)所述貝利特水泥熟料的組成及其熟料的硫鋁比、石灰飽和系數(shù)、硅率 和鋁率四個(gè)率值選擇生料組分和確定各生料組分的重量配比,所述貝利特水泥熟料包括以 下重量配比的礦物組分:
[0018]硅酸二鈣:40%~70% ;
[0019] 硅酸三鈣:10 %~40 %;
[0020] 鐵鋁酸四鈣:6%~15%;
[0021] 無(wú)水硫鋁酸鈣:1 %~10 %;
[0022] 鋁酸三鈣:0%~8%;
[0023] 硫酸鈣:0%~2%;
[0024] 所述貝利特水泥熟料的硫鋁比為0. 15~0. 35,石灰飽和系數(shù)為0. 7~0. 8,硅率 為2. 0~3. 5,鋁率為0. 7~2. 0;
[0025] 步驟2,將步驟1中配好的生料組分進(jìn)行充分混合,然后粉磨成生料粉;
[0026] 步驟3,將所述生料粉先預(yù)熱再經(jīng)高溫煅燒,冷卻至常溫,制得貝利特水泥熟料;
[0027] 步驟4,將所述貝利特水泥熟料與石膏共同粉磨,制得貝利特水泥。
[0028] 作為優(yōu)選,所述生料粉的細(xì)度為80 ym方孔篩篩余不大于20%。
[0029] 作為優(yōu)選,所述生料粉預(yù)熱的溫度為850~1000°C,所述煅燒溫度為1300~ 1400°C,所述煅燒時(shí)間為20~60min,且煅燒過(guò)程中保證爐內(nèi)或窯內(nèi)處于氧化氣氛。
[0030] 作為優(yōu)選,所述石膏的用量滿足制得的貝利特水泥中S03的重量百分含量為2%~
[0031] 作為優(yōu)選,步驟4中所述貝利特水泥熟料與石膏共同經(jīng)粉磨至比表面為 350±20m 2/Kg。
[0032] 所述生料組分的原材料均為工業(yè)原材料或者工業(yè)廢渣,鈣質(zhì)原料可采用水泥生產(chǎn) 常用石灰石或較低品味的石灰石,鋁質(zhì)原料可采用粘土、粉煤灰、鋁廢石、高鋁粉煤灰等,鐵 質(zhì)原料可以選用鐵尾礦、硫酸渣、銅礦渣等,石膏可為天然二水石膏、工業(yè)副產(chǎn)品石膏如脫 硫石膏、磷石膏等。
[0033] 與現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明的有益效果在于:
[0034] 1、本發(fā)明制備的貝利特水泥在配料中加入少量石膏一方面引入少量無(wú)水硫鋁酸 鈣組分,另一方面引入部分硫,來(lái)同時(shí)增強(qiáng)該貝利特水泥的水化活性,從而增強(qiáng)其早期強(qiáng) 度,使其接近于普通硅酸鹽水泥的強(qiáng)度。同時(shí),該貝利特水泥熟料中無(wú)水硫鋁酸鈣礦物的含 量少可以使該貝利特水泥避免出現(xiàn)硫鋁酸鹽水泥后期強(qiáng)度倒縮和表面起砂的缺點(diǎn)。
[0035] 2、本發(fā)明制備的貝利特水泥主要以低鈣的貝利特為主要礦物組分,具有普通貝利 特水泥的低鈣低排放、高耐久性和對(duì)原材料品味要求低等特點(diǎn)。
[0036]3、本發(fā)明方法對(duì)原材料的品味要求低于傳統(tǒng)硅酸鹽生產(chǎn),可以利用較低品味的石 灰石以及工業(yè)廢渣資源,且其煅燒溫度低于傳統(tǒng)硅酸鹽水泥,在生產(chǎn)過(guò)程中可使用部分劣 質(zhì)的煤炭和替代燃料,具有顯著的節(jié)約資源和能源的效果。
【具體實(shí)施方式】
[0037] 下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述,但不作為對(duì)本發(fā)明的限定。
[0038] 以下實(shí)施例中所述貝利特水泥熟料的硫鋁比(Pm)、石灰飽和系數(shù)(KH)、硅率(SM) 和鋁率(IM)四個(gè)率值的具體公式為:
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種貝利特水泥,其特征在于,其水泥熟料包括以下重量配比的礦物組分: 硅酸二鈣:40%~70% ; 硅酸三鈣:1〇%~40% ; 鐵鋁酸四鈣:6%~15% ; 無(wú)水硫鋁酸鈣:1%~10% ; 鋁酸三鈣:〇%~8% ; 硫酸鈣:〇%~2%。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的貝利特水泥,其特征在于,其水泥熟料的游離氧化鈣的重量 百分含量不大于〇. 5%,其水泥熟料的升重不小于1000g/L。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的貝利特水泥,其特征在于,其水泥熟料的硫鋁比為0. 15~ 0. 35,石灰飽和系數(shù)為0. 7~0. 8,硅率為2. 0~3. 5,鋁率為0. 7~2. 0。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的貝利特水泥,其特征在于,該水泥的比表面積為350±20mV Kgo
5. -種貝利特水泥的制備方法,其特征在于,包括以下步驟: 步驟1,根據(jù)所述貝利特水泥熟料的組成及其熟料的硫鋁比、石灰飽和系數(shù)、硅率和鋁 率四個(gè)率值選擇生料組分和確定各生料組分的重量配比,所述貝利特水泥熟料包括以下重 量配比的礦物組分: 硅酸二鈣:40%~70% ; 硅酸三鈣:1〇%~40% ; 鐵鋁酸四鈣:6%~15% ; 無(wú)水硫鋁酸鈣:1%~10% ; 鋁酸三鈣:〇%~8% ; 硫酸鈣:〇%~2% ; 所述貝利特水泥熟料的硫鋁比為〇. 15~0. 35,石灰飽和系數(shù)為0. 7~0. 8,硅率為 2. 0~3. 5,鋁率為0? 7~2. 0 ; 步驟2,將步驟1中配好的生料組分進(jìn)行充分混合,然后粉磨成生料粉; 步驟3,將所述生料粉先預(yù)熱再經(jīng)高溫煅燒,冷卻至常溫,制得貝利特水泥熟料; 步驟4,將所述貝利特水泥熟料與石膏共同粉磨,制得貝利特水泥。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的貝利特水泥的制備方法,其特征在于,所述生料粉的細(xì)度為 80ym方孔篩篩余不大于20%。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的貝利特水泥的制備方法,其特征在于,所述生料粉預(yù)熱的溫 度為850~KKKTC,所述煅燒溫度為1300~1400°C,所述煅燒時(shí)間為20~60min,且煅燒 過(guò)程中保證爐內(nèi)或窯內(nèi)處于氧化氣氛。
8. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的貝利特水泥的制備方法,其特征在于,所述石膏的用量滿足 制得的貝利特水泥中SO3的重量百分含量為2%~5%。
9. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的貝利特水泥的制備方法,其特征在于,步驟4中所述貝利特水 泥熟料與石膏共同經(jīng)粉磨至比表面為350 ± 20m2/Kg。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種貝利特水泥及其制備方法,該貝利特水泥熟料包括以下重量配比的礦物組分:硅酸二鈣:40~70%,硅酸三鈣:10~40%,鐵鋁酸四鈣:6~15%,無(wú)水硫鋁酸鈣:1~10%,鋁酸三鈣:0~8%,硫酸鈣:0~2%。本發(fā)明在貝利特水泥熟料中引入少量的無(wú)水硫鋁酸鈣礦物,在不改變貝利特水泥低鈣、低能耗、對(duì)原材料品味要求低等優(yōu)勢(shì)的基礎(chǔ)上,大幅度提高貝利特水泥的早期強(qiáng)度,接近普通水泥,且利用較低品味的石灰石以及工業(yè)廢渣資源,具有顯著的節(jié)約資源和能源的效果。
【IPC分類】C04B11-30, C04B7-32
【公開號(hào)】CN104788032
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510166198
【發(fā)明人】王敏, 汪智勇, 文寨軍, 王晶
【申請(qǐng)人】中國(guó)建筑材料科學(xué)研究總院
【公開日】2015年7月22日
【申請(qǐng)日】2015年4月9日