專利名稱：早強高強低熱石膏礦渣水泥的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種無(少)熟料水泥，具體說是一種早強高強低熱石膏礦渣水泥。
現(xiàn)有的水泥一般分為以熟料為主的水泥和不摻或少摻熟料的無(少)熟料水泥兩大類，熟料水泥中質(zhì)量最好的為硅酸鹽水泥，其次為普通硅酸鹽水泥，硅酸鹽水泥是石灰質(zhì)，粘土質(zhì)及其它輔助原料(如鐵質(zhì))按比例混合磨成生料并高溫?zé)敛糠秩廴诘囊怨杷猁}礦物為主要成分的熟料，加入適量石膏磨細而成的。如在熟料中摻入適量混合材料再加入適量的石膏按一定比例混合磨細可制成普通硅鹽水泥，熟料水泥的質(zhì)量好壞與熟料的摻入量多少成正比。由于生產(chǎn)熟料需煅燒，故其成本高，設(shè)備投資大，耗能高，環(huán)境污染嚴(yán)重，另外，以熟料為主的水泥需用粘土作原料。需耗用大量土地資源。
石膏礦渣水泥(又名礦渣硫酸鹽水泥)屬無(少)熟料水泥的一種，其質(zhì)量在無(少)熟料水泥中為最好，它以礦渣為主加適量石膏和少量硅酸鹽水泥熟料或石灰一起粉磨而成，生產(chǎn)該水泥其熟料的摻入量較少，生產(chǎn)工藝比較簡單，降低了生產(chǎn)成本，建廠投資少。但因存在強度低，尤其是早期強度低，凝結(jié)時間差等缺陷而難以克服，致使石膏礦渣水泥的質(zhì)量較差，國內(nèi)已沒有廠家生產(chǎn)。近年來，中國專利公開了一些各種類型的無(少)熟料水泥，它們都采用新原料或新外加劑(諸如新的活性激發(fā)劑、早強劑、緩(速)凝劑等)，由于用這些新物料生產(chǎn)水泥均未作過全面深入的試驗，尤其對水泥長期的質(zhì)量(主要是耐久性)尚欠可靠依據(jù)，故用戶不敢使用，水泥廠也不易采納。
中國專利CN 1064855A公開了名稱為“無熟料水泥及其制造方法”，它通過化學(xué)激發(fā)劑反應(yīng)激發(fā)工業(yè)廢料中的活性。生產(chǎn)該水泥同樣存在難以推廣使用的問題，而更主要是由于這種水泥的早期強度仍較低，泌水性較差，與鋼筋的粘結(jié)力小，所以其質(zhì)量仍不能達到普通硅酸鹽水泥所要求的國家質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，更不能用作鋼筋混凝土，只能用作砌筑水泥。
本發(fā)明的目的在于克服上述已有技術(shù)存在的缺陷，提供一種生產(chǎn)成本低、工藝簡單，投資少，強度高，特別是早期強度較高，其質(zhì)量已達到625R號普通硅酸鹽水泥國家質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的早強高強低熱石膏礦渣水泥。
本發(fā)明的另一目的是提供一種不需增加任何新的物料，仍采用現(xiàn)有生產(chǎn)普通水泥的原料，便于推廣的早強高強低熱石膏礦渣水泥。
本發(fā)明所提供的早強高強低熱石膏礦渣水泥是以礦渣為主摻入一定量的石膏和石灰石，它們的配比為(重量百分比)礦渣50-85%石膏7-30%石灰石5-30%生產(chǎn)本水泥可利用通常生產(chǎn)普通硅酸鹽水泥的生產(chǎn)設(shè)備，但省去熟料的煅燒工序和設(shè)備。本發(fā)明首先將礦渣通過烘干機烘干，石膏、石灰石經(jīng)破碎與烘干后的礦渣按比例入管磨機粉磨，細度要求比表面積≥4500cm2/g，成為合格成品后包裝。
本發(fā)明所提供的水泥質(zhì)量能夠大大超過石膏礦渣水泥最高一級的部頒標(biāo)準(zhǔn)，并達到625R號普通硅酸鹽水泥國家質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)鍵在于是將石灰石作為活性混合材摻入，起到了激發(fā)礦渣潛在活性的作用，提高了水泥強度，同時大大降低水泥成本，提高水泥易磨性，而水泥細度的比表面積≥4500cm2/g。但長期以來水泥行業(yè)一直認為在硅酸鹽類水泥中石灰石是作為非活性混合材摻入，它在水泥中起微集料作用，不與其它礦物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，因此當(dāng)其摻入量過大時，水泥的標(biāo)號降低。石膏礦渣水泥部標(biāo)中不摻石灰石，因它是非活性混合材，若再將其摻入標(biāo)號已較低的石膏礦渣水泥中，會使水泥的標(biāo)號及質(zhì)量降得較低。
本發(fā)明在實驗中發(fā)現(xiàn)石灰石作為活性混合材摻入礦渣中后發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)，它與石膏一起作為激發(fā)劑激發(fā)了礦渣的潛在活性。從幾百個實驗數(shù)據(jù)得知當(dāng)水泥細度為≥45cm2/g，石灰石摻入量在30%以下的范圍內(nèi)，摻入量越大水泥強度越高，而且3天強度更高，尤其在石灰石摻入量為23%時，3天強度已超過725R號硅酸鹽水泥國標(biāo)，該水泥的質(zhì)量已超過625R號硅酸鹽水泥的國家質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。
下述表1、表2、表3、中給出了各組分含量范圍更詳細的描述。所給出的配比范圍均為近似值，它依賴于所選擇各組分原料的質(zhì)量而變化。
表1礦渣含量與強度關(guān)系編 配方 強度(單位:MPa) 達到普通礦渣:石膏:石灰石 3天 7天 28天 水泥標(biāo)號號 單位:% 抗壓 抗折 抗壓 抗折 抗壓 抗折 等級C1 50:20:30 9.8 2.13 30.4 4.7 46.4 5.4 275C2 55:15:30 12.2 2.5 30.2 4.6 46.4 5.8 325C4 62:15:23 42 7.1 52.7 7.8 65.3 8.3 625RC6 64:15:21 35 5.7 51.4 7.4 -- -- --C7 66:15:19 35.8 5.7 48.7 6.7 63.8 7.4 625C9 68:15:17 24 4.4 40.7 5.7 59.4 6.7 425RC12 70:15:15 20.5 3.9 38.8 5.9 57.8 6.5 425C14 72:15:13 19 3.5 38.2 5.7 57.6 425C17 85:15:0 16.7 3.1 39.4 6 59.7 7.2 325本發(fā)明中礦渣為水淬高爐鐵渣，也可采用水淬電爐鋼渣。礦渣的含量為50-85%，其優(yōu)選范圍為60-66%，從表中還可知本發(fā)明各組分的最佳配比為礦渣∶石膏∶石灰石＝62∶15∶23，用此配方生產(chǎn)的水泥強度已達到625R號普通硅酸鹽水泥強度的國家質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，尤其該水泥3天的強度已超過725R號普通硅酸鹽水泥國標(biāo)要求，當(dāng)?shù)V渣的含量為50%時，其強度較低，尤其是早期強度較低，但它仍達到275號硅酸鹽水泥強度的國標(biāo)，說明水泥中水硬性材料的礦渣，其含量及其潛在活性被激發(fā)程度的大小影響水泥強度的高低，礦渣含量太低或太高都會使水泥強度降低，(因為礦渣含量太高了，作為礦渣活性激發(fā)劑的石膏、石灰石等總含量太少了，礦渣被激發(fā)的程度太低)。
表2石膏含量與水泥強度的關(guān)系編 配方 強度(單位MPa) 到達普通礦渣:生石膏:石灰石 3天 7天 28天 水泥標(biāo)號號 單位:% 抗壓 抗折 抗壓 抗折 抗壓 抗折 的等級C3 58:28:14 11 2.5 26.4 4.2 45.8 4.4 275C5 63.2:21:15.8 13.4 2.8 32 4.8 50.2 5.2 275C8 66.4:17:16.6 13.2 2.8 32.3 5 50.8 5.6 325C9 68:15:17 24 4.4 40.7 5.7 59.4 6.7 525C10 69:19:12 15.5 2.7 36.6 5.5 56.8 5.6 325C11 69.6:13:17.4 11.2 2.4 32.3 5.2 53.3 6.4 275C13 71.2:11:17.8 9.6 2 25.2 4.7 45.8 6.2 275C15 74:8:18 8.2 1.7 19.7 4.2 39.4 6 275石膏最好采用天然二水生石膏，也可用750℃-900℃燒石膏或工業(yè)副產(chǎn)石膏。石膏的含量為7-30%，優(yōu)先范圍為15-19%。石膏是礦渣活性激發(fā)劑，它的摻入激發(fā)了礦渣的潛在活性，提高了水泥強度，若摻量太少，即使礦渣的含量仍在適中的范圍內(nèi)，強度仍受影響，水泥標(biāo)號只能達到275號普通硅酸鹽水泥強度的國家質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。
表3石灰石含量與水泥強度的關(guān)系編 配方 強度(單位MPa) 到達普通礦渣 生石膏 石灰石 3天 7天 28天 水泥標(biāo)號號 單位:% 抗壓 抗折 抗壓 抗折 抗壓 抗折 等級C2 55:15:30 12.2 2.5 30.2 4.6 46.4 5.8 325C4 62:15:23 42 7.1 52.7 7.8 65.3 8.3 625RC6 64:15:21 35 5.7 51.4 7.4C7 66:15:19 35.8 5.7 48.7 6.7 63.8 7.4 625C9 68:15:17 24 4.4 40.7 5.7 59.4 6.7 425RC14 72:15:13 19 3.5 38.2 5.7 57.6 425C16 77:15:8 16.9 3.2 37.2 6.2 57 6.1 325C17 85:15:0 16.7 3.1 39.4 6 59.7 7.2 325石灰石的含量范圍為5-30%，優(yōu)選范圍為19-25%。石灰石摻量在30%以下，其摻量越大水泥的強度越高。當(dāng)石灰石摻量達到30%時，水泥強度下降得甚至比沒摻石灰石的還要多，特別是3天強度更低，這是由于作為激發(fā)劑的石灰石已全部將礦渣的潛在活性激發(fā)，因礦渣的含量太少石灰石已再無礦渣可被激發(fā)了。
將一定量的硅酸鹽水泥熟料作為激發(fā)劑加入該水泥中，可提高水泥的強度，下表給出了加入不同量的熟料對水泥強度的影響表4熟料摻量與水泥強度的關(guān)系編 配方(%) 強度(MPa) 到達普通礦渣:生石膏:石灰石 3天 7天 28天 水泥標(biāo)號號:熟料 抗壓 抗折 抗壓 抗折 抗壓 抗折 等級C18 64:17:19:10 40.9 6.4 52.1 7.3 66.1 7.9 625RC19 64:17:19:7 43.3 6.8 54.3 7.3 69.2 7.97 625RC20 64:17:19:5 41.1 6.0 52.4 7.3 66.2 7.5 525RC21 64:17:19:3 41.3 60 53.5 7.2 66.8 7.6 525RC22 64:17:19:1 37.2 5.6 51.6 7 69.9 7.5 525RC23 64:17:19:0 35.8 5.7 48.7 6.7 63.8 7.4 525RC4 62:15:23:0 42 7.1 52.7 7.8 65.3 8.3 625R熟料作為外加劑計算，其摻入量為水泥總量的0-10%，當(dāng)摻入少量熟料，水泥強度有一定提高，熟料在摻入水泥總量10%范圍內(nèi)，其摻量越多，水泥強度越高，當(dāng)熟料摻入量占總量的7%時，水泥的3天強度已超過725R硅酸鹽水泥國家質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，水泥的強度已達到到625R普通硅酸鹽水泥國標(biāo)要求。即使不摻熟料其水泥強度也達到525R號普通硅酸鹽水泥國家質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。
也可用0-5%的石灰(生石灰或消石灰)替代硅酸鹽水泥熟料作為激發(fā)劑摻入。但其強度比摻熟料的水泥稍低。
本水泥中礦渣是作為水硬性材料，石膏、石灰石、熟料及石灰皆作為礦渣的激發(fā)劑。此外，還可加入混合材(含活性及非活性的)，例如各種工業(yè)廢渣，各種巖石。總之，凡硅酸鹽水泥所用混合材本水泥都可用。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下技術(shù)效果和優(yōu)點1、本早強高強低熱石膏礦渣水泥的質(zhì)量大大優(yōu)于原石膏礦渣水泥，水泥質(zhì)量比普通硅酸鹽水泥質(zhì)量好，其水泥強度已超過625R號普通硅酸鹽水泥國家質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，尤其是3天強度比國標(biāo)更高;混凝土與鋼筋的握裹力比普通水泥大30%，可作鋼筋混凝土用;水泥石收縮率比普通水泥小;泌水性比普通水泥小;水化熱比普通水泥低，達到低熱水泥指標(biāo)。安定性合格，凝結(jié)時間達到普通水泥的國標(biāo)要求，參見下表的對比數(shù)據(jù)表5水泥質(zhì)量對比編安 凝結(jié)時間強度(MPa)定 3天7天28天號性 初凝終凝 抗壓 抗折 抗壓 抗折 抗壓 抗折C4 合格 3:15 5:15 42 7.1 52.7 7.8 65.3 8.3C19 合格 2:25 4:8 43.3 6.8 54.3 7.3 69.2 7.97625R3硅酸鹽水泥國際 合格 >0:25 <12:0 32 5.5- -61.3 7.8600R3石膏礦渣水泥部標(biāo) 合格 >0:30 <12:0 - - 31.9 6.1 51.5 7.1
表6水泥收縮率對比自由膨脹率(%)
表7水泥水化熱對比
注從本水泥天、2天水化熱值變化趨勢估計，3天水化熱值應(yīng)(44，7天水化熱值應(yīng)<50。說明本發(fā)明水泥水化熱低于硅酸鹽大壩水泥及普通大壩水泥的國標(biāo)值。
表8水泥強度耐久性對比 注本水泥的3個月強度與28天強度相比仍呈上升趨勢。
表9水泥泌水性對比 2、本水泥所采用的原料易得且價格低廉，因不用粘土作原料，故不耗費國家的大量土地資源，由于所采用的原料均為普通硅酸鹽水泥使用的原料，符合國標(biāo)對原料的要求，因此用戶易于接受，大、中、小規(guī)模水泥廠利用現(xiàn)有設(shè)備即可生產(chǎn)，便于推廣使用。
3、本水泥的生產(chǎn)工藝簡單，可省去普通水泥的煅燒工序和設(shè)備，其建廠投資比普通水泥少2/3，生產(chǎn)成本比普通水泥低，可降低50%，生產(chǎn)效率高并能減少環(huán)境污染。
注測定方法，200g水泥樣品＋300ml水-→拌勻-→500ml量筒中-→記錄液面清水量-→靜置-→記錄液面清水量。
表10水泥與鋼筋握裹力對比
權(quán)利要求
1.一種原料為礦渣、石膏的早強高強低熱石膏礦渣水泥，其特征在于還摻有石灰石，各組分的配比為礦渣50-85%石膏7-30%石灰石 5-30%可摻入上述原料總量0-10%的硅酸鹽水泥熟料或0-5%的石灰。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低熱石膏礦渣水泥，其特征在于上述原料各組分的優(yōu)選配比為礦渣60-66%石膏15-19%石灰石19-25%
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的低熱石膏礦渣水泥，其特征在于礦渣為水淬高爐鐵渣或水淬電爐鋼渣。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的低熱石膏礦渣水泥，其特征在于石膏為生石膏或750℃-900℃燒石膏或工業(yè)副產(chǎn)石膏。
5.一種生產(chǎn)早強低熱石膏礦渣水泥的工藝方法，將礦渣、石膏和石灰石混合在一起后粉磨(也可分別磨細后混勻)，其特征在于粉磨細度為≥4500cm2/g。
全文摘要
一種早強高強低熱石膏礦渣水泥，主要由礦渣、石膏、石灰石組成，各組分的配比為礦渣∶石膏∶石灰石∶50—85％∶7—30％∶5—30％。本水泥礦渣作為水硬性材料，石膏、石灰石等作為激發(fā)礦渣潛在活性的激發(fā)劑。將烘干后的礦渣與破碎石膏、石灰石按比例入磨粉磨，細度為比表面積≥4500cm
文檔編號C04B7/21GK1097722SQ9310877
公開日1995年1月25日 申請日期1993年7月17日 優(yōu)先權(quán)日1993年7月17日
發(fā)明者易甡賢 申請人:易甡賢