專利名稱：早強(qiáng)膨脹水泥的生產(chǎn)工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及早強(qiáng)膨脹水泥的生產(chǎn)工藝，更進(jìn)一步說是涉及用硅酸鹽水泥熟料、硫鋁酸鹽熟料、石膏及爐灰為原料制備早強(qiáng)K型膨脹水泥的生產(chǎn)工藝。
早在1936年，法國的羅塞爾首先用50%石膏、25%鐵礬土和25%的白堊作原料在回轉(zhuǎn)窯中煅燒成熟料，然后與適當(dāng)比例的礦渣及波特蘭水泥熟料共同粉磨，制造出了膨脹水泥。1958年美國加利福尼亞大學(xué)的克萊恩及其同事在羅塞爾的基礎(chǔ)上發(fā)明了K型膨脹水泥，其制造工藝及化學(xué)成分與羅塞爾的水泥相似，但K型水泥的膨脹組分中含有三組分化合物-硫鋁酸鈣C4A3S(3CaO，Al2O3，CaSO4)及游離氧化鈣(fCaO)，K型水泥大多采用單獨(dú)煅燒硫鋁酸鈣水泥熟料然后與硅酸鹽水泥熟料共同粉磨的生產(chǎn)方法。日本則在購買了克萊恩的專利之后經(jīng)過研究和改進(jìn)，開發(fā)出了CSA(硫鋁酸鈣的縮寫)水泥，與美國生產(chǎn)工藝不同的是，日本在煅燒硫鋁酸鹽熟料之后，將其單獨(dú)磨制成CSA膨脹劑，并作為商品水泥拌制成膨脹水泥，這種方法使用靈活方便，但要求現(xiàn)場有較好的設(shè)備以及較多的施工技術(shù)。近年來，世界上有許多國家相繼研究或開發(fā)出了自己的K型膨脹水泥或CSA膨脹劑。但是這些現(xiàn)有技術(shù)存在一個主要缺陷，即它們通常只具有膨脹作用而沒有早強(qiáng)性能或強(qiáng)度值較低，硬化時間也相對較長，此外其生產(chǎn)成本也相對較高，難以滿足現(xiàn)代建筑工程的需要。最近CN 1061581公開了用沸騰爐燃燒煤脫硫廢渣(即爐灰)制作水泥膨脹劑的方法，但是由其制得產(chǎn)品不具有早強(qiáng)性其后期抗折強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度也較低。
因此本發(fā)明的目的在于提供一種早強(qiáng)膨脹水泥(早強(qiáng)K型膨脹水泥)的生產(chǎn)工藝，該水泥具有不同的礦物組成，它在具有膨脹性能的同時，還具有早強(qiáng)、快硬的特點(diǎn)，其后期強(qiáng)度穩(wěn)定升高，同時其生產(chǎn)成本也大幅度降低。
本發(fā)明所述的生產(chǎn)工藝包括下列步驟(1)原料準(zhǔn)備①制備硅酸鹽水泥熟料要求該熟料的3天抗壓強(qiáng)度≥28MPa，28天抗壓強(qiáng)度≥480MPa，其礦物組成(重量百分比)為C3S55-75%，C2S22-35%;游離CaO≤3.5%;
②制備硫鋁酸鹽熟料要求其3天抗壓強(qiáng)度≥42.5MPa，其礦物組成(重量百分比)為C4A3S≥55%;β-C2S≥25%;
③石膏SO3含量≥38%(重量);以及④爐灰燒失量≤3%，活性SiO2含量≥60%(重量)。
(2)原料混合各種原料的混合配比范圍為(重量百分比)其優(yōu)選的范圍為硅酸鹽水泥熟料60-85%60-65%硫鋁酸鹽熟料3-15%8-12%石膏3-20%5-10%爐灰5-30%15-30%(3)粉磨及包裝將上述混合料在球磨機(jī)中粉磨至在邊長為80微米的方孔篩上篩余量為小于7%的細(xì)度并包裝，最終產(chǎn)品的礦物組成由C3S、C2S和C4A3S組成。
本發(fā)明所述的硅酸鹽水泥熟料及硫鋁酸鹽熟料的制造過程均可以采用本領(lǐng)域普通的燒結(jié)工藝制造，例如可以采用回轉(zhuǎn)窯、立窯來燒結(jié)，只要這些熟料各自滿足上述要求即可。
本發(fā)明所用的石膏原料可以是磷石膏或二水石膏，所用的爐灰例如可以是沸騰爐爐灰，只要它們各自滿足上述要求即可用于本發(fā)明。
本發(fā)明所述的原料混合及粉磨步驟沒有特別的工藝及設(shè)備要求，它們可以采用本領(lǐng)域常用的工藝手段及設(shè)備完成。
下面將參照實(shí)施例對本發(fā)明作更詳細(xì)的描述。
下表1中分別對本發(fā)明所述的早強(qiáng)K型膨脹水泥生產(chǎn)工藝的配比范圍及其產(chǎn)品的膨脹性能、早強(qiáng)性能(初凝時間)和抗折、抗壓強(qiáng)度進(jìn)行了舉例說明。
注膨脹率測定是在測定初始值后，水中養(yǎng)護(hù)分別測1、3、7、14、28天的膨脹率，標(biāo)準(zhǔn)稠度30.2%，參照J(rèn)C311-82測定。
由表1可以看出本發(fā)明的早強(qiáng)K型膨脹水泥具有優(yōu)越的膨脹性能、合適的早強(qiáng)性能，其后期強(qiáng)度穩(wěn)定上升，該水泥可用于配制補(bǔ)償收縮混凝土及自應(yīng)力水泥混凝土。
下表2將對由本發(fā)明所述的生產(chǎn)工藝制得的425＃及525＃早強(qiáng)K型膨脹水泥的抗折、抗壓強(qiáng)度進(jìn)行描述，并相應(yīng)地將其與普通水泥作對比，所有這些測試均按國標(biāo)GB175-92進(jìn)行。
表2 單位MPa
由表2可以看出由本發(fā)明的生產(chǎn)工藝制得的早強(qiáng)K型膨脹水泥425＃在3天、28天的抗折、抗壓強(qiáng)度均高于普通425＃水泥，接近普通525＃水泥，而本發(fā)明的525＃水泥無論是早期(3天)的強(qiáng)度，還是后期(28天)的強(qiáng)度均高于現(xiàn)有技術(shù)525＃水泥的。
下面將描述由本發(fā)明的生產(chǎn)工藝制得的早強(qiáng)K型膨脹水泥的其它一些性能，這些參數(shù)按GB175-92及JC313-82進(jìn)行測試。
綜合上面所述的這些性能，可以看出本發(fā)明所述的生產(chǎn)工藝與現(xiàn)有技術(shù)相比，它采用獨(dú)特的原料配比，它使用了廢物爐灰，發(fā)明人經(jīng)過大量的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)本發(fā)明所述的爐灰可以與硫鋁酸鹽熟料成份相互補(bǔ)充，協(xié)同作用，改善了該水泥的膨脹性能，既使該水泥的早強(qiáng)性能適中，符合施工的需要，又增加了水泥的后期強(qiáng)度，同時大幅度地降低了成本，具體地說本發(fā)明所述的爐灰的作用在于1.爐灰中所含的大量的活性SiO2可以和過程中的游離CaO遇水化合，形成C2S，從而提高了該水泥的后期強(qiáng)度;
2.爐灰易磨，其比表面積較大，相對地提高了水泥的早期強(qiáng)度及水化速度;
3.硫鋁酸鹽有時水化太快，在配合料中加入爐灰可以和硫鋁酸鹽熟料及石膏協(xié)同作用、相互補(bǔ)充，從而可以適當(dāng)?shù)匮娱L水化時間，使后期強(qiáng)度能穩(wěn)定上升;
4.使用爐灰可以大幅度地降低該水泥的生產(chǎn)成本。
正是由于上述原因，由本發(fā)明可以獲得具有特殊礦物組成的優(yōu)質(zhì)膨脹水泥，經(jīng)檢測，其礦物組成主要由C3S、C2S及C4A3S組成，不含游離的CaO，而現(xiàn)有技術(shù)則含有一定量的游離CaO。
由本發(fā)明所述的工藝制得的早強(qiáng)K型膨脹水泥具有凝結(jié)硬化快、早期強(qiáng)度高、后期強(qiáng)度穩(wěn)定上升的特點(diǎn)，它還具有良好的抗凍、抗?jié)B性、耐久性及優(yōu)良的膨脹性，硬化后收縮率較小，膨脹率大于干縮，從而達(dá)到或保持微膨脹狀態(tài)的收縮補(bǔ)償效果。另外由于本發(fā)明預(yù)先將硅酸鹽水泥熟料、硫鋁酸鹽熟料、石膏和爐灰混合、粉磨成水泥產(chǎn)品，省去了在施工現(xiàn)場的混合、攪拌步驟，不但使用起來極其方便，降低了操作人員的技術(shù)要求，而且提高了產(chǎn)品性能。由本發(fā)明制得的水泥可用來拌制補(bǔ)償收縮混凝土，作抗裂、防水的構(gòu)筑物，也可用來拌制自應(yīng)力混凝土，用于制造外壓管和內(nèi)壓管。另外正是由于本產(chǎn)品具有上述特點(diǎn)，它特別適用于在寒冷地區(qū)的建筑施工，有利于縮短工期，提高建筑物的防水、抗?jié)B性能，大大提高了工程質(zhì)量。
權(quán)利要求
1.早強(qiáng)膨脹水泥的生產(chǎn)工藝，包括下列步驟(1)原料準(zhǔn)備①制備硅酸鹽水泥熟料要求該熟料的3天抗壓強(qiáng)度≥28MPa，28天抗壓強(qiáng)度≥480MPa，其礦物組成(重量百分比)為C3S55-75%，C2S22-35%；游離CaO≤3.5%；②制備硫鋁酸鹽熟料要求其3天抗壓強(qiáng)度≥42.5MPa，其礦物組成(重量百分比)為C4A3S≥55%；β-C2S≥25%；③石膏SO3含量≥38%(重量)；以及④爐灰燒失量3%，活性SiO2含量≥60%(重量)(2)原料混合各種原料的混合配比范圍為(重量百分比)硅酸鹽水泥熟料 60-85%硫鋁酸鹽熟料3-15%石膏3-20%爐灰5-30%(3)粉磨及包裝將上述混合料在球磨機(jī)中粉磨至在邊長為80微米的方孔篩上篩余量為小于7%的細(xì)度并包裝，最終產(chǎn)品的礦物組成由C3S、C2S和C4A3S組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的早強(qiáng)膨脹水泥的生產(chǎn)工藝，其中所述的各種原料的混合配比范圍優(yōu)選地為(重量百分比)硅酸鹽水泥熟料60-65%硫鋁酸鹽熟料8-12%石膏5-10%爐灰15-30%
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的早強(qiáng)膨脹水泥的生產(chǎn)工藝，其中所述的石膏為二水石膏或磷石膏，所述的爐灰為沸騰爐爐灰。
全文摘要
本發(fā)明涉及早強(qiáng)膨脹水泥的生產(chǎn)工藝，更進(jìn)一步說是涉及用硅酸鹽水泥熟料、硫鋁酸鹽熟料、石膏及爐灰為原料制備早強(qiáng)K型膨脹水泥的生產(chǎn)工藝，該水泥最終產(chǎn)品的礦物組成，由C
文檔編號C04B28/18GK1107813SQ94118439
公開日1995年9月6日 申請日期1994年11月30日 優(yōu)先權(quán)日1994年11月30日
發(fā)明者曹重儀 申請人:樺甸市松源水泥有限公司