本發(fā)明涉及工程材料技術(shù)領(lǐng)域，具體是指一種低微熱膨脹硅酸鹽水泥。
背景技術(shù)：
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樂的基礎(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。日本則在購買了克萊的專利之后經(jīng)過研究和改進，開發(fā)出了硫鋁酸鈣水泥，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，將其單獨磨制成硫鋁鈣水泥膨脹劑，并作為商品水泥拌制成膨脹水泥?，F(xiàn)目前還未見有采用工業(yè)廢渣為原料制備的性能良好的低微熱膨脹水泥。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于提供一種以工業(yè)廢渣為原料、生產(chǎn)工藝簡單、成本低、產(chǎn)品質(zhì)量性能良好，且節(jié)能環(huán)保的低微熱膨脹硅酸鹽水泥。
本發(fā)明通過下述技術(shù)方案實現(xiàn)：一種低微熱膨脹硅酸鹽水泥，按重量份計，包括以下組分：
硅酸鹽水泥熟料40~70份
固硫灰20~30份
粉煤灰10~30份
石膏0~3份
激發(fā)劑0.1~1份
偏高嶺土5~15份。
制備本發(fā)明所述低微熱膨脹硅酸鹽水泥，只需按上述重量份配料，然后將之混合均勻，即得。
本發(fā)明的理論依據(jù)和化學(xué)反應(yīng)的機理如下：
固硫灰中含有赤鐵礦、f-cao、ii-caso4、以及活性al2o3等，其加水后產(chǎn)生的膨脹的主要反應(yīng)有：
caso4+h2o→caso4·h2o；體積膨脹2.26倍
cao+h2o→ca(oh)2；體積膨脹1.98倍
mca(oh)2+al2o3+nh2o→mcao·al2o3·nh2o；
3cao·al2o3·6h2o+3caso4·2h2o→3cao·al2o3·3caso4·32h2o；
體積膨脹2.22倍。
可以看出，固硫灰本身有較大的膨脹性，從其成分來看含有較多的活性al2o3、so3含量也較高。其次，固硫灰中含有的so3以硬石膏ii-caso4形式存在，與天然硬石膏有相同的結(jié)構(gòu)，可以完全取代二水石膏對水泥凝結(jié)時間進行調(diào)節(jié)，并且可與活性al2o3、so3反應(yīng)生成鈣礬石。
最新研究和實驗證明：鈣礬石具有穩(wěn)定性的膨脹性的特點，在干燥、潮濕、高溫、低溫等各種惡劣條件下，鈣礬石的晶體結(jié)構(gòu)均難以破壞，并且與水泥中的其它水解礦物c-s-h配合能使水泥產(chǎn)生較高的強度和膨脹性能。因此，可以控制鈣礬石在水泥礦物中的含量而使水泥具有膨脹性能和產(chǎn)生自應(yīng)力，增加水泥的密實度，從而增加水泥的強度、抗?jié)B和抗硫酸鹽浸蝕的能力。為了避免鈣礬石的膨脹能過大導(dǎo)致對水泥的破壞作用，除了控制鈣礬石的生成量外，同時必須使c3a轉(zhuǎn)化成鈣礬石的膨脹反應(yīng)控制在水泥的塑性階段與彈性極限強度以內(nèi)完成。
通過對循環(huán)流化床燃燒固硫灰的成分分析，認為可以通過鋁質(zhì)、硫質(zhì)原料對固硫灰中的鋁和硫進行一定校正制備成鈣礬石為主要膨脹源的膨脹水泥，而本專利選用偏高嶺土作為鋁質(zhì)原料。
偏高嶺土是高嶺土在高溫下脫水形成的產(chǎn)物，具有火山灰活性，其摻入水泥后可以顯著的將水泥水化誘導(dǎo)期的時間縮短，而且還可以提前水化放熱峰及鈣礬石的開成峰，這樣的環(huán)境下，漿體的水化放熱速度是逐漸緩和的。
循環(huán)流化床固硫灰渣是指含硫煤和固硫劑（通常為石灰石）按一定的比例混合后，在流化床鍋爐內(nèi)經(jīng)850-900℃燃燒固硫之后排出的固體廢棄物，包括在煙道收集到的固硫灰和從爐底排出的固硫渣。由于在循環(huán)流化床鍋爐中燃燒溫度未達到煤形成液相的溫度，所排出的固硫灰渣相對于在煤粉1300℃左右燃燒產(chǎn)生的廢棄物——粉煤灰而言，其各方面性能都有較大差別。固硫灰渣通常呈疏松多孔狀，故需水量遠高于粉煤灰；固硫灰中的無定形sio2和a12o3使其具有火山灰活性，能夠在石灰質(zhì)激發(fā)劑的作用下發(fā)生水化反應(yīng)生成c-s-h和c-a-h凝膠；固硫灰中的硫主要以ii-caso4的形式存在。ii-caso4難溶且水化緩慢，其水化產(chǎn)物鈣礬石和二水石膏是固硫灰的主要膨脹源；固硫灰中的鈣含量遠高于粉煤灰，是固硫灰白硬性的重要來源。
為了更好地實現(xiàn)本發(fā)明，進一步地，所述硅酸鹽水泥熟料的比表面積為300kg/m2~350kg/m2，固硫灰的比表面積為380kg/m2~430kg/m2。
為了更好地實現(xiàn)本發(fā)明，進一步地，所述硅酸鹽水泥熟料的強度滿足42.5強度等級水泥的要求。
為了更好地實現(xiàn)本發(fā)明，進一步地，其中so3的含量＜3.5%。
為了更好地實現(xiàn)本發(fā)明，進一步地，所述粉煤灰中cao含量＜10%，so3含量＜3%，f-cao含量＜1%。
為了更好地實現(xiàn)本發(fā)明，進一步地，所述石膏的比表面積為200~400m2/kg。
為了更好地實現(xiàn)本發(fā)明，進一步地，所述石膏為硬石膏、二水石膏、磷石膏和脫硫石膏中的至少一種。
為了更好地實現(xiàn)本發(fā)明，進一步地，所述激發(fā)劑為硫酸鉀、氫氧化鈉和水玻璃中的至少一種。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點及有益效果：
（1）本發(fā)明以工業(yè)廢棄物固硫灰為主要原料，變廢為寶，降低成本，使得經(jīng)濟效益高，與同類產(chǎn)品比較，更具有市場競爭力，同時，減少了環(huán)境污染，為固硫灰的利用開辟了一條新的途徑；
（2）采用本發(fā)明，低熱微膨脹水泥的制備只需要粉磨，不需煅燒，生產(chǎn)工藝簡單，能耗較低，可以節(jié)省大量的能源；
（3）本發(fā)明產(chǎn)品制備工藝簡單，容易操作，實用性強；利用發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟，有效利用工業(yè)廢渣，為固硫灰提供一個新的利用途徑，為循環(huán)流化床燃煤技術(shù)的推廣拓寬道路。
具體實施方式
下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步地詳細說明，但本發(fā)明的實施方式不限于此，在不脫離本發(fā)明上述技術(shù)思想情況下，根據(jù)本領(lǐng)域普通技術(shù)知識和慣用手段，做出各種替換和變更，均應(yīng)包括在本發(fā)明的范圍內(nèi)。為使本發(fā)明的目的、工藝條件及優(yōu)點作用更加清楚明白，結(jié)合以下實施實例，對本發(fā)明作進一步詳細說明。此處所描述的具體實施實例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
實施例1：
本實施例制備低微熱膨脹硅酸鹽水泥，按重量份計，包括以下組分：
粉煤灰：10份；固硫灰：20份；熟料70份；石膏1份；激發(fā)劑：0.2份；偏高嶺土：7份。
將上述組分混合均勻，即得所需低微熱膨脹硅酸鹽水泥。該水泥的初凝時間為1小時30分鐘，終凝時間為2小時55分鐘，3天與28天的抗折強度分別為4.2mpa與8.6mpa，3天與28天的抗壓強度分別為25mpa與48mpa，1天、7天與28天的線膨脹率分別為0.13%、0.17%與0.44%。
實施例2：
本實施例制備低微熱膨脹硅酸鹽水泥，按重量份計，包括以下組分：
粉煤灰：10份；固硫灰：25份；熟料65份；石膏0.5份；激發(fā)劑：0.3份；偏高嶺土：10份。
將上述組分混合均勻，即得所需低微熱膨脹硅酸鹽水泥。該水泥的初凝時間為2小時5分鐘，終凝時間為3小時40分鐘，3天與28天的抗折強度分別為4.1mpa與9.9mpa，3天與28天的抗壓強度分別為27mpa與53mpa，1天、7天與28天的線膨脹率分別為0.16%、0.22%與0.52%。
實施例3：
本實施例制備低微熱膨脹硅酸鹽水泥，按重量份計，包括以下組分：
將上述組分混合均勻，即得所需低微熱膨脹硅酸鹽水泥。該水泥的初凝時間為2小時55分鐘，終凝時間為6小時10分鐘，3天與28天的抗折強度分別為4.0mpa與8.9mpa，3天與28天的抗壓強度分別為24mpa與53mpa，1天、7天與28天的線膨脹率分別為0.18%、0.25%與0.58%。
盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實施例，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以理解：在不脫離本發(fā)明的原理和宗旨下可以對這些實施例進行多種變化、修改、替換和變型，本發(fā)明的范圍由權(quán)利要求及其等同物限定。
本發(fā)明公開了一種低微熱膨脹硅酸鹽水泥，按重量份計，包括以下組分：硅酸鹽水泥熟料40~70份，固硫灰20~30份，粉煤灰10~30份，石膏0~3份，激發(fā)劑0.1~1份，偏高嶺土5~15份。本發(fā)明以工業(yè)廢棄物固硫灰為主要原料，變廢為寶，降低成本，使得經(jīng)濟效益高，與同類產(chǎn)品比較，更具有市場競爭力，同時，減少了環(huán)境污染，為固硫灰的利用開辟了一條新的途徑；低熱微膨脹水泥的制備只需要粉磨，不需煅燒，生產(chǎn)工藝簡單，能耗較低，可以節(jié)省大量的能源；制備工藝簡單，容易操作，實用性強；利用發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟，有效利用工業(yè)廢渣，為固硫灰提供一個新的利用途徑，為循環(huán)流化床燃煤技術(shù)的推廣拓寬道路。