一種超細(xì)緩凝鋁酸鈣水泥及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于耐火材料用鋁酸鹽水泥領(lǐng)域，具體涉及一種超細(xì)緩凝鋁酸鈣水泥及其 制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 鋁酸鈣水泥（CAC)是不定形耐火材料常用的水合結(jié)合劑。在現(xiàn)代高性能澆注料中， 盡管水泥的加入量在逐步減少，但鋁酸鈣水泥仍然是耐火澆注料中應(yīng)用相當(dāng)普遍的水合結(jié) 合劑，這主要是因?yàn)樗兄鴥?yōu)越的凝固特性，可以在保證澆注料流動(dòng)性的前提下為其提供 足夠的脫模強(qiáng)度，這也是CAC在澆注料中最主要的作用，這一作用和CAC的水化過程密切相 關(guān)，而且澆注料中水泥的水化還會(huì)影響澆注料的可工作時(shí)間和脫模時(shí)間，進(jìn)而影響澆注料 的施工進(jìn)度。
[0003] 影響水泥水化的因素有很多，包括物相組成、養(yǎng)護(hù)時(shí)間、外加劑、水泥粒度等。其 中水泥粒度在影響水泥的水化的同時(shí)，又影響體系的堆積密度，因而將直接影響水泥的凝 結(jié)、硬化過程和流動(dòng)度、強(qiáng)度等一系列物理性能。"李代兵，王剛.水泥粒度對(duì)剛玉澆注料 性能的影響[A].中國(guó)金屬學(xué)會(huì).第5屆中國(guó)金屬學(xué)會(huì)青年學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C].中國(guó)金 屬學(xué)會(huì)，2010: 3"發(fā)現(xiàn)拉法基C-71水泥粒度的降低，其D50從11. 504 μ m降到3. 847 μ m， 加快了水泥的水化速度，從而使得澆注料的凝結(jié)時(shí)間從2h縮短到Ih 20min。但是"Klaus S Rj Neubauer J， Goetz-Neunhoeffer F. How to increase the hydration degree of CA - The influence of CA particle fineness[J]. Cement and Concrete Research, 2015，67: 11-20"中一鋁酸鈣CA顆粒的D50從50μπι降到14μπι，甚至4μπι，粒度的減小使 CA 的水化反應(yīng)延遲。"Tiwary V K，Chakraborty I Ν· THE EFFECT OF PYR0-PR0CESSING PARAMETERS AND PSD ON THE REACTIVITY OF CALCIUM ALUMINATE PHASEA IN CALCIUM ALUMINATE CEMENTS[C]//Proceedings of the Unified International Technical Conference on Refractories: UNITECR'05 Worldwide Congress. 2006: 821-825"中錯(cuò) 酸鈣水泥（CAC :70% Al2O3 )的比表面積從4050cm2/g增加到5103cm2/g，D50從4. 0 μπι降低 到2.7μπι，其初凝時(shí)間和終凝時(shí)間均縮短。"王建亭，周季嫡.一種鋁酸鈣水泥[Ρ].河 南：CN1982247，2007-06-20"中鋁酸鈣水泥的比表面積在3750±250cm 2/g，水泥的初凝時(shí) 間為2h~3h 40min，終凝時(shí)間為2h 25min~4h 20min。
[0004] 同時(shí)，"Klaus S R，Neubauer J，Goetz-Neunhoeffer F. How to increase the hydration degree of CA - The influence of CA particle fineness[J]. Cement and Concrete Research，2015，67: 11-20"指出一鋁酸鈣CA 顆粒反應(yīng) 22h 后僅有 1·3μπι 的 顆粒厚度發(fā)生水化，對(duì)于粒度較大的水泥，其未水化殘留部分較多。所以，若減小水泥的粒 度，則粒度較小的水泥未水化的部分殘留會(huì)較少，水泥的水化程度提高，較少的超細(xì)水泥即 可獲得同等的水化凝結(jié)特性，從而可減小澆注料中水泥的加入量，澆注料中引入的CaO含 量相應(yīng)地降低，燒結(jié)過程中低熔物的生成量減少，可提高澆注料的高溫性能。
[0005] 因此，研宄水泥粒度對(duì)鋁酸鈣水泥水化凝結(jié)特性的影響具有重要意義，而目前，水 泥粒度對(duì)鋁酸鈣水泥水化凝結(jié)特性影響的報(bào)道還很少。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明目的在于公布一種超細(xì)具有緩凝作用的鋁酸鈣水泥，可延長(zhǎng)其結(jié)合澆注料 的可工作時(shí)間和脫模時(shí)間，同時(shí)可減少水泥在澆注料中的加入量。
[0007] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案： 本發(fā)明選用一種市售的普通燒結(jié)鋁酸鈣水泥，其比表面積為4460cm2/g、D50為 12. 39 μ m，化學(xué)組成和物相組成如表1和表2所示：
上述超細(xì)緩凝鋁酸鈣水泥的制備方法：首先利用Φ500X500毫米球磨機(jī)，以IOOkg的 鋼球和鋼鍛為球磨介質(zhì)、48轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速下對(duì)5kg的鋁酸鈣水泥進(jìn)行球磨制得。所得超 細(xì)水泥樣品用勃氏透氣法測(cè)試樣品的比表面積，用干法激光粒度分析儀測(cè)試水泥的粒度分 布；所得水泥的比表面積為 5510~5540cm2/g，D50 為 L 28~1· 45 μπι，D90 為 L 97~2· 13 μπι， 最大顆粒尺寸為9. 46~10. 03 μ m，最小顆粒尺寸只有0. 58~0. 76 μ m。
[0008] 和現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果如下： 1)超細(xì)水泥具有緩凝的現(xiàn)象。超細(xì)水泥凈漿開始放熱的時(shí)間可延遲到14h，水化放熱 峰值出現(xiàn)的時(shí)間可延遲到24. 7h，超細(xì)水泥砂漿開始放熱的時(shí)間可延遲到4h，水化放熱峰 值出現(xiàn)的時(shí)間可延遲到13. 8h，砂漿的初凝時(shí)間可延遲到6h 35min，終凝時(shí)間可延遲到7h 25min。超細(xì)水泥所具有的緩凝性能可使?jié)沧⒘系目晒ぷ鲿r(shí)間和脫模時(shí)間延長(zhǎng)，在某些需要 長(zhǎng)時(shí)間進(jìn)行施工操作的場(chǎng)合可使?jié)沧⒘媳３州^長(zhǎng)的可工作時(shí)間。
[0009] 2)可降低澆注料中水泥的加入量。水泥顆粒的水化反應(yīng)層厚度相同的情況下， 水泥粒度越小，水化放熱反應(yīng)結(jié)束后其未水化、殘余部分越少，較細(xì)水泥顆粒的水化程度越 高，則較少的超細(xì)水泥即可獲得與普通粒度水泥同等的水化凝結(jié)特性，從而可減小澆注料 中水泥的加入量。
【附圖說明】
[0010] 圖1為用球磨前后鋁酸鈣水泥制備的凈漿的水化放熱曲線（20° C); 圖2為用球磨前后鋁酸鈣水泥制備的砂漿的水化放熱曲線（20° C); 圖3為用球磨前后鋁酸鈣水泥制備的凈漿(含40%RG4000 Al2O3微粉)的水化放熱曲線 (20° O ； 圖4為用球磨前后鋁酸鈣水泥制備的砂漿(含40%RG4000 Al2O3微粉)的水化放熱曲線 (20° 0〇
【具體實(shí)施方式】 toon] 以下通過具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行說明，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局 限于此。
[0012] 利用Φ 500 X 500毫米球磨機(jī)，以IOOkg的鋼球和鋼鍛為球磨介質(zhì)、48轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn) 速下對(duì)5kg比表面積為4460cm2/g、D50為12. 39 μ m的市售普通鋁酸鈣水泥進(jìn)行球磨2h，制 得球磨后比表面積為5520cm2/g、D50為L(zhǎng) 36 μ m、D90為2. 02 μ m，最大顆粒尺寸為9. 69 μ m， 最小顆粒尺寸〇. 68 μm的超細(xì)鋁酸鈣水泥。
[0013] 進(jìn)一步檢測(cè)了球磨后所得水泥的凈漿水化放熱曲線、砂漿的水化放熱曲線和砂漿 的凝結(jié)時(shí)間，檢測(cè)過程如下： 1)超細(xì)鋁酸鈣水泥凈漿的檢測(cè) 將鋁酸鈣水泥加入水中以0. 30的水灰比制備水泥凈漿，在水泥凈漿中插入熱電偶， 一并放置在恒溫箱中，用與熱電偶相連的無紙溫度記錄儀來監(jiān)測(cè)水泥水化過程中的溫度變 化，得到水泥凈漿的水化放熱曲線。
[0014] 2 )超細(xì)鋁酸鈣水泥砂漿的檢測(cè) 按照歐標(biāo)，在水泥砂漿攪拌機(jī)中以0. 33的膠砂比、0. 50的水灰比制備砂漿。與上述水 泥凈漿水化放熱曲線的相同方法檢測(cè)水泥砂漿的水化放熱曲線，并用Vicat儀測(cè)試水泥砂 漿的凝結(jié)時(shí)間。
[0015] 實(shí)施例1 制備未球磨鋁酸鈣水泥和球磨后超細(xì)鋁酸鈣水泥的凈漿，并測(cè)試其水化放熱曲線，見 圖1。隨水泥粒度的減小，即D50從12. 39 μ m減小到1. 36 μ m，20° C下水泥凈漿開始放熱 的時(shí)間由7h延遲到14h，水化放熱峰值出現(xiàn)的時(shí)間由11. 7h延遲到24. 7h。
[0016] 實(shí)施例2 制備未球磨鋁酸鈣水泥和球磨后超細(xì)鋁酸鈣水泥的砂漿，并測(cè)試其水化放熱曲線（見 圖2)及其凝結(jié)時(shí)間。隨水泥粒度的減小，即D50從12. 39 μ m減小到1. 36 μ m，20° C下水 泥砂漿開始放熱的時(shí)間由2. 5h延遲到4h，水化放熱峰值出現(xiàn)的時(shí)間由5. 7h延遲到13. 8h， 砂楽·的初凝時(shí)間由3h 35min延遲到6h 35min，終凝時(shí)間由3h 55min延遲到7h 25min。
[0017] 實(shí)施例3 制備未球磨鋁酸鈣水泥、球磨后超細(xì)鋁酸鈣水泥分別與40%的RG4000 Al2O3微粉混合 后的凈漿，并測(cè)試其水化放熱曲線，見圖3。隨水泥粒度的減小，即D50從12. 39 μ m減小到 1. 36 μ m，20° C下水泥凈漿開始放熱的時(shí)間由4. 8h延遲到8. 5h，水化放熱峰值出現(xiàn)的時(shí)間 由7. Ih延遲到12. 2h。
[0018] 實(shí)施例4 制備未球磨鋁酸鈣水泥、球磨后超細(xì)鋁酸鈣水泥分別與40%的RG4000 Al2O3微粉混合 后的砂漿，并測(cè)試其水化放熱曲線(見圖4)及其凝結(jié)時(shí)間。隨水泥粒度的減小，即D50從 12. 39 μ m減小到1. 36 μ m，20° C下水泥砂漿開始放熱的時(shí)間由2. 5h延遲到3. 2h，水化放 熱峰值出現(xiàn)的時(shí)間由5. Ih延遲到9. 2h，砂衆(zhòng)的初凝時(shí)間由3h 30min延遲到4h 25min，終 凝時(shí)間由4h延遲到4h 45min。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種超細(xì)緩凝鋁酸鈣水泥，其特征在于，所述水泥的比表面積為5510~5540cm2/g， D50 為I. 28~1. 45ym，D90 為I. 97~2. 13ym，最大顆粒尺寸為 9. 46~10. 03ym，最小顆粒尺 寸 0? 58~0. 76ym。2. 權(quán)利要求1所述超細(xì)緩凝鋁酸鈣水泥的制備方法，其特征在于：利用? 500X500毫 米球磨機(jī)，以IOOkg的鋼球和鋼鍛為球磨介質(zhì)、48轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速下對(duì)5kg的鋁酸鈣水泥進(jìn) 行球磨制得。
【專利摘要】本發(fā)明公布了一種超細(xì)緩凝鋁酸鈣水泥，其比表面積為5510~5540cm2/g，D50為1.28~1.45μm，D90為1.97~2.13μm，最大顆粒尺寸為9.46~10.03μm，最小顆粒尺寸0.58~0.76μm。本發(fā)明對(duì)超細(xì)鋁酸鈣水泥水化行為的研究表明該超細(xì)水泥凈漿、砂漿開始放熱的時(shí)間和水化放熱峰值出現(xiàn)的時(shí)間均延遲，砂漿的凝結(jié)時(shí)間延長(zhǎng)。即水泥粒度的減小對(duì)水泥水化具有延緩作用，使水泥凝結(jié)延遲。因此，該超細(xì)緩凝鋁酸鈣水泥可延長(zhǎng)其結(jié)合澆注料的可工作時(shí)間和脫模時(shí)間，在某些需要長(zhǎng)時(shí)間進(jìn)行施工操作的場(chǎng)合可使?jié)沧⒘媳３州^長(zhǎng)的可工作時(shí)間。
【IPC分類】C04B7/32
【公開號(hào)】CN104909590
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510295044
【發(fā)明人】葉國(guó)田, 王亞娟, 尚學(xué)軍, 朱玲玲
【申請(qǐng)人】鄭州大學(xué)
【公開日】2015年9月16日
【申請(qǐng)日】2015年6月2日