微细高强度高贝利特水泥及其制备方法

摘要

本发明是关于一种微细高强度高贝利特水泥及其制备方法。该水泥包括水泥熟料与石膏，水泥熟料与石膏的重量比为：96.5:3.5‑94:6；所述的水泥熟料矿物组成为(重量百分比)：C3S：10‑35％，C2S：40‑75％，C3A：1‑5％，C4AF：10‑20％；其中，所述微细高强度高贝利特水泥的细度为D90≤30μm。本发明通过控制水泥颗粒大小，进而加快水泥水化进程，在不改变高贝利特水泥固有特点的前提下大幅提高高贝利特水泥的早期强度。

权利要求

1.一种微细高强度高贝利特水泥的制备方法，其特征在于，包括：

1)取石灰质原料、粘土质原料、铁粉、工业废渣和校正原料共同进行粉磨，得到水泥生料；

2)将水泥生料煅烧得到水泥熟料，所述的水泥熟料矿物组成为(重量百分比)：C3S：10-

35％，C2S：40-75％，C3A：1-5％，C4AF：10-20％；

3)将所述水泥熟料与石膏混合，在球磨机中粉磨50-60min，得到微细高强度高贝利特水泥；所述微细高强度高贝利特水泥的细度为D90≤30μm；所述的微细高强度高贝利特水泥的3d抗压强度≥30MPa，28d抗压强度≥60MPa，3d水化热≤245kJ/kg，7d水化热≤285kJ/kg；

其中球磨机的料球级配为：

60mm料球：10-15％；

40mm料球：20-25％；

30mm料球：28-33％；

20mm料球：20-25％；

15mm料球：13-18％。

2.根据权利要求1所述的微细高强度高贝利特水泥的制备方法，其特征在于，所述的生料按重量百分含量计，包括：石灰质原料60-86％，选自石灰石、泥灰岩和白垩中至少一种；

粘土质原料5-30％，选自粘土、粉煤灰、赤泥、煤矸石和尾矿中至少一种；

铁粉0-10％，选自铁矿石粉和/或铁粉尾矿；

工业废渣0-35％，选自铜矿渣、硫酸渣和石煤渣中至少一种；

校正原料0-35％，选自铁质校正原料、硅质校正原料和镁制校正原料中的至少一种；

其中，铁粉、工业废渣和校正原料不同时为0。

3.根据权利要求2所述的微细高强度高贝利特水泥的制备方法，其特征在于，所述的铁质校正原料为铁粉和/或硫酸渣类铁质校正原料，所述的硅质校正原料为石英石、硅石、黄砂和红砂类硅质校正原料中至少一种，所述镁制校正原料为白云石类镁质校正原料。

4.根据权利要求1所述的微细高强度高贝利特水泥的制备方法，其特征在于，所述的水泥熟料与石膏的重量比为：96.5:3.5-94:6；所述的石膏为天然石膏或工业副产石膏。

说明书

微细高强度高贝利特水泥及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种水泥及其制备方法，特别是涉及一种微细高强度高贝利特水泥及其制备方法。

背景技术

[0002] 高贝利特水泥是一种新型低热硅酸盐水泥，属硅酸盐水泥体系，其熟料由硅酸三钙(C3S)、硅酸二钙(C2S)、铝酸三钙(C3A)和铁铝酸四钙(C4AF) 四种矿物组成。在硅酸盐水泥中，硅酸三钙晶体被称为阿利特，而硅酸二钙晶体被称为贝利特。与普通硅酸盐水泥不同的是，高贝利特水泥是以贝利特矿物C2S为主，其含量在50％以上。高贝利特水泥具有水化低热、高耐久等优异特点。

[0003] 但对于大体积混凝土来说，由于混凝土中水泥水化过程中要放出热量且放出的热量不能及时的传递给外界，因此，混凝土中会有一个温度随着龄期的延长先上升再下降的过程。大体积混凝土通常在浇筑后6-12天达到最高温度，然后就是持续较长时间的温度下降过程，这个过程持续时间可达3个月。在温度下降的过程中，混凝土会发生收缩并产生收缩应力，当收缩应力大于混凝土的抗拉强度的时候便会产生收缩裂缝，裂缝给大坝的安全造成了极大的威胁，因此，如何解决高贝利特水泥的早期强度，减少甚至消除混凝土大坝的裂缝，一直是广大工程技术人员希望解决的难题。

发明内容

[0004] 本发明的主要目的在于，提供一种新型的微细高强度高贝利特水泥及其制备方法，所要解决的技术问题是使其高贝利特水泥的抗压强度高，从而更加适于实用。

[0005] 本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种微细高强度高贝利特水泥，包括水泥熟料与石膏，所述的水泥熟料矿物组成为(重量百分比)：

[0006] C3S：10-35％，

[0007] C2S：40-75％，

[0008] C3A：1-5％，

[0009] C4AF：10-20％；

[0010] 其中，所述微细高强度高贝利特水泥的细度为D90≤30μm。

[0011] 本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。

[0012] 优选的，前述的微细高强度高贝利特水泥，其中所述的水泥熟料是通过对生料的研磨和煅烧得到的，所述的生料按重量百分含量计，包括：

[0013] 石灰质原料60-86％，选自石灰石、泥灰岩和白垩中至少一种；

[0014] 粘土质原料5-30％，选自粘土、粉煤灰、赤泥、煤矸石和尾矿中至少一种；

[0015] 铁粉0-10％，选自铁矿石粉和/或铁粉尾矿；

[0016] 工业废渣0-35％，选自铜矿渣、硫酸渣和石煤渣中至少一种；

[0017] 校正原料0-35％，选自铁质校正原料、硅质校正原料和镁制校正原料中的至少一种；

[0018] 其中，铁粉、工业废渣和校正原料不同时为0。

[0019] 优选的，前述的微细高强度高贝利特水泥，其中所述的铁质校正原料为铁粉和/或硫酸渣类铁质校正原料，所述的硅质校正原料为石英石、硅石、黄砂和红砂类硅质校正原料中至少一种，所述镁制校正原料为白云石类镁质校正原料。

[0020] 优选的，前述的微细高强度高贝利特水泥，其中所述的水泥熟料与石膏的重量比为：96.5:3.5-94:6；所述的石膏为天然石膏或工业副产石膏。

[0021] 优选的，前述的微细高强度高贝利特水泥，其中所述的微细高强度高贝利特水泥的3d抗压强度≥30MPa，28d抗压强度≥60MPa，3d水化热≤ 245kJ/kg，7d水化热≤285kJ/kg。

[0022] 本发明的目的及解决其技术问题还采用以下的技术方案来实现。依据本发明提出的一种微细高强度高贝利特水泥的制备方法，包括：

[0023] 1)取石灰质原料、粘土质原料、铁粉、工业废渣和校正原料共同进行粉磨，得到水泥生料；

[0024] 2)将水泥生料煅烧得到水泥熟料，所述的水泥熟料矿物组成为(重量百分比)：C3S：10-35％，C2S：40-75％，C3A：1-5％，C4AF：10-20％；

[0025] 3)将所述水泥熟料与石膏混合，在球磨机中粉磨50-60min，得到微细高强度高贝利特水泥；所述微细高强度高贝利特水泥的细度为D90≤30μm；

[0026] 其中球磨机的料球级配为：

[0027] 60mm料球：10-15％；

[0028] 40mm料球：20-25％；

[0029] 30mm料球：28-33％；

[0030] 20mm料球：20-25％；

[0031] 15mm料球：13-18％。

[0032] 本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。

[0033] 优选的，前述的微细高强度高贝利特水泥的制备方法，其中所述的生料按重量百分含量计，包括：

[0034] 石灰质原料60-86％，选自石灰石、泥灰岩和白垩中至少一种；

[0035] 粘土质原料5-30％，选自粘土、粉煤灰、赤泥、煤矸石和尾矿中至少一种；

[0036] 铁粉0-10％，选自铁矿石粉和/或铁粉尾矿；

[0037] 工业废渣0-35％，选自铜矿渣、硫酸渣和石煤渣中至少一种；

[0038] 校正原料0-35％，选自铁质校正原料、硅质校正原料和镁制校正原料中的至少一种；

[0039] 其中，铁粉、工业废渣和校正原料不同时为0。

[0040] 优选的，前述的微细高强度高贝利特水泥的制备方法，其中所述的铁质校正原料为铁粉和/或硫酸渣类铁质校正原料，所述的硅质校正原料为石英石、硅石、黄砂和红砂类硅质校正原料中至少一种，所述镁制校正原料为白云石类镁质校正原料。

[0041] 优选的，前述的微细高强度高贝利特水泥的制备方法，其中所述的水泥熟料与石膏的重量比为：96.5:3.5-94:6；所述的石膏为天然石膏或工业副产石膏。

[0042] 借由上述技术方案，本发明微细高强度高贝利特水泥及其制备方法至少具有下列优点：本发明的微细高强度高贝利特水泥是由经煅烧所得的微细高强高贝利特水泥熟料和石膏，通过改变球磨机料球级配并延长粉磨时间，粉磨至适当细度，通过控制水泥颗粒大小，得到对水泥强度起主要作用的粒度分布范围(D90≤30μm)。本发明的水泥颗粒小，能够与水接触充分，加快前期水泥水化速度，从而在不改变高贝利特水泥固有特点的前提下大幅提高高贝利特水泥的早期强度。由本发明的水泥配制的混凝土具有强度高、耐久性好等特点，并且可减少混凝土裂缝，比传统硅酸盐水泥更有利于实现水电工程混凝土的体积稳定性和安全性。

[0043] 上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例详细说明如后。

具体实施方式

[0044] 为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效,以下结合较佳实施例，对依据本发明提出的微细高强度高贝利特水泥及其制备方法其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。在下述说明中，不同的“一实施例”或“实施例”指的不一定是同一实施例。此外，一或多个实施例中的特定特征、结构、或特点可由任何合适形式组合。

[0045] 本发明的一个实施例提出的一种微细高强度高贝利特水泥，包括水泥熟料与石膏，所述的水泥熟料与石膏的重量比为：96.5:3.5-94:6；所述的水泥熟料矿物组成为(重量百分比)：C3S：10-35％，C2S：40-75％，C3A：1-5％， C4AF：10-20％；其中，所述微细高强度高贝利特水泥的细度为D90≤30μm。本发明的高贝利特水泥的细度小，可以与水充分接触，从而提高水泥前期水化速度，进而提高水泥的早期强度。

[0046] 所述的水泥熟料是通过对生料的研磨和煅烧得到的，所述的生料按重量百分含量计，包括：石灰质原料60-86％，选自石灰石、泥灰岩和白垩中至少一种；粘土质原料5-30％，选自粘土、粉煤灰、赤泥、煤矸石和尾矿中至少一种；铁粉0-10％，选自铁矿石粉和/或铁粉尾矿；工业废渣 0-35％，选自铜矿渣、硫酸渣和石煤渣中至少一种；校正原料0-35％，选自铁质校正原料、硅质校正原料和镁制校正原料中的至少一种；其中，铁粉、工业废渣和校正原料不同时为0。

[0047] 其中所述的铁质校正原料为铁粉和/或硫酸渣类铁质校正原料，所述的硅质校正原料为石英石、硅石、黄砂和红砂类硅质校正原料中至少一种，所述镁制校正原料为白云石类镁质校正原料。

[0048] 石膏为天然石膏或工业副产石膏。

[0049] 本发明的实施例的原料如表1所示。

[0050] 表1微细高强高贝利特硅酸盐水泥的原料配方(单位：重量百分比)

[0051]

[0052] 根据上述实施例，本发明提出以下微细高强度高贝利特水泥实施例1-7 的水泥熟料的组成如表2所示。

[0053] 表2微细高强度高贝利特水泥实施例1-7的水泥熟料的组成

[0054]

[0055] 将实施例1-7所得水泥粉磨至合适细度后，进行水泥的物理性能试验 (参照JC/T 721-2006水泥颗粒级配测定方法激光法)，结果见表3。从结果可见，实施例1-7所得水泥D50均小于14μm，D90均小于30μm。

[0056] 表3实施例1-7水泥的粒度分布

[0057]

[0058] 将实施例1-7所得水泥粉磨后，进行水泥的物理性能试验(参照GB/T 17671-1999水泥胶砂强度检验方法(ISO法))，结果见表4。从结果可见，实施例1-7所得水泥28天抗压强度均大于60MPa。

[0059] 表4实施例1-5水泥的物理性能结果

[0060]

[0061] 将实施例1-7所得水泥粉磨后，进行水泥的水化热性能试验(参照GB/T 12959-2008水泥水化热测定方法)，结果见表5。由表5结果可见，实施例 1-7所得水泥3天水化热均小于245kJ/kg、7天水化热均小于285kJ/kg。

[0062] 表5实施例1-7水泥的水化放热实测值(kJ/kg)

[0063]

[0064] 本发明的另一实施例提出一种微细高强度高贝利特水泥的制备方法，包括：

[0065] 1)取石灰质原料、粘土质原料、铁粉、工业废渣和校正原料共同进行粉磨，得到水泥生料；

[0066] 2)将水泥生料煅烧得到水泥熟料，所述的水泥熟料矿物组成为(重量百分比)：C3S：10-35％，C2S：40-75％，C3A：1-5％，C4AF：10-20％；

[0067] 3)将所述水泥熟料与石膏按重量比为96.5:3.5-94:6的比例混合，在球磨机中粉磨50-60min，得到微细高强度高贝利特水泥；所述微细高强度高贝利特水泥的细度为D90≤30μm；

[0068] 其中球磨机的料球级配为：

[0069] 60mm料球：10-15％；

[0070] 40mm料球：20-25％；

[0071] 30mm料球：28-33％；

[0072] 20mm料球：20-25％；

[0073] 15mm料球：13-18％。

[0074] 根据上述实施例，本发明提出以下微细高强度高贝利特水泥实施例1-7 的球磨机的料球级配如表6所示。

[0075] 表6球磨机的料球级配

[0076]

[0077] 以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。