一种含Q相的磷硫铝酸盐水泥及其制备方法

摘要

本发明涉及一种含Q相的磷硫铝酸盐水泥及其制备方法，属于胶凝材料的技术领域。该水泥熟料由Q相‑硫铝酸钙(C4A3$)‑磷硫铝酸钙(CPSA)‑硅酸二钙(C2S)‑铁铝酸四钙(C4AF)五种矿相组成。本发明能够在富铁环境下较低温度实现C4A3$、Q相、C4AF和C8A6P共存，既引入了水化活性高的C8A6P和Q相，又有效降低体系中C2AS的生成，能够大幅改善熟料体系的水化强度，相比于硫铝酸盐水泥有着更低的烧成温度，且具有良好的早期和长期力学性能。

权利要求

1.一种含Q相磷硫铝酸盐水泥，其特征在于，该水泥熟料由Q相‑硫铝酸钙 (C4A3$)‑磷硫铝酸钙 (CPSA)‑硅酸二钙(C2S)‑铁铝酸四钙(C4AF)五种矿相组成；

所述水泥熟料的矿物组成具体为：

Q相：10‑30%；

C4A3$：30‑60%；

CPSA：15‑30%；

C2S：5‑15%；

C4AF：5‑10%。

2.一种如权利要求1所述的含Q相磷硫铝酸盐水泥熟料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：按照矿物配比计算并称取原料，过标准筛，筛余为6‑10%；然后用球磨机搅拌，烘干，制样；将样品放入低温烘箱中烘干，然后置于高温电阻炉内煅烧，取出后急冷，得到水泥熟料。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述标准筛的粒径为200目。

4.根据权利要求2或3所述的制备方法，其特征在于，所述煅烧过程为在1330℃ 下保温

2h。

说明书

一种含Q相的磷硫铝酸盐水泥及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种含Q相的磷硫铝酸盐水泥及其制备方法，属于胶凝材料的技术领域。

背景技术

[0002] 上世纪70年代，我国建材研究院发明了硫铝酸盐水泥，其水化产物以硫铝酸钙(C4A3$)和硅酸二钙(C2S)为主，其早期水化反应速度快，拥有快硬早强特性和高抗渗、抗冻、耐蚀等良好耐久性能。相比于普通硅酸盐水泥，硫铝酸盐水泥烧成温度更低、碳排放量更少，是一种低能耗，绿色环保的高性能水泥。然而在实际应用中发现其存在中后期增长强度缓慢，长期使用出现倒缩等缺点。为此，研究者尝试在硫铝酸盐富铝水泥熟料体系中，同时引入具有中后期强度发展的两种矿物‑‑磷铝酸钙(C8A6P)和Q相，用以改善其后期强度。但新型熟料体系中C4A3$、Q相、C4AF和C8A6P四种矿相形成温度不一致，难以在同一温度区间内大量形成，同时在复杂体系易出现水化活性较低的钙黄长石。

发明内容

[0003] 针对以上问题，本发明提供了一种含Q相的磷硫铝酸盐水泥，能够在富铁环境下较低温度实现C4A3$、Q相、C4AF和C8A6P共存，本发明的优点在于既引入了水化活性高的C8A6P和Q相，又有效降低体系中C2AS的生成，能够大幅改善熟料体系的水化强度，相比于硫铝酸盐水泥有着更低的烧成温度，且具有良好的早期和长期力学性能。

[0004] 为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

[0005] 本发明提供了一种含Q相磷硫铝酸盐水泥，该水泥熟料由Q相‑硫铝酸钙(C4A3$)‑磷硫铝酸钙(CPSA)‑硅酸二钙(C2S)‑铁铝酸四钙(C4AF)五种矿相组成。

[0006] 进一步的，所述水泥熟料的矿物组成具体为：

[0007] Q相：10‑30％；

[0008] C4A3$：30‑60％；

[0009] CPSA：15‑30％；

[0010] C2S：5‑15％；

[0011] C4AF：5‑10％。

[0012] 本发明还提供了一种含Q相磷硫铝酸盐水泥熟料的制备方法，包括以下步骤：按照矿物配比计算并称取原料，过标准筛，筛余为6‑10％；然后用球磨机搅拌，烘干，制样；将样品放入低温烘箱中烘干，然后置于高温电阻炉内煅烧，取出后急冷，得到水泥熟料。

[0013] 进一步的，所述标准筛的粒径为200目。

[0014] 进一步的，所述煅烧过程为在1330℃下保温2h。

[0015] 本发明的有益效果为：本发明能够在富铁环境下较低温度实现C4A3$、Q相、C4AF和C8A6P共存，既引入了水化活性高的C8A6P和Q相，又有效降低体系中C2AS的生成，能够大幅改善熟料体系的水化强度，相比于硫铝酸盐水泥有着更低的烧成温度，且具有良好的早期和长期力学性能。

具体实施方式

[0016] 下面通过具体的实施方式对本发明的技术方案作进一步的解释和说明。

[0017] 本次试验采用的原料均为实验室分析纯试剂，具体包括：磷酸三钙、碳酸钙、硫酸钙、氧化铁、氧化铝、二氧化钛和碱式碳酸镁。

[0018] 实施例1

[0019] 生料组分重量百分比：

[0020] 磷酸三钙：29.2％

[0021] 碳酸钙：21.8％

[0022] 硫酸钙：18.2％

[0023] 氧化铁：4.4％

[0024] 氧化铝：19.6％

[0025] 二氧化硅：2.5％

[0026] 碱式碳酸镁：4.3％

[0027] 实施例2

[0028] 生料组分重量百分比：

[0029] 磷酸三钙：33.2％

[0030] 碳酸钙：20.8％

[0031] 硫酸钙：16.7％

[0032] 氧化铁：4.2％

[0033] 氧化铝：18.9％

[0034] 二氧化硅：2.2％

[0035] 碱式碳酸镁：4.0％

[0036] 实施例3

[0037] 生料组分重量百分比：

[0038] 磷酸三钙：35.2％

[0039] 碳酸钙：20.3％

[0040] 硫酸钙：17.4％

[0041] 氧化铁：3.0％

[0042] 氧化铝：17.8％

[0043] 二氧化硅：2.5％

[0044] 碱式碳酸镁：3.8％

[0045] 对比例1

[0046] 生料组分重量百分比：

[0047] 磷酸三钙：30.2％

[0048] 碳酸钙：23.1％

[0049] 硫酸钙：18.7％

[0050] 氧化铁：4.9％

[0051] 氧化铝：20.1％

[0052] 二氧化硅：3.0％

[0053] 将实施例1‑3及对比例1中，按照矿物配比计算并称取原料200g，粒度为通过200目3
的标准筛，筛余为6‑10％。然后用球磨机搅拌，烘干，制样。样品为3×1.5×0.2cm的长方体块，放入低温烘箱中烘干，然后置于高温电阻炉内煅烧，1330℃下保温2h，取出后急冷，得到水泥熟料。将熟料和钢球放入球磨罐中磨至一定细度，过200目筛，筛余控制在0.2％‑
3
0.5％。模具采用2×2×2cm 成型，水灰比为0.35，在常温养护室内养护24h脱模，之后将各实施例和对比例的试样放入养护箱中，在恒温恒湿标准条件下分别养护3d、7d、28d后分别进行抗压强度测试，具体结果见表1。

[0054] 表1

[0055] 检测项目 实施1 实施2 实施3 对比例13d抗压强度/MPa 63.4 62.7 63.7 56.3
7d抗压强度/MPa 81.2 82.4 81.7 74.2
28d抗压强度/MPa 104.1 103.5 104.2 88.6
3d抗折强度/MPa 9.3 9.5 9.0 7.7
7d抗折强度/MPa 11.4 11.2 11.7 8.5
28d抗折强度/MPa 13.6 14.2 13.1 9.3