阿利特硫鋁酸鈣水泥的組成及製造方法
2023-06-30 08:28:36
專利名稱:阿利特硫鋁酸鈣水泥的組成及製造方法
本發明是一種以C3S-C2S-C4A3S-C4AF礦物為主要組份的阿利特硫鋁酸鈣新品種水泥的製造方法，所得到的產品，既保持了矽酸鹽水泥的優良特性，又具有硫鋁酸鹽水泥不收縮和早期強度較高的特性，克服了矽酸鹽水泥在硬化過程中產生收縮、導致裂紋的缺點，這對傳統的矽酸鹽水泥改性有著深遠的意義。而且煆燒溫度低、生產工藝簡便、大量摻加尾礦和廢渣作混合材後，強度降低幅度不大。
膨脹水泥和不收縮水泥歷來是用矽酸鹽水泥和膨脹組份共同混合粉磨而成，1963年P.E.Halstead，在「Expanding and Stressing Cement」《Tne Chemistry of Cements》，H.F.W.Taylor，P87～99中提出「製造一種含有一定比例無水硫鋁酸鈣而本質屬於波特蘭水泥的熟料」用它直接製造膨脹水泥是可行的」。圍繞這個問題，國內外都展開大量的研究工作，美國在1975年公布了美國W.A.Borje關於含有C4A2S-βC2S為主要成分的超早強水泥的專利(3860433)，1978年蘇聯的И.в.К
在實驗室配製並在米哈爾洛夫水泥廠燒成了阿利特硫鋁酸鹽熟料，但他們把此熟料作為添加物配製高強水泥、膨脹水泥、快凝膨脹水泥，但未見詳細報導。
矽酸鹽水泥具有悠久的歷史，良好的性能，但燒成溫度要1450℃;而且此種水泥在硬化時，伴隨著產生收縮，是造成混凝土裂縫的主要原因;而由矽酸鹽水泥配製的混合材水泥，如礦渣水泥、粉煤灰水泥、火山灰水泥、赤泥水泥等，其共同的缺點是凝結較慢，尤其是早期強度偏低。
本發明的目的是用低溫煆燒方法製造一種以C3S-C2S-C4A3S-C4AF為主要礦物的熟料及由此種熟料所配製的礦渣水泥、赤泥水泥等加有混合材的水泥。此種水泥比普通矽酸鹽熟料加混合材所製得的同種水泥凝結時間大大縮短，早期(1，3天)強度明顯提高，摻等量混合材時其水泥強度比熟料強度下降幅度小，從而可以多摻加混合材，而其凝結時間、早期強度等性能降低不多。
本發明在CaO-SiO2-Al2O3-Fe2O3-SO3系統的生料中引入F-，使得C3S與C4A3S得以共存，並需嚴格控制熟料中下列成分才能獲得理想的C3S與C4A3S的適宜匹配，其熟料成分為Al2O3為7～10%、Fe2O31～3.5%、SO34～6%、F-為0.1～0.4%。
其理由在於，當煆燒溫度為1200～1300℃時(一)配料中F-的影響如下若不摻加F-，在1300℃以下煆燒時生成的熟料，用X射線分析幾乎沒有撿出C3S;F-在熟料中如果小於0.1～0.4%，則形成的C3S量甚少;F-在熟料中如果大於0.1～0.4%的範圍，則C11A7·CaF2的形成難以避免。實踐證明，C11A7·CaF2和C4A3SC3S同時共存，其水泥性能難以控制。
(二)熟料中SO3量的影響如下若小於4～6%，C4A3S形成量少，甚至X射線分析不出來，C3A大量形成;若大於4～6%的範圍，則C3S的量明顯減少;況且未化合的CaSO4多了，導致水泥膨脹過大，強度反而降低。
(三)熟料中Al2O3量的影響如下Al2O3量若小於7～10%，C4A8S甚少，X射線分析難以撿出C4A3S的存在。若Al2O3高於規定範圍，則C4A3S形成量太多，水泥膨脹量過大。
(四)熟料中Fe2O3量的影響此項指標視原料而定，由於Fe2O3在煆燒過程中消耗Al2O3，所以為了保證熟料中形成所需要的C4A3S的量，Fe2O3的量可以上下波動。如原料本身含Al2O3低，為使熟料中C4A3S的量在規定範圍，則生料中不必再另加鐵粉。所以在某種意義上說，適當增減Fe2O3的含量來調節C4A3S的量是可行的。
阿利特硫鋁酸鈣熟料的製造工藝要點如下(1)本發明所用原料為石灰石、頁巖、煤矸石、粉煤灰、低品位礬土等含鋁矽質原料，以及石膏、螢石或含氟工業廢料等。
(2)配料控制石灰飽和度K值在0.8～1.10。若K值低於規定範圍，不能保證足夠的C3S量，達不到提高強度的目的;若K值高於規定範圍，在1200～1300℃煆燒範圍燒成時，游離CaO太多，導致水泥膨脹過急，安定性不好。
K= (C總-0.55(A-0.64F)-0.35F-0.7(SO3+TiO2)-1.48F-)/(2.8×SiO2)式中C……代表熟料中CaO重量百分數A……代表熟料中Al2O3重量百分數F……代表熟料中Fe2O3重量百分數SO3……代表熟料中SO3重量百分數TiO2……代表熟料中TiO2重量百分數F-……代表熟料中F-重量百分數SiO2……代表熟料中SiO2重量百分數
(3)熟料的礦物組成如下(重量)C3S 30～50%、C2S 30～40%、C4A3S10～20%、C4AF 3～10%、及少量未化合的CaSO4。
(4)燒成工藝控制以下工藝參數控制煆燒溫度在1200～1300℃，能得到較滿意的C3S-C4A3S匹配比例。如低於此溫度範圍，雖然C4A3S已基本形成，但形成的C3S很少;如高於此溫度範圍，C4A3S量趨向減少，C3A量增加。
煆燒時避免還原氣氛。
(5)水泥的製備①阿利特硫鋁酸鈣熟料與硬石膏共同粉磨到比表面積為＞3000cm3/g。
加入石膏(重量百分數)=0.13M (1.99(A-0.64F))/(SO3)式中M代表所配水泥中
克分子比C4A3S＝1.99(A-0.64F)M控制在0.5～1.0SO3代表石膏中SO3百分數。
A代表熟料中Al2O3百分數F代表熟料中Fe2O3百分數②阿利特硫鋁酸鈣礦渣水泥、粉煤灰水泥、火山灰水泥、赤泥水泥的製備將阿利特硫鋁酸鈣熟料摻加適量石膏和20～40%的混合材共同粉磨到比表面積為＞3000cm2/g。
阿利特硫鋁酸鈣水泥的基本性能為初凝不早於45分鐘終凝不遲於4小時一天耐壓強度＞20.0MPa28天耐壓強度＞50.0MPa線膨脹率一天＞0.05%，28天＜0.5%(一)配料計算表1
＊外摻0.7%桃林尾礦，相當於生料成份中 F-＝0.25%，熟料成份F-＝0.36%。
生料粉磨細度4900孔篩篩餘＜10%。
(二)生料的化學分析表2
(三)生料煆燒生料採用長焰煆燒，物料溫度為1100～1300℃，無還原氣氛，測定窯尾廢氣中CO＜1.0%，O2為1～3.0%。生料的化學組成如表2所示。
(1)不收縮阿利特硫鋁酸鈣水泥
本發明的用途和積極效果如下1.用途阿利特硫鋁酸鈣水泥熟料和石膏共同粉磨，單獨使用作為不收縮水泥、膨脹水泥和快凝膨脹水泥、高強水泥使用。也可加入20～40%的混合材，配成礦渣水泥、粉煤灰水泥、赤泥水泥、煤矸石水泥等，相對於矽酸鹽水泥來說，加入混合材比例高，強度降低小，凝結時間短，早期強度高。
2.積極效果(1)這種水泥含鈣量低，從而減少碳酸鈣分解熱，降低熱耗。
(2)該水泥熟料燒成溫度低(1200～1300℃)，操作簡便。
(3)生產該水泥熟料所用原料廣泛如頁巖、粉煤灰、煤矸石、赤泥等工業廢料。
(4)該水泥對混合材適應性好，可以提高加有混合材水泥的早期強度，從而可以多摻混合材;一般摻加20～40%(重量百分數)，強度降低幅度不大，因此，可以處理大批工業廢渣。
權利要求
1.一種以C3S-C2S-C4A3S礦物組成為主要組份的阿利特硫鋁酸鈣的水泥組成，其特徵在於Ⅰ、該水泥熟料組成(重量)如下(1)以礦物組成計C3S30～50%，C2S30～40%，C4A2S10～20%，C4AF3～10%，及少量未化合的CaSO4(2)以化學成分計除CaO、SiO2外，Al2O37～10%，Fe2O31～3.5%，SO24～6%，F-0.1～0.4%Ⅱ、該水泥是由上述成分的熟料與適量的石膏共同粉磨配製而成。石膏加入量(重量百分數)=0.13M (1.99(A-0.64F))/(SO3)式中M值為0.5～1.0，SO3為石膏中SO3%，A為熟料中Al2O3%，F為熟料中Fe2O3%Ⅲ、或者將Ⅰ項的熟料加入適量石膏和其它混合材配製成混合材水泥。
2.一種阿利特硫鋁酸鈣水泥的製造方法，其特徵是Ⅰ、在CaO-SiO2-Al2O3-Fe2O3-SO3系統中引入F-，在煆燒時使得C2S-C4A3S兩種礦物得以共存。Ⅱ、該水泥的配料K值控制在0.8～1.10。K值的計算方法為K= (C總-0.55(A-0.64F)-0.35F-0.7(SO3+TiO2)-1.48F-)/(2.8×SiO2)Ⅲ、該水泥的煆燒溫度為1200℃～1300℃。Ⅳ、該水泥需磨製到比表面積為＞3000CM2/g。
專利摘要
一種阿利特硫鋁酸鈣水泥的組成和製造工藝；該水泥熟料組成(重量)如下C該水泥的配料K值控制在0.8～1.10，在1200℃～1300℃燒成。該水泥的特點是製造工藝簡便，使用時，可摻加大量混合材而凝結時間短，強度降低幅度不大，成本低。
文檔編號C04B11/00GK86103649SQ86103649
公開日1987年12月9日 申請日期1986年5月28日
發明者李秀英, 童雪莉, 範家駿, 薛君 申請人:國家建築材料工業局建築材料科學研究院導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan