專利名稱：含鋁酸鹽礦物的通用硅酸鹽水泥改性劑及其應(yīng)用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種含鋁酸鹽礦物的通用硅酸鹽水泥改性劑，特別涉及一種含鋁酸鹽 礦物的通用硅酸鹽水泥改性劑及其應(yīng)用的方法，屬于無機(jī)非金屬材料領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
硅酸鹽水泥是世界范圍內(nèi)在建筑材料領(lǐng)域使用最廣泛、用量最多的膠凝材料。其 熟料由四種主要礦物組成(C3s、C2S, C3A和C4AF)，煅燒溫度為1450°C。C3S和C2S是硅酸鹽 水泥熟料中的主要礦物，其水化產(chǎn)物主要是水化硅酸鈣(C-S-H)和氫氧化鈣，C3S含量高且 水化較快，對(duì)水泥的強(qiáng)度性能起主要作用。但若提高水泥熟料中C3S礦物含量，會(huì)使生料的 易燒性變差，煅燒溫度升高。C3A和C4AF是熟料中的次要礦物，其水化產(chǎn)物主要是水化硫鋁 (鐵)酸鈣(鈣礬石或AFt)。C3A水化反應(yīng)迅速，水化過程放出大量的熱，凝結(jié)硬化快，早期 強(qiáng)度較高，但易使水泥急凝，應(yīng)控制其含量在較低范圍。關(guān)于硅酸鹽水泥中4大礦物的形成 和匹配關(guān)系已經(jīng)進(jìn)行了深入系統(tǒng)的研究，鑒于硅酸鹽水泥熟料的礦物組成特點(diǎn)，其水化過 程中形成的水化產(chǎn)物主要是水化硅酸鈣(C-S-H)、氫氧化鈣和少量鈣礬石等，使該水泥表現(xiàn) 出早期強(qiáng)度偏低，水化過程體積收縮較大等缺點(diǎn)。當(dāng)摻入較大比例的礦渣、粉煤灰或其他工 業(yè)廢渣作混合材時(shí)，還可導(dǎo)致水泥的強(qiáng)度明顯降低，凝結(jié)時(shí)間延長。近年來，通過在硅酸鹽水泥熟料中引入非傳統(tǒng)硅酸鹽熟料體系的高膠凝性礦物 C4Aj以取代C3A,獲得一個(gè)新的具有高膠凝性的水泥熟料礦相體系，如阿利特-硫鋁酸鹽 水泥，其熟料的主要礦物組成為C3S、C2S、C4Aj和C4AF。另外，一些復(fù)合水泥的出現(xiàn)，如高 鋁-硅酸鹽復(fù)合水泥，硫鋁酸鹽-硅酸鹽復(fù)合水泥，其目的是利用兩種水泥中所含有的不同 強(qiáng)度礦物，進(jìn)行水泥性能互補(bǔ)，發(fā)揮高鋁水泥或硫鋁酸鹽水泥熟料中鋁酸鹽或硫鋁酸鹽礦 物水化快且對(duì)礦渣、粉煤灰等混合材有激發(fā)作用的特點(diǎn)，水化過程可形成較多的鈣礬石、水 化鋁酸鹽和鋁膠等水化產(chǎn)物，調(diào)節(jié)硅酸鹽水泥水化產(chǎn)物的種類與數(shù)量配比，達(dá)到提高混合 材硅酸鹽水泥性能的目的。但是，高鋁水泥或硫鋁酸鹽水泥的生產(chǎn)對(duì)原料要求較嚴(yán)，需要特 定的工藝技術(shù)，市場售價(jià)較高，一般不適宜用作調(diào)節(jié)通用硅酸鹽水泥的性能。

發(fā)明內(nèi)容
為了在硅酸鹽水泥體系中引入早強(qiáng)型鋁酸鹽礦物(CA、C12A7),達(dá)到調(diào)節(jié)硅酸鹽水 泥水化產(chǎn)物的種類與配比，提高通用硅酸鹽水泥(尤其是高混合材含量的硅酸鹽水泥)性 能和降低生產(chǎn)成本的目的。本發(fā)明提供一種含鋁酸鹽礦物的通用硅酸鹽水泥改性劑及其應(yīng) 用方法。一種含鋁酸鹽礦物的通用硅酸鹽水泥改性劑，制備方法如下(1)以高鋁含量廢渣及天然石灰石為原料，以高鋁含量廢渣的化學(xué)組成為依據(jù)進(jìn) 行配料計(jì)算，根據(jù)原料組成不同，設(shè)計(jì)鋁酸鹽礦物(CA、C12A7)、C2S和C4AF礦物質(zhì)量配比范圍 為，鋁酸鹽礦物15 45%;C2S :40 75%；C4AF :5 20%，引入0 2%的CaF2作礦化劑 (以礦物總質(zhì)量為基準(zhǔn)外加)，制備改性劑的生料配合料；
(2)將生料配合料粉磨至0.08mm方孔篩篩余小于15%，于1250 1350°C煅燒 15 60min，制得熟料；(3)將熟料配以1 8 %的石膏(以改性劑總質(zhì)量為基準(zhǔn)計(jì)算)，粉磨至0. 08mm方孔篩篩余小于10%，制得水泥改性劑。所述的高鋁含量廢渣為粉煤灰、煤矸石、爐渣或礬土尾礦。所述的高鋁含量廢渣與天然石灰石的質(zhì)量比例為(20 50) (50 80)。一種含鋁酸鹽礦物的通用硅酸鹽水泥改性劑，其應(yīng)用方法如下將含鋁酸鹽礦物的通用硅酸鹽水泥改性劑熟料以占5 30%的質(zhì)量配比與硅酸鹽 水泥熟料和石膏、礦渣以及粉煤灰等混合材共同粉磨，控制細(xì)度達(dá)到340m2/kg ；或者直接將含 鋁酸鹽礦物的通用硅酸鹽水泥改性劑以占5 30%的質(zhì)量配比與通用硅酸鹽水泥混合均勻， 控制細(xì)度達(dá)到340m2/kg，制得具有快硬、早強(qiáng)以及補(bǔ)償收縮或微膨脹性能的通用硅酸鹽水泥。本發(fā)明提出一種采用高鋁含量廢渣(主要為粉煤灰、煤矸石、爐渣或礬土尾礦 等)和天然石灰石為原料配料，低溫?zé)艭A和C12A7等鋁酸鹽礦物含量較高的通用硅酸鹽 水泥改性劑。該改性劑可大量利用工業(yè)廢渣且煅燒溫度低，既可降低生產(chǎn)成本，又具有環(huán)保 意義。由于改性劑含有較大比例的早強(qiáng)型鋁酸鹽礦物，將其以適當(dāng)配比摻入到通用硅酸鹽 水泥中代替部分熟料，發(fā)揮早強(qiáng)礦物水化快且對(duì)礦渣、粉煤灰等混合材有激發(fā)作用的特點(diǎn)， 形成較多的鈣礬石(AFt)和水化鋁(鐵)酸鹽等水化產(chǎn)物，調(diào)節(jié)硅酸鹽水泥水化產(chǎn)物的種 類與配比，達(dá)到提高通用硅酸鹽水泥性能的目的。在適當(dāng)?shù)膿郊臃秶鷥?nèi)，可明顯提高通用硅 酸鹽水泥的各齡期強(qiáng)度。對(duì)于混合材摻加量為40%的硅酸鹽水泥，其3d強(qiáng)度可提高5 20%，28d強(qiáng)度提高3 10% ；凝結(jié)時(shí)間縮短15 30% ；體積收縮率-3. 0 +1. 0X 10_4 ； 替代部分硅酸鹽水泥熟料，可降低生產(chǎn)成本。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施例來說明本發(fā)明的實(shí)質(zhì)。有必要在此指出的是這些實(shí)施例僅 用于證實(shí)本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。實(shí)施例1(1) 一種含鋁酸鹽礦物的通用硅酸鹽水泥改性劑的制備①以粉煤灰和天然石灰石為原料，將粉煤灰中所含Al2O3以形成最多的CA礦物為 依據(jù)進(jìn)行配料計(jì)算，原料的化學(xué)組成見表1。表1計(jì)算所需原料的化學(xué)組成
權(quán)利要求
一種含鋁酸鹽礦物的通用硅酸鹽水泥改性劑，其特征是，制備方法如下(1)以高鋁含量廢渣及天然石灰石為原料，以高鋁含量廢渣的化學(xué)組成為依據(jù)進(jìn)行配料計(jì)算，根據(jù)原料組成不同，設(shè)計(jì)鋁酸鹽礦物、C2S和C4AF礦物質(zhì)量配比范圍為，鋁酸鹽礦物15～45％；C2S40～75％；C4AF5～20％，引入礦物質(zhì)量0～2％的CaF2作礦化劑，制備改性劑的生料配合料；(2)將生料配合料粉磨至0.08mm方孔篩篩余小于15％，于1250～1350℃煅燒15～60min，制得水泥改性劑熟料；(3)將水泥改性劑熟料配以其質(zhì)量1～8％的石膏，粉磨至0.08mm方孔篩篩余小于10％，制得水泥改性劑。
2.按照權(quán)利要求1所述的含鋁酸鹽礦物的通用硅酸鹽水泥改性劑，其特征是，所述的 高鋁含量廢渣為粉煤灰、煤矸石、爐渣或礬土尾礦。
3.按照權(quán)利要求1所述的含鋁酸鹽礦物的通用硅酸鹽水泥改性劑，其特征是，所述的 高鋁含量廢渣與天然石灰石的質(zhì)量比例為20 50 50 80。
4.權(quán)利要求1所述的含鋁酸鹽礦物的通用硅酸鹽水泥改性劑的應(yīng)用方法，其特征是 將含鋁酸鹽礦物的通用硅酸鹽水泥改性劑熟料以5 30%的質(zhì)量配比與硅酸鹽水泥熟料 和石膏、礦渣以及粉煤灰等混合材共同粉磨，控制細(xì)度達(dá)到340m2/kg ；或者將含鋁酸鹽礦物 的通用硅酸鹽水泥改性劑以5 30%的質(zhì)量配比與通用硅酸鹽水泥混合均勻，控制細(xì)度達(dá) 到340m2/kg，制得改性通用硅酸鹽水泥。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種含鋁酸鹽礦物的通用硅酸鹽水泥改性劑及其應(yīng)用方法，該種改性劑以高鋁含量廢渣和天然石灰石為原料，合理設(shè)計(jì)配料礦物組成，在1250～1350℃下煅燒15～60min，制得改性劑熟料；將改性劑熟料加入石膏制得CA和C12A7等鋁酸鹽礦物含量較高的通用硅酸鹽水泥改性劑。將此改性劑熟料或改性劑以適當(dāng)配比摻入到通用硅酸鹽水泥中代替部分熟料，發(fā)揮早強(qiáng)礦物水化快且對(duì)礦渣、粉煤灰等混合材有激發(fā)作用的特點(diǎn)，形成較多的鈣礬石(AFt)和水化鋁(鐵)酸鹽等水化產(chǎn)物，調(diào)節(jié)硅酸鹽水泥水化產(chǎn)物的種類與配比，達(dá)到提高通用硅酸鹽水泥性能和降低生產(chǎn)成本的目的。
文檔編號(hào)C04B22/14GK101948258SQ20101027539
公開日2011年1月19日 申請(qǐng)日期2010年9月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月8日
發(fā)明者劉曉存, 劉通, 吳遠(yuǎn)超, 李保亮, 李艷君, 王衛(wèi)山 申請(qǐng)人:濟(jì)南大學(xué)