專利名稱：貝利特-硫鋁酸鍶鈣水泥的制作方法
技術領域：
本發明屬于水泥材料技術領域，特別涉及一種利用鍶渣為原料制備的以硅酸二鈣 和硅酸三鈣為主導礦相的貝利特-硫鋁酸鍶鈣水泥。
背景技術：
傳統硅酸鹽水泥中的硅酸三鈣礦物(C3S，又稱阿利特)含量一般在50%，甚至 達到60%以上，是水泥中最重要的礦相，需要消耗大量的優質石灰石，其煅燒溫度高達 1450°C，排放較多的CO2，增加了生產能耗和污染。而高貝利特水泥中的硅酸二鈣含量一般 高于硅酸三鈣，其燒成溫度一般在1350°C，且長期強度高，降低了能耗，CO2排放量。并且， 硅酸二鈣比硅酸三鈣少消耗三分之一的CaO，使貝利特水泥中CaO的量明顯降低，進而減少 了硬化水泥漿體中Ca(OH)2的形成量，提高了水泥的抗蝕性和耐久性，也有利于低鈣質石灰 石的應用。但是由于貝利特礦物水化活性低，導致高貝利特水泥的早期強度低，嚴重限制了 高貝利特水泥的推廣應用，提高貝利特水泥早期強度采取的主要技術措施是活化貝利特礦 物、急冷、細磨，但效果并不理想。而硫鋁酸鍶鈣礦物具有突出快硬早強的特性，有利于水泥 早期強度的提高，并且具有低溫燒成和微膨脹性等特點，是一種良好的低溫早強型礦物。

發明內容
為解決水泥熟料早期強度低，燒成溫度高、水泥制造能耗增加、生產效率降低、優 質資源消耗增加、水泥收縮開裂現象得不到改善的問題，提供了一種貝利特-硫鋁酸鍶鈣 水泥。本發明通過以下措施實現本發明公開了一種貝利特-硫鋁酸鍶鈣水泥，其水泥熟料是由以下重量配比的礦 相體系組成硫鋁酸鍶鈣1-20%硅酸二鈣30-60%硅酸三鈣10-45%鋁酸三鈣2-20%鐵鋁酸鈣2-20%所述硫鋁酸鍶鈣化學式為(3-x)Ca0 · xSrO · 3A1203 · CaSO4,式中χ =廣3。作為 本發明的一種優選方式，所述水泥熟料是由以下重量配比的礦相體系組成硫鋁酸鍶鈣5-20%硅酸二鈣30-50%硅酸三鈣10-35%鋁酸三鈣2-10%鐵鋁酸鈣5_15%。上述本發明的貝利特_硫鋁酸鍶鈣水泥，是由以下重量配比的原料制成
CaO 30-50%SiO2 5-20%Al2O3:1-20%Fe2O3 0. 6-7%SO3 :0. 1-3%SrO :0. 1-10%CaF2 :0· 1-1%。上述本發明的的貝利特-硫鋁酸鍶鈣水泥，所述的SrO為鍶礦或鍶渣。本發明主要是將貝利特水泥熟料與硫鋁酸鍶鈣礦物復合，制備出以C2S和 C1.5Sr2.5A3 §為主導礦物的新體系=C2S-C1.5Sr2.5A3 S -C3S-C4AF-C3A,達到優化礦相組成的目 的。硫鋁酸鍶鈣礦物含有的Sr2+和SO3，具有一定的礦化作用，可促進貝利特礦物的形成，并 有利于C3S在低溫下合成，對提高貝利特_硫鋁酸鍶鈣水泥的早期強度具有重要作用。研究 發現，貝利特_硫鋁酸鍶鈣水泥的長期強度較高，3天強度雖然低于普通硅酸鹽水泥，但明 顯高于高貝利特水泥，并且凝結時間縮短，水泥的28天強度接近普通硅酸鹽水泥，90天強 度則比普通硅酸鹽水泥高10-20%。貝利特-硫鋁酸鍶鈣水泥結合了貝利特水泥水化熱低 和硫鋁酸鍶鈣礦物微膨脹的優點，改善了水化放熱弓I起的大體積混凝土溫度應力的問題， 減少了溫度裂縫，并減少了收縮裂紋。該水泥制備工藝與硅酸鹽水泥一致，生產方便，并且 能利用工業廢渣和低品質石灰石，降低了資源和能源的消耗，成本低廉。傳統硅酸鹽水泥采用四組分配料，主要有CaO，SiO2, Al2O3，Fe2O3，通過高溫固相 反應形成水泥熟料的四種主要礦物相，主要有硅酸三鈣(C3S),硅酸二鈣(C2S),鋁酸三鈣 (C3A),鐵鋁酸四鈣(C4AF)。熟料燒成溫度為1450°C。貝利特一硫鋁酸鍶鈣水泥采用六組分配料，主要有CaO，SiO2, Al2O3，Fe2O3，SrO, SO3,通過低溫固相反應形成水泥熟料的五種主要礦物相，硅酸三鈣(C3S),硅酸二鈣(C2S), 鋁酸三鈣(C3A),鐵鋁酸四鈣(C4AF),硫鋁酸鍶鈣的組成為(3-X) CaO ^SrOdAl2O3*CaSO4U =廣3)，熟料燒成溫度為1300°C -1400°C。本發明的要點是在貝利特水泥原料中加入少量鍶渣(鍶渣是生產鍶鹽產生的廢 渣，主要成分為SrO、SO3> CaO2和SO3)、硫酸鹽等組分，在低于1400°C的低溫條件下燒成， 并加入少量的螢石礦化劑，通過固相反應在熟料礦物體系中形成一定數量的硫鋁酸鍶鈣礦 物，組成新的熟料礦相體系，達到提高早期強度的目的。本發明的有益效果是1、提高了貝利特水泥的早期強度。硫鋁酸鍶鈣礦物是一種 具有良好早強性能的水硬性礦物，將它與C2S礦相復合，可使貝利特水泥早期強度有較大提 高；2、節約了能源及資源。該水泥燒成溫度低于1400°C，比硅酸鹽水泥的燒成溫度至少降 低了 50°C，節約了能源；熟料中C2S的含量高，可應用低鈣石灰石生產，減少了優質資源的 消耗；3、改善了水泥體積穩定性。硬化水泥漿體具有微膨脹性，微裂紋減少，密實度提高，水 泥的抗腐蝕和耐久性好；4、廢棄物資源化。可使用含鍶工業廢渣提供鍶組分，使其轉化為無毒的硫鋁酸鍶 鈣礦物，既實現了廢棄物利用，又消除了鍶渣對環境的污染及對土地的占用；5、改善環境。該水泥體系中C2S的含量高，減少了CO2排放量，減輕了環境污染；6、生產成本低。


圖1貝利特-硫鋁酸鍶鈣水泥熟料的XRD分析圖。圖2貝利特-硫鋁酸鍶鈣水泥熟料的SEM分析圖。圖中■ C3S, ▲ C2Si^CuSiY5Aj， C4AF ；1、硫鋁酸鍶鈣礦物；2、阿利特礦物；
3、鐵鋁酸四鈣；4、貝利特礦物。
具體實施例方式本發明的貝利特_硫鋁酸鍶鈣水泥的具體實施例見表1。 表1水泥生料化學成分/重量％ 本發明依據1_5#比例的按照上述實施例1_5#的配比將反應物原料CaO，SiO2, Al2O3，Fe2O3，SrO, SO3, CaF2放入高溫爐內煅燒，所述SrO為鍶礦或鍶渣，煅燒溫度控制在 13200C -1400°C，通過固相反應在熟料礦物體系中形成表2的硫鋁酸鍶鈣礦物，組成新的熟 料礦相體系，達到提高早期強度的目的。1_5#所得水泥熟料的礦相組成見表2 表2水泥熟料的礦相組成(重量％) 在實驗室用硅鉬棒電爐對以上熟料燒成。水泥物理性能見表3。
權利要求
一種貝利特-硫鋁酸鍶鈣水泥，其特征在于其水泥熟料是由以下重量配比的礦相體系組成硫鋁酸鍶鈣1-20％硅酸二鈣30-60％硅酸三鈣10-45％鋁酸三鈣2-20％鐵鋁酸鈣2-20％；所述硫鋁酸鍶鈣化學式為(3-x)CaO·xSrO·3Al2O3·CaSO4，式中x＝1~3。
2.根據權利要求1的貝利特-硫鋁酸鍶鈣水泥，其特征在于所述水泥熟料是由以下 重量配比的礦相體系組成硫鋁酸鍶鈣5-20% 硅酸二鈣30-50% 硅酸三鈣10-35% 鋁酸三鈣2-10% 鐵鋁酸鈣5-15%。
3.根據權利要求1或2所述的貝利特-硫鋁酸鍶鈣水泥，其特征在于是由以下重量 配比的原料制成CaO 30-50% Si02 5-20% A1203 1-20% Fe203 0. 6-7% S03 0. 1-3% SrO 0. 1-10% CaF2 :0. 1-1%。
4.根據權利要求3所述的貝利特-硫鋁酸鍶鈣水泥，其特征在于所述的SrO為鍶礦或鍶渣。
全文摘要
本發明公開了一種貝利特-硫鋁酸鍶鈣水泥，其水泥熟料是由以下重量配比的礦相體系組成硫鋁酸鍶鈣1-20％、硅酸二鈣30-60％、硅酸三鈣10-45％、鋁酸三鈣2-20％、鐵鋁酸鈣2-20％；所述硫鋁酸鍶鈣化學式為(3-x)CaO·xSrO·3Al2O3·CaSO4，式中x＝1~3。本發明的有益效果1、提高了貝利特水泥的早期強度2、節約了能源及資源3、改善了水泥體積穩定性4、廢棄物資源化5、改善環境6、生產成本低。
文檔編號C04B12/00GK101857388SQ20101018805
公開日2010年10月13日 申請日期2010年6月1日 優先權日2010年6月1日
發明者葉正茂, 周宗輝, 常鈞, 王守德, 王輝, 程新, 蘆令超, 黃世峰 申請人:濟南大學