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℃，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℃，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)CaO·xSrO·3Al₂O₃·CaSO₄，式中x＝1~3。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和為主導礦物的新體系：-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，改善了水化放熱引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℃。