[發明專利]一種高強硫鋁酸鹽水泥基材料及其制備方法

在審

• 申請號: 201810787704.6
• 申請日: 2018-07-18
• 公開（公告）號: CN108863120A
• 公開（公告）日: 2018-11-23
• 發明（設計）人: 沈燕;陳璽;張偉;李雪飄
• 申請（專利權）人: 揚州大學
• 主分類號: C04B7/32
• 分類號: C04B7/32;C04B7/36;C04B7/38;C04B7/52;C04B28/06
• 代理公司: 揚州蘇中專利事務所(普通合伙) 32222
• 代理人: 許必元

本發明涉及一種高強硫鋁酸鹽水泥基材料及其制備方法，按重量百分比由以下原料組成：硫鋁酸鹽水泥熟料50~60%、粉煤灰25~35%、石膏5~15%、激發劑5~15%；所述的激發劑為燒制硫鋁酸鹽水泥熟料過程中形成的硫硅酸鈣過渡礦物。本發明結生產制造容易、使用方便，通過本發明，可使硫鋁酸鹽水泥基材料中粉煤灰摻量高達25~35%，降低了硫鋁酸鹽水泥熟料的用量，使材料成本降低，減少了粉煤灰對環境的污染，保證并提高硫鋁酸鹽水泥基材料的強度，具有節能降耗、工藝簡單、實施方便等優點。

技術領域

本發明涉及一種高強硫鋁酸鹽水泥基材料及其制備方法，屬于建筑材料領域。

背景技術

傳統硅酸鹽水泥由于煅燒溫度高、CO₂排放量大而面臨巨大挑戰。與傳統硅酸鹽水泥相 比，硫鋁酸鹽水泥在煅燒溫度和CO₂排放方面均顯著降低，符合水泥工業低碳、節能的發展 趨勢，具有廣闊的發展前景。硫鋁酸鹽水泥具有早期強度高、抗凍、抗滲、耐腐蝕等優良性 能，主要應用于冬季施工、快速搶修工程及預制構件等方面。然而，硫鋁酸鹽水泥作為一種 特種水泥，原材料中礬土品質要求較高，導致水泥生產成本增加，限制了硫鋁酸鹽水泥的推 廣應用。

粉煤灰是火力發電中煤粉燃燒后從煙道中排出的灰粉，是常見的工業固體廢棄物。將粉 煤灰摻加到硫鋁酸鹽水泥中，一方面能促進粉煤灰的建材資源化利用，另一方面可以降低水 泥生產成本。然而，硫鋁酸鹽水泥相比普通硅酸鹽水泥，水化產物中氫氧化鈣的生成量顯著 減少，對粉煤灰活性的激發效果降低，而且，隨著粉煤灰摻量增加，硫鋁酸鹽水泥基膠凝材 料各齡期抗壓強度均普遍降低，因此，硫鋁酸鹽水泥中粉煤灰的摻量較低，在實際生產中， 通常不會超過20％。在現有水泥生產技術條件下，如何在粉煤灰一定摻量條件下保證并提高 硫鋁酸鹽水泥基材料的強度，甚至在保證材料強度的前提下提高粉煤灰的摻量，是進一步降 低材料成本，擴大其應用范圍的關鍵問題。

硫硅酸鈣(簡寫為)是硫鋁酸鹽水泥熟料煅燒過程中形成的中間礦物， 在生料中石膏配入過量并且煅燒溫度過低時，才會形成硫硅酸鈣。通常，硫硅酸鈣被認為是 一種惰性礦物，但申請人最新研究發現，硫硅酸鈣不僅能夠提高硫鋁酸鹽水泥的后期強度， 而且還可以激發鋁硅酸鹽廢渣的潛在水硬活性。因此，申請人認為硫硅酸鈣可以作為粉煤灰 活性的激發劑，提高粉煤灰在硫鋁酸鹽水泥中的摻量，并且改善硫鋁酸鹽水泥基材料的性能。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種高強硫鋁酸鹽水泥基材料及其制備方法，在增加粉 煤灰用量、減少硫鋁酸鹽水泥熟料用量的情況下，保證并提高水泥的強度，降低成本。

本發明的目的是這樣實現的，一種高強硫鋁酸鹽水泥基材料，其特征在于，按重量百分 比由以下原料組成：硫鋁酸鹽水泥熟料50～60％、粉煤灰25～35％、石膏5～15％、激發劑5～15％； 所述的激發劑為燒制硫鋁酸鹽水泥熟料過程中形成的硫硅酸鈣過渡礦物。

所述的硫鋁酸鹽水泥熟料礦物組成中硫鋁酸鈣含量大于60％。

所述的粉煤灰為Ⅰ級粉煤灰或Ⅱ級粉煤灰。

所述的石膏采用二水石膏或天然硬石膏。

所述的硫硅酸鈣過渡礦物由包括碳酸鈣、二氧化硅、二水硫酸鈣、氟化鈣按質量比5.8:1.7:2.5:0.5組成的生料在1100～1200℃條件下高溫煅燒、保溫4小時制備而得。

所述的激發劑中硫硅酸鈣的質量含量大于80％。

一種高強硫鋁酸鹽水泥基材料的制備方法，其特征在于，首先準備原料，原料包括硫鋁 酸鹽水泥熟料、粉煤灰、石膏、激發劑，硫鋁酸鹽水泥熟料、粉煤灰、石膏、激發劑各質量 百分比分別為50～60％、25～35％、5～15％、5～15％；然后將準備好的原料經球磨機混勻、粉磨至 細度為0.08mm方孔篩篩余2％以下，得到高強硫鋁酸鹽水泥基材料；其中，激發劑為燒制硫 鋁酸鹽水泥熟料過程中形成的硫硅酸鈣過渡礦物。