[發明專利]一種水化產物中無鈣礬石的膠凝材料及制備方法

在審

• 申請號: 201910133844.6
• 申請日: 2019-02-22
• 公開（公告）號: CN109704602A
• 公開（公告）日: 2019-05-03
• 發明（設計）人: 王發洲;張克昌;饒美娟;楊露;胡曙光;黃嘯;張文芹
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: C04B7/17
• 分類號: C04B7/17
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 唐萬榮

本發明公開了一種水化產物中無鈣礬石的膠凝材料及制備方法。其組成按質量份數計如下：石灰石45～58份，含硅鋁材料25～36份，鋼渣5～10份，鋅礦石0.1～3份，水滑石2％?8份。取石灰石、含硅鋁材料、鋼渣、鋅礦石置于生料磨中混合磨細，制得細料；所得細料壓制成片狀，煅燒后冷卻，制得熟料；將水滑石與所得熟料混合，球磨得到水化產物中無鈣礬石的膠凝材料。本發明通過調整水泥熟料礦相組成，降低C₃S含量，增加C₄AF含量達到低鈣的目的；其次結合各礦相本身特點實現高的抗侵蝕性能；最后經過離子摻雜與各個礦相的取代反應，使得水泥熟料能量處于活化狀態，最終實現高抗蝕、水化產物中無鈣礬石的膠凝材料熟料的制備。

技術領域

本發明屬于水泥制備領域，具體涉及一種水化產物中無鈣礬石的膠凝材料及其制備方法，可應用于海洋及西部等復雜環境。

背景技術

隨著我國經濟的快速發展，城市化進程的迅速推進，建筑規模不斷增加，相應的建筑原材料需求也日益增大。水泥作為國家建筑中的重要基礎原材料，有利支撐了我國經濟的快速發展。作為水泥熟料生產與進出口大國，我國水泥熟料的生產量常

年穩居世界第一，2016年我國累計水泥熟料產量為24.03億噸，同比增長2.5％。然而，傳統硅酸鹽水泥熟料中硅酸三鈣的含量為60～70％，不僅燒成溫度較高，對石灰石的要求極高。因此，這種傳統的高排放，高消耗的水泥熟料是不符合可持續發展要求的。

針對傳統硅酸鹽水泥熟料主要水化產物不穩定的特征，僅僅通過改變水灰比來改善在海洋工程中耐久性問題是不現實的。國內外學者和專利已研究出不少解決辦法，一方面，通過添加摻和料方式，如粉煤灰，礦粉等，增加材料致密性和有害離子的吸附能力，但是，受地域和工藝的問題，此方法具有較大局限性，而一些摻和料也會顯著降低水泥基材料的早期強度，不利于施工。另一方面，調控水泥熟料礦物組成(如調控C3A和C3S含量)，也同樣會導致水泥基材料早期強度的降低及抗氯離子侵蝕能力的下降，不能滿足海洋工程建設高性能水泥基材料的需求。

針對鈣礬石體積穩定性對結構產生破壞的問題。鈣礬石是水泥水化的主要產物之一，鈣礬石化學式為3CaO·Al₂O₃·3CaSO₄·32H₂O。大量研究表明鈣礬石具有促進水泥早期強度和補償收縮的作用。但是，鈣礬石結構上容易受到溫度、濕度和PH值等因素的影響，使得混凝土的結構遭到破壞，耐受性降低。

針對早期強度不足的問題，在專利CN201210022401中，水泥熟料含有25-30％的C₂S；25-30％C₂S；28-40％C₄A₃；4-8％C₄AF和4-8％的非晶相，該水泥熟料通過大量的C₂S來改善水泥早期強度。但生成條件很難控制。中國建筑材料研究總院開發了硫鋁酸鹽低鈣水泥，具有早強和抗硫酸鹽侵蝕性能好的優點，但是，由于鈣礬石會帶來鋼筋銹蝕的問題。

發明內容

本發明目的在于提供一種煅燒溫度低，水化活性高，抗侵蝕性能強的水化產物中無鈣礬石膠凝材料及其制備方法。

為達到上述目的，采用技術方案如下:

一種水化產物中無鈣礬石的膠凝材料，其組成按質量份數計如下：

石灰石45～58份，含硅鋁材料25～36份，鋼渣5～10份，鋅礦石0.1～3份，水滑石2％-8份。

按上述方案，所述的石灰石中CaO質量百分含量45-58wt％。

按上述方案，所述的含硅鋁質材料為粉煤灰、煤矸石、高嶺土中的一種或任意混合。

按上述方案，所述的鋅礦石為菱鋅礦、紅鋅礦、硅鋅礦中的一種或任意混合。