[發明專利]電石渣鈣質原料制備硫硅酸鈣-硅酸二鈣-硫鋁酸鈣體系及提升水泥后期強度的方法

在審

• 申請號: 202110246148.3
• 申請日: 2021-03-05
• 公開（公告）號: CN112960929A
• 公開（公告）日: 2021-06-15
• 發明（設計）人: 崔素萍;許璐璐;王亞麗;蘭明章;王劍鋒
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: C04B22/14
• 分類號: C04B22/14
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 劉萍

電石渣鈣質原料制備電石渣鈣質原料制備硫硅酸鈣?硅酸二鈣?硫鋁酸鈣體系及提升水泥后期強度的方法屬于建筑材料技術領域，利用不同的工業廢渣在高溫下煅燒制備出以硫硅酸鈣為主要礦物，硅酸二鈣和無水硫鋁酸鈣為輔的體系，且硅酸二鈣和硫鋁酸鈣同時也是硫鋁酸鹽水泥中的主要礦物成分，因此本體系與硫鋁酸鹽水泥具有良好的適應性，將其添加到硫鋁酸鹽水泥或者硅酸鹽?硫鋁酸鹽水泥體系中，不僅能夠在一定程度上提高其后期的抗壓抗折強度，改善膨脹性能，提高后期強度增長率，解決了后期強度蓄力不足的問題，而且在原料的選擇上，具有原料充足、成本低廉、經濟環保等優勢。

技術領域

本發明屬于建筑材料技術領域，具體的涉及到電石渣鈣質原料制備體系及提升水泥后期強度的方法

背景技術

硫鋁酸鹽水泥是以適當比例的石灰石、礬土和石膏為原料，經低溫(1300～1350℃)煅燒而成的以無水硫鋁酸鈣和硅酸二鈣為主要礦物組成的熟料，摻加適量石膏共同粉磨所制成的水硬性膠凝材料。目前硫鋁酸鹽水泥在我國已成為最大規模非硅酸鹽類特種水泥，年生產和應用量接近220萬噸，硫鋁酸鹽水泥具有早期強度高、凝結速度快、堿度低、微膨脹、耐侵蝕和抗凍性優良等特點，廣泛應用于冬季施工、快速施工、修補修繕、海洋及地下等各種特種工程。雖然硫鋁酸鹽水泥的性能優良，但也存在后期強度增長緩慢，凝結時間不易調節以及膨脹不穩定等性能缺陷。針對以上問題，大多數研究人員通過在水泥中加入減水劑如磺化三聚氰胺樹脂和萘系減水劑,降低水灰比的同時從而保證水泥在一定工作性能。還有學者在1300-1350℃煅燒制備并探究了高貝利特硫鋁酸鹽水泥，這種水泥在一定程度上改善了凝結時間過快的現象，但是水泥后期強度發展緩慢。

硅酸鹽-硫鋁酸鹽水泥是兩種水泥的復配，把硅酸鹽水泥與硫鋁酸鹽水泥的優點整合，既具備快硬早強、抗滲性能好等優點，又具有后期強度高的特性，兩者的性能得到很好的互補，在對于硅酸鹽-硫鋁酸鹽水泥的研究中表明，硅酸鹽-硫鋁酸鹽水泥復合體系的性能優于單一水泥的性能，在混合后明顯提高了傳統水泥的性能，進而更好更高的滿足了實際的施工需求。

沈燕等人發現了硫硅酸鈣對于硫鋁酸鹽水泥的促進作用，硫硅酸鈣(4CaO·2SiO₂·CaSO₄)是硫鋁酸鹽水泥熟料煅燒過程中的一種過渡性礦物，硫硅酸鈣礦物的最佳形成溫度為1050℃～1200℃，超過1250℃時會分解為C₂S和CaSO₄。以往它被認為是一種惰性礦物，在傳統硫鋁酸鹽水泥生產中都會避免該礦物形成；但是后期研究發現,硫鋁酸鹽水泥中的硫鋁酸鈣水化產生的Al(OH)₄^－對硫硅酸鈣的水化活性具有顯著的激發作用，并且硫硅酸鈣在水化過程中釋放出石膏，進一步促進鈣礬石的形成和穩定，同時水泥的力學性能也得到顯著改善，解決硫鋁酸鹽水泥早起微膨脹、后期強度蓄力不足增長率不高的問題。

前人研究制備出的通過直接降低溫度生成含有硫硅酸鈣的硫鋁酸鹽水泥熟料影響了水泥的后期強度，同時利用純藥品制備硫硅酸鈣又存在一定的經濟成本問題。因此本發明提出利用電石渣鈣質原料合成硫硅酸鈣礦物來改善傳統硫鋁酸鹽水泥或者硅酸鹽-硫鋁酸鹽水泥強度。

發明內容

針對目前技術發展的不足，本發明利用取材方便、成本低廉的電石渣等廢渣煅燒制備的體系，并按照一定的比例添加到硫鋁酸鹽水泥或者硅酸鹽-硫鋁酸鹽復合水泥中，進而使水泥后期強度提高并保持穩定，便于工程技術大規模上生產應用。

本發明采用的具體技術方案如下：

制備生料：首先按照硫硅酸鈣(4CaO·2SiO₂·CaSO₄)的化學計量式，根據Bogue公式，計算出原料的配比，①電石渣：硅灰：磷石膏為54:20:26②電石渣：硅灰：脫硫石膏為53:28:19，按照質量比分別進行配料，經混料機混合均勻，粒徑過0.08mm方孔篩，放入模具壓制成型；

(1)將三種生料在100℃的烘箱內干燥24h小時以上，使其中水分充分揮發后，按照計算出的原料配比配好后置于混料機中混合均勻，取出后得到生料。