[發明專利]一種超低碳無熟料水泥及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202210720479.0
• 申請日: 2022-06-24
• 公開（公告）號: CN114804684B
• 公開（公告）日: 2022-09-16
• 發明（設計）人: 周健;徐名鳳
• 申請（專利權）人: 河北工業大學
• 主分類號: C04B12/00
• 分類號: C04B12/00
• 代理公司: 北京兆君聯合知識產權代理事務所(普通合伙) 11333
• 代理人: 劉俊玲

本發明提供一種超低碳無熟料水泥，由以下原料制成：粒化高爐礦渣、石膏和氧化鈣類原材料，其中所述的粒化高爐礦渣占原料總重量的65%～95%，所述石膏占原料總重量的4.5%～34.5%，余量原料為氧化鈣類原材料，控制原料總重量中游離氧化鈣的重量百分含量為0.05%～0.75%。本發明還提供制備所述超低碳無熟料水泥的方法和其在制備混凝土、砂漿或水泥制品中的應用。本發明的超低碳無熟料水泥具有早期強度高、后期強度超高、收縮小、抗碳化且碳排放低等技術優勢。

技術領域

本發明涉及建筑材料技術領域，尤其是涉及一種超低碳無熟料水泥及其制備方法。

背景技術

水泥作為構筑現代社會不可或缺的基礎材料，在滿足基礎設施建設巨大需求的同時，自身生產伴隨著高碳排放問題。2020年我國水泥產量高達23.77億噸，其生產排放的二氧化碳高達14.66億噸，約占全國總碳排放的14.3%，成為碳排放的重要源頭。因此，“碳達峰”和“碳中和”目標的設立將為水泥行業帶來巨大挑戰。

超硫酸鹽水泥通常是指一種以粒化高爐礦渣為主要原料、以石膏為硫酸鹽激發劑和以硅酸鹽熟料或石灰為堿性激發劑的新型低碳水泥。超硫酸鹽水泥具有水化熱低、抗滲性強、抗硫酸鹽侵蝕等良好的性能特點，且生產工藝簡單、成本低、耗能低。上世紀40至60年代，超硫酸鹽水泥曾在英國、德國、法國、意大利、比利時、荷蘭及盧森堡等國廣泛使用。但20世紀70年代后，隨著煉鐵工藝的發展，粒化高爐礦渣的化學組成發生了變化，導致粒化高爐礦渣的反應活性變差，原有材料組成和生產工藝已很難再生產出技術性能滿足工程所需的膠凝材料。20世紀50年代，我國也研發出該類水泥，稱為石膏礦渣水泥，但因水泥凝結時間很長、強度很低，在我國未能得到推廣應用。

為進一步助力我國雙碳目標的順利完成，解決超硫酸鹽水泥強度發展緩慢的技術缺陷，急需開發一種新型超低碳且強度高的水泥。

有鑒于此，特提出本發明。

發明內容

本發明的第一目的在于提供一種超低碳無熟料水泥，以解決我國水泥行業碳排放與強度發展之間的矛盾。

本發明的第二目的在于提供一種超低碳無熟料水泥的制備方法，該方法具有工藝簡單，適于工業化生產的優點。

為了實現本發明的上述目的，特采用以下技術方案：

第一個方面，本發明提供一種超低碳無熟料水泥，由以下原料制成：粒化高爐礦渣、石膏和氧化鈣類原材料，所得的水泥原料總重量中游離氧化鈣的重量百分含量為0.05%～0.75%；優選所得的水泥原料總重量中游離氧化鈣的重量百分含量為0.05%～0.7%，更優選0.05%～0.6%，更優選0.05%～0.5%，進一步優選0.1%～0.5%，最優選0.16%～0.5%。

優選的方案中，所述的粒化高爐礦渣占原料總重量的65%～95%，所述石膏占原料總重量的4.5%～34.5%；更優選所述的粒化高爐礦渣占原料總重量的68%～92%、所述石膏占原料總重量的7.5%～31.5%；進一步優選地，所述粒化高爐礦渣占原料總重量的70%～90%、所述石膏占原料總重量的9.5%～29.5%；再進一步優選地，所述粒化高爐礦渣占原料總重量的70%～90%、所述石膏占原料總重量的9.8%～29.5%。

基于相同構思，本發明還提供另外一種超低碳無熟料水泥，由以下原料制成：粒化高爐礦渣、石膏、水泥混合材和氧化鈣類原材料；所得的水泥原料總重量中游離氧化鈣的重量百分含量為0.05%～0.75%；優選所得的水泥原料總重量中游離氧化鈣的重量百分含量為0.05%～0.7%，更優選0.05%～0.6%，更優選0.05%～0.5%，進一步優選0.10%～0.5%，最優選0.16%～0.5%。