專利名稱：：提高以無(wú)水硫鋁酸鈣為主要礦物的水泥及其混凝土強(qiáng)度的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬于一種提高以無(wú)水硫鋁酸鈣為主要礦物的水泥及其混凝土強(qiáng)度的方法。特別是適合于硫鋁酸鹽和鐵鋁酸鹽水泥以及熟料性能的改進(jìn)。
背景技術(shù)：
：硫(鐵)鋁酸鹽水泥是近代得到推廣和應(yīng)用的水泥新品種，行業(yè)內(nèi)把硫鋁酸鹽水泥和鐵鋁酸鹽水泥以及它們派生的其它水泥品種通稱為第三系列水泥。該系列水泥的礦物組成特征是含有大量的硫鋁酸轉(zhuǎn)礦物。以此與其它系列水泥相區(qū)別。雖然第三系列水泥的具有早強(qiáng)、高強(qiáng)、高抗?jié)B、高抗凍、耐蝕、低堿和生產(chǎn)能耗低等基本特點(diǎn)，但仍面臨者進(jìn)一步的提高和改進(jìn)，以適應(yīng)日益提高的高水準(zhǔn)建筑產(chǎn)品的需要。按GB20472-2006硫鋁酸鹽水泥水泥標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)的42.5級(jí)硫鋁酸鹽水泥抗壓強(qiáng)度一天可達(dá)到30MPa。但6小時(shí)抗壓強(qiáng)度只能達(dá)到20MPa以下，因而使得混凝土制品的脫模時(shí)間大大延長(zhǎng)，為了提高設(shè)備的工作效率和混凝土的產(chǎn)品質(zhì)量，不得不采用了蒸汽養(yǎng)護(hù)措施，從而導(dǎo)致成本的增加和能源的大量消耗。為了減少蒸汽養(yǎng)護(hù)的消耗，采用了早強(qiáng)劑，但效果并不特別顯著。增加早強(qiáng)劑雖然可以減少蒸汽養(yǎng)護(hù)的消耗，但混凝土的初凝時(shí)間會(huì)縮短、流動(dòng)性會(huì)變壞、后期強(qiáng)度會(huì)受到影響，最終犧牲了產(chǎn)品的質(zhì)量，這是很多場(chǎng)合下是得不償失的。按GB20472-2006硫鋁酸鹽水泥水泥標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)的硫率酸鹽水泥，最高強(qiáng)度標(biāo)號(hào)為72.5級(jí),其28天抗壓強(qiáng)度指標(biāo)為72.5MPa，加富裕標(biāo)號(hào)和標(biāo)準(zhǔn)偏差,最高也就是80MPa，距離日益增長(zhǎng)的現(xiàn)代工業(yè)建設(shè)需要仍然有著相當(dāng)大的差距。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種提高以無(wú)水硫鋁酸鈣為主要礦物的水泥及其制品強(qiáng)度的方法。也就是一種提高硫鋁酸鹽水泥、熟料，或者是鐵鋁酸鹽水泥、熟料，以及利用它們作原料制成的混凝土制品的強(qiáng)度的方法。通過(guò)長(zhǎng)期對(duì)硫鋁酸鹽水泥的及其外加劑的研究發(fā)現(xiàn)，雖然第三系列水泥的具有早強(qiáng)、高強(qiáng)、高抗?jié)B、高抗凍、耐蝕、低堿和生產(chǎn)能耗低等一系列的優(yōu)勢(shì)，但仍然存在著很大的改進(jìn)空間。特別是發(fā)現(xiàn)許多普通的工業(yè)原料對(duì)其重要技術(shù)指標(biāo)存在著顯著的影響。這就對(duì)進(jìn)一步提高第三系列水泥、熟料以及用它們制作的混凝土制品技術(shù)性能提供了思路。本發(fā)明的目的是進(jìn)一步提高這一類水泥、水泥熟料和用其配伍的混凝土制品的強(qiáng)度。問(wèn)題的關(guān)鍵是采用什么的外加劑能最終提高強(qiáng)度指標(biāo)，但又不影響其它的主要技術(shù)指標(biāo)?，F(xiàn)有的水泥理論中記載中的硼砂Na2B307是水泥緩凝劑。本發(fā)明人參照發(fā)明創(chuàng)造學(xué)的逆向思維理論，從硼砂入手以硼酸鹽為目標(biāo)，進(jìn)行了長(zhǎng)期的實(shí)驗(yàn)探索。最終證實(shí)了本發(fā)明的核心思想一種提高以無(wú)水硫鋁酸韓為主要礦物的水泥及其制品強(qiáng)度的方法，關(guān)鍵在于在該種水泥、或該種水泥熟料、或用該類水泥或水泥熟料配制的混凝土中摻加了硼酸鹽，或摻加了含有與硼酸鹽等同重量組份三氧化二硼的礦石粉或外加劑。下面是本發(fā)明部分實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄，摻加與不摻加硼酸鹽的硫鋁酸鹽水泥性能對(duì)比1、對(duì)應(yīng)下面具體實(shí)施方式中的實(shí)施例1<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>2、對(duì)應(yīng)下面具體實(shí)施方式中的實(shí)施例3<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>3對(duì)應(yīng)下面體實(shí)施方式中的實(shí)施例8<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>4對(duì)應(yīng)具體實(shí)施方式中的實(shí)施例11<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>5對(duì)應(yīng)下面具體實(shí)施方式中的實(shí)施例14說(shuō)明降低熟料用量的效果<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>本發(fā)明可以帶來(lái)以下重大的技術(shù)效果在水泥生產(chǎn)中,通過(guò)使用本方法的試生產(chǎn)證明，在減少水泥熟料20%以上，仍可使所生產(chǎn)水泥滿足GB20472-2006標(biāo)準(zhǔn)的系列性能要求。從而可大幅度降低水泥生產(chǎn)成本。由于在生產(chǎn)水泥強(qiáng)度大幅度提高,還可以大量摻加粉煤灰，或尾礦砂，或工業(yè)廢石膏等大量工業(yè)廢渣。摻加量可達(dá)到30%以上,符合國(guó)家節(jié)能利廢政策和可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略.反復(fù)實(shí)驗(yàn)證明，本方法可使硫鋁酸鹽水泥或熟料的抗壓強(qiáng)度六小時(shí)即可達(dá)到40MPa以上?？缮a(chǎn)出28天抗壓強(qiáng)度高達(dá)lOOMPa高強(qiáng)度的水泥熟料或水泥,該水泥抗折強(qiáng)度亦有較大提高，為我國(guó)發(fā)展高強(qiáng)度高性能建筑材料或混凝土提供了途徑。通過(guò)使用本方法，可以使常規(guī)生產(chǎn)的硫鋁酸鹽水泥抗壓強(qiáng)度六小時(shí)達(dá)到30MPa以上，而且28天強(qiáng)度提高lOMPa以上。將其用于混凝土制品的生產(chǎn),免除蒸汽養(yǎng)護(hù),節(jié)省能源，減少污染，也可降低水泥制品的生產(chǎn)成本，如仍采用蒸汽養(yǎng)護(hù),則可成倍提高水泥制品的生產(chǎn)效率;也可利用本方法制作混凝土修補(bǔ)/堵漏劑/和各種建筑工程搶修、搶建材料。應(yīng)用本方法可以十分有效的利用硫鋁酸鹽或鐵鋁酸鹽水泥配制出高強(qiáng)度的混凝土，而且早期強(qiáng)度的提高的同時(shí)對(duì)流動(dòng)度也有很大提高，克服了加摻單一早強(qiáng)劑引發(fā)的矛盾，從根本上改善了混凝土的工作性能，提高了水泥制品的質(zhì)量。具體實(shí)施例方式提高以無(wú)水硫鋁酸鈣為主要礦物的水泥及其混凝土強(qiáng)度的方法，關(guān)鍵在于在該種水泥、或該種水泥熟料、或用該種水泥或水泥熟料配制的混凝土中摻加了硼酸鹽、或摻加了含有與硼酸鹽等同重量組份三氧化二硼的礦石粉或外加劑。本方法中摻加的硼酸鹽是硼酸鈉、或是硼酸鉀、或是硼酸銨、或是硼酸鋰。實(shí)驗(yàn)證明了多種硼酸鹽的有效性。所以，在本方法中起到關(guān)鍵作用的成分是硼酸鹽中的三氧化二硼等效含量與配比中的水泥或水泥熟料重量百分比。所添加的硼酸鹽折合成對(duì)應(yīng)三氧化二硼的重量是混合配比中的水泥或水泥熟料重量的0.5%-0.01%。請(qǐng)參考下面的實(shí)施例表中數(shù)據(jù)為應(yīng)用本方法時(shí)，所摻入的硼酸鹽折合成三氧化二硼與水泥或熟料的配比重量的百分比<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>在加入硼酸鈉時(shí)是使用無(wú)水硼砂Na2B407，或五水硼砂Na2B4075H20，或十水硼砂Na2B407.10H2O，硼酸鈉的加入重量以B2O3計(jì)為該種水泥或水泥熟料重量的0.5%-0.05%。具體的應(yīng)用中所摻加的硼酸鹽能用結(jié)構(gòu)中具有等重量有效B203的偏硼酸鈉、或偏硼酸鋰、或焦硼酸鈉、或過(guò)硼酸鈉、或氟硼酸鈉替代。使用本方法時(shí)所摻加的硼酸鹽是在水泥熟料粉磨工序中加入的。使用本方法時(shí)所摻加的硼酸鹽是在水泥配比粉磨工序中加入的。使用本方法時(shí)所摻加的硼酸鹽是在用該類水泥或水泥熟料配制的混凝土階段直接加入的，或直接使用加入了硼酸鹽的水泥或水泥熟料配制混凝土。使用本方法時(shí)所摻加的硼酸鹽是通過(guò)組分中包含有等效重量B203的外加劑中或填加劑實(shí)現(xiàn)的。使用本方法時(shí)所說(shuō)的所用的無(wú)水硼砂Na2B407,或五水硼砂Na2B407。5H20，或十水硼砂Na2B4O7.10H2O可由相同分子結(jié)構(gòu)形式下的硼酸鉀、硼酸銨、或硼酸鋰替代。使用本方法時(shí)所用的硼酸鈉、硼酸鉀、硼酸銨、硼酸鋰均為水溶性硼酸鹽。如果天然的礦石中含混有水溶性硼酸鹽，就可以通過(guò)水泥或熟料在應(yīng)用時(shí)的水化反應(yīng)過(guò)程獲得改性所需的、必要的B203起到應(yīng)有的作用。因?yàn)檎嬲鸬阶饔玫挠行С煞謨H僅為該類水泥或熟料重量的萬(wàn)分之幾到千分之幾，比例很少。所以，在摻加眾多的硼酸鹽礦粉時(shí)，例如加入硼酸鎂礦石粉時(shí)，硼酸鎂雖然不溶于水，但它的礦石粉中混有一定量的可溶性硼酸鹽，或說(shuō)具備足量的三氧化二硼，因而可以包括在本方法的應(yīng)用之中。權(quán)利要求1、一種提高以無(wú)水硫鋁酸鈣為主要礦物的水泥及其混凝土強(qiáng)度的方法，其特征在于在該種水泥、或該種水泥熟料、或用該種水泥或水泥熟料配制的混凝土中摻加了硼酸鹽、或摻加了含有與硼酸鹽等同重量組份三氧化二硼的礦石粉或外加劑。2、根據(jù)權(quán)利要求1所說(shuō)的提高以無(wú)水硫鋁酸鈣為主要礦物的水泥及其混凝土強(qiáng)度的方法，其特征在于在該方法中摻加的硼酸鹽是硼酸鈉、或是硼酸鉀、或是硼酸銨、或是硼酸鋰。3、根據(jù)權(quán)利要求1所說(shuō)的提高以無(wú)水硫鋁酸鈣為主要礦物的水泥及其混凝土強(qiáng)度的方法,其特征在于在所添加的硼酸鹽折合成相應(yīng)三氧化二硼的重量是混合配比中的水泥或水泥熟料重量的0.5%-0.005%。4、根據(jù)權(quán)利要求2所說(shuō)的提高以無(wú)水硫鋁酸鈣為主要礦物的水泥及其混凝土強(qiáng)度的方法，其特征在于在加入硼酸鈉時(shí)是使甩無(wú)水硼砂Na2B407，或五水硼砂Na2B407。5H20，或十水硼砂Na2B407.10H2O，硼酸鈉的加入重量以B203計(jì)為該種水泥或水泥熟料重量的0.5%-0.005%。5、根據(jù)權(quán)利要求1所說(shuō)的提高以無(wú)水硫鋁酸鈣為主要礦物的水泥及其混凝土強(qiáng)度的方法,其特征在于所摻加的硼酸鹽用具有等重量有效B203的偏硼酸鈉、或偏硼酸鋰、或焦硼酸鈉、或過(guò)硼酸鈉、或氟硼酸鈉替代。6、根據(jù)權(quán)利要求1所說(shuō)的提高以無(wú)水硫鋁酸轉(zhuǎn)為主要礦物的水泥及其混凝土強(qiáng)度的方法,其特征在于所摻加的硼酸鹽在水泥熟料粉磨工序中加入的。7、根據(jù)權(quán)利要求1所說(shuō)的提高以無(wú)水硫鋁酸鈣為主要礦物的水泥及其混凝土強(qiáng)度的方法,其特征在于所摻加的硼酸鹽在水泥配比粉磨工序中加入的。8、根據(jù)權(quán)利要求1所說(shuō)的提高以無(wú)水硫鋁酸鈣為主要礦物的水泥及其混凝土強(qiáng)度的方法，其特征在于所摻加的硼酸鹽在用該類水泥或水泥熟料配制的混凝土?xí)r直接加入的，或直接使用加入了硼酸鹽的水泥或水泥熟料配制混凝土。9、根據(jù)權(quán)利要求1所說(shuō)的提高以無(wú)水硫鋁酸鈣為主要礦物的水泥及其制品強(qiáng)度的方法,其特征在于所摻加的硼酸鹽是通過(guò)外加劑中或填加劑中等效成分實(shí)現(xiàn)的。10.根據(jù)權(quán)利要求4所說(shuō)的提高以無(wú)水硫鋁酸鈣為主要礦物的水泥及其制品強(qiáng)度的方法,其特征在于所使用本方法時(shí)所用的無(wú)水硼砂N^B407，或五水硼砂Na2B407。5H20，或十水硼砂Na2B407.10H2O可由相同分子結(jié)構(gòu)形式下的硼酸鉀、硼酸銨、或硼酸鋰替代。全文摘要本發(fā)明提供了一種提高以無(wú)水硫鋁酸鈣為主要礦物的水泥及其制品強(qiáng)度的方法。該方法是在該種水泥、或該種水泥熟料、或用該種水泥或水泥熟料配制的混凝土中摻加了硼酸鹽、或摻加了含有與硼酸鹽等同重量組份三氧化二硼的礦石粉或外加劑。所添加的硼酸鹽折合成對(duì)應(yīng)三氧化二硼的重量是混合配比中的水泥或水泥熟料重量的0.5％-0.01％。文檔編號(hào)C04B28/06GK101318784SQ200810054888公開(kāi)日2008年12月10日申請(qǐng)日期2008年4月29日優(yōu)先權(quán)日2008年4月29日發(fā)明者張振秋,陳智豐申請(qǐng)人:張振秋;陳智豐