專利名稱：水泥制品和生產(chǎn)該制品的方法和生產(chǎn)水泥制品的組合物，以及大體積混凝土和生產(chǎn)該混 ...的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種水泥制品和生產(chǎn)該制品的方法和一種生產(chǎn)水泥制品的組合物，以及大體積混凝土和生產(chǎn)該混凝土的方法，以及生產(chǎn)大體積混凝土的水泥。更具體地說，本發(fā)明涉及一種高強(qiáng)球形水泥制品和生產(chǎn)該制品的方法，和一種生產(chǎn)高強(qiáng)水泥制品的組合物，以及一種低水合熱大體積混凝土和生產(chǎn)該混凝土的方法，以及一種生產(chǎn)低水合熱大體積混凝土的水泥。
迄今，人們已經(jīng)利用各種水泥生產(chǎn)了許多種類的混凝土。
以下是一些傳統(tǒng)水泥混凝土實(shí)例，但是它們都具有某些缺點(diǎn)(1)流態(tài)混凝土(Super-Plasticized concrete)這是在建筑工地生產(chǎn)或使用時(shí)，通過向普通預(yù)拌混凝土中添加流化劑而生產(chǎn)的混凝土。它對改進(jìn)混凝土的工作性和質(zhì)量是有用的。
但是，由于該水泥料漿的粘度極低，骨料和水泥漿彼此分離，因此無法制成均勻的混凝土產(chǎn)品。
雖然人們已經(jīng)進(jìn)行了努力，試圖通過添加增稠劑使混凝土保持所需粘度，但是人們發(fā)現(xiàn)用這種方法生產(chǎn)的混凝土穩(wěn)定性差，而且在化合和混合時(shí)難以進(jìn)行質(zhì)量控制。
(2)使用高效減水劑的混凝土。
該混凝土是通過向普通預(yù)拌混凝土中添加高效減水劑生產(chǎn)的。減水劑可以降低水灰比，從而獲得高強(qiáng)混凝土制品或高耐久性混凝土制品。
但是，由于其水含量被降低到極低的水平，在某些局部位置存在未水合的水泥，因此難于獲得均勻的制品。這種混凝土的另一個(gè)缺點(diǎn)是坍落度損失(slump loss)較大。
(3)超固化緩凝混凝土(Super-setting retardation concrete)該混凝土是通過向普通預(yù)拌混凝土中添加超固化緩凝劑生產(chǎn)的。利用超固化緩凝，該混凝土可以消除發(fā)生冷粘接(cold joint)，坍落度損失較小，降低了水合熱，并免去了夜間施工的需要，另外，還可以同時(shí)連續(xù)地澆注混凝土。但是，由于在一定期間內(nèi)，混凝土強(qiáng)度的發(fā)展隨環(huán)境條件而變，因此控制起來十分困難。
(4)超高強(qiáng)度混凝土這是一種具有較低水灰比的混凝土，通過加入流化劑和高效減水劑制成。該混凝土一般用于建設(shè)如摩天大樓以及核電廠。
正在研究使用硅灰(silica fumes)作為外加劑。然而，這種混凝土離作為預(yù)拌混凝土在實(shí)際應(yīng)用上仍有相當(dāng)大的差距。因?yàn)椋@種混凝土在強(qiáng)度，坍落度，坍落流量等方面變化較大。
(5)大體積混凝土這種混凝土常用于大型建筑和市政工程建筑的建設(shè)(如，摩天樓、大壩，核電廠等)。
然而，不可能控制水泥水化所產(chǎn)生的熱的溫度，由此帶來了某些問題，例如強(qiáng)度下降，開裂等等。
更準(zhǔn)確地說，大體積混凝土以大體積的形式使用，建造大型建筑和市政工程建筑如摩天樓、大壩、核電廠等。大體積混凝土一般定義為，大體積混凝土料塊的橫截面最小尺寸不小于80cm，并且在混凝土內(nèi)由于水化熱產(chǎn)生的最高溫度與環(huán)境大氣溫度的差為25℃或更高。
由于水泥水化是一種伴隨放熱的化學(xué)反應(yīng)，因此混凝土在硬化過程中溫度升高。溫度升高對混凝土的強(qiáng)度發(fā)展以及各種其它特性都有影響。由于不能控制溫度升高，特別是對于大體積混凝土，因此，很可能發(fā)生某些問題如強(qiáng)度降低和開裂。
因此，很有可能在施工后由于水化熱在大體積混凝土內(nèi)形成膨脹開裂，而在此之后由于溫度下降又造成收縮開裂。到目前為止，已有如下方法可用于避免發(fā)生開裂(1)不使用高早強(qiáng)水泥;(2)使用外加劑，如粉煤灰，AE劑(引氣劑)等，改進(jìn)混凝土的工作性;(3)除冬天外，所用材料的溫度盡可能低;(4)避免所生產(chǎn)的混凝土受到太陽光的直射，并且通過如灑水使溫度升高程度達(dá)到最小;(5)在混凝土達(dá)到最高溫度后，逐漸降低溫度，同時(shí)使混凝土內(nèi)外溫差達(dá)到最小。
然而，既使應(yīng)用這些措施還是不能得到高強(qiáng)混凝土，而且必須小心養(yǎng)護(hù)。
在這種情況下，本發(fā)明人曾經(jīng)提出一種球形水泥，該水泥包括水泥熟料細(xì)顆粒，其外表面通過磨制和/或熔化呈球形，參見日本專利申請?zhí)?1-243078(1989)，并且我們已經(jīng)說明，由于所提出的水泥具有球狀外形，因此具有極好的支撐效應(yīng)，并且由于含有球形水泥的組合物具有優(yōu)良的流動(dòng)性，因此特別適用于自流平(self-levelling)混凝土，另外，由于球形水泥使?jié)沧⒑吞畛涓軐?shí)，因而能獲得高強(qiáng)水泥制品。
但是，我們所提出的水泥在整個(gè)過程中制造穩(wěn)定地高強(qiáng)水泥制品方面的存在困難。
本發(fā)明人為了解決上述各種問題，進(jìn)行了徹底的研究，結(jié)果成功地提供了一種用于生產(chǎn)水泥制品的組合物，該組合物用于生產(chǎn)具有優(yōu)良流動(dòng)性、高強(qiáng)、高耐久性的水泥制品，一種水化熱低，強(qiáng)度增長快的大體積混凝土，以及一種通過使用具有優(yōu)良流動(dòng)性的水泥組合物獲得在整個(gè)過程中特別穩(wěn)定的高強(qiáng)水泥產(chǎn)品的方法，且該方法中使用最小量的水泥使?jié)沧⒑吞畛涞母旅堋?br> 本發(fā)明提供了一種球形水泥制品，該制品通過養(yǎng)護(hù)球形水泥、骨料和水的混合物制成，該球形水泥主要包括通過磨制和/或熔制使其外表面呈球形的水泥熟料細(xì)顆粒，其中至少60%(重量)的顆粒的粒徑為3.9-30.0μm。本發(fā)明還提供了一種通過養(yǎng)護(hù)上述混合物生產(chǎn)球形水泥制品的方法，以及本發(fā)明進(jìn)一步的提供了一種用于生產(chǎn)球形水泥制品的組合物，該組合物包括上述混合物。
另外，本發(fā)明提供了一種生產(chǎn)低水化熱大體積混凝土的方法，其中采用了一種由球形水泥、骨料和水組成的混合物，該球形水泥基本上由經(jīng)磨制和/或熔制使顆粒外表面呈球形的水泥熟料細(xì)顆粒構(gòu)成。本發(fā)明還提供了一種低水化熱大體積混凝土，該混凝土通過養(yǎng)護(hù)由球形水泥、骨料和水組成的混合物制成，其中球形水泥基本上由經(jīng)磨制和/或熔制使顆粒外表面呈球形的水泥熟料細(xì)顆粒組成。進(jìn)一步說，本發(fā)明提供了生產(chǎn)低水化熱大體積混凝土的水泥，該水泥包括球形水泥，球形水泥主要含有經(jīng)磨制和/或熔制使外表面呈球形的水泥熟料細(xì)顆粒，其中至少60%(重量)的顆粒的粒徑在3.9-30.0μm之間。
另外，本發(fā)明提供了一種生產(chǎn)高強(qiáng)水泥制品的組合物，該組合物包括球形水泥，該球形水泥主要含有經(jīng)磨制和/或熔制使外表面呈球形的水泥熟料細(xì)顆粒，顆粒中至少80%(重量)的直徑為3.9-9.0μm。本發(fā)明還提供了一種通過養(yǎng)護(hù)上述組合物制成的高強(qiáng)水泥制品。
另外，本發(fā)明提供了一種生產(chǎn)高強(qiáng)水泥制品的方法，該方法包括養(yǎng)護(hù)由球形水泥、骨料和水組成的混合物，其中球形水泥主要含有經(jīng)磨制和/或熔制使外表面呈球形的水泥熟料細(xì)顆粒，其中至少80%(重量)的顆粒的粒徑在3.9-9.0μm之間。


圖1所示為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中所用的高速?zèng)_擊處理裝置的正剖視圖。
圖2所示為圖1裝置的側(cè)剖圖。
圖3所示為表面粘附有硅灰顆粒的球形水泥細(xì)顆粒的剖視圖。
圖4所示為表面粘附有水泥超細(xì)顆粒的硅灰顆粒的剖視圖。
圖5所示為經(jīng)本發(fā)明實(shí)施方案中所采用的高速?zèng)_擊處理裝置處理后得到的球形水泥顆粒的剖視圖。
圖6(a)到(d)示出了磨制水泥熟料并形成球形水泥的工藝。
圖7示出了按本發(fā)明實(shí)施方案的一種含球形水泥砂漿與含普通波特蘭水泥砂漿的流動(dòng)試驗(yàn)的測示結(jié)果。
圖8所示為在各齡期球形水泥混合物內(nèi)部產(chǎn)生的熱量速率和普通波特蘭水泥混合物所產(chǎn)生的熱量速率圖。
圖9所示為在各齡期球形水泥混合物和普通波特蘭水泥混合物的累積熱值。
圖10所示為在各齡期球形水泥混合物硬化成大體積混凝土制品和普通波特蘭水泥混合物硬化成大體積混凝土制品的抗壓強(qiáng)度。
本發(fā)明的球形水泥制品，生產(chǎn)球形水泥制品的組合物和生產(chǎn)球形水泥制品的方法中所采用的球形水泥優(yōu)選直徑為3.9-30.0μm，以使水泥砂漿或預(yù)拌混凝土具有極好的流動(dòng)性，并且最好所用的球形水泥中至少60%(重量)的顆粒的粒徑在上述范圍內(nèi)。
如果使用外加劑，如細(xì)粒水泥、硅灰、流化劑等，覆蓋球形水泥顆粒表面，將球形水泥包封，那么球形水泥的活性增強(qiáng)或顯示出不同的表面反應(yīng)活性，從而表現(xiàn)出各種優(yōu)異效果。
由于被包封的水泥的顆粒表面均勻地粘附有一種外加劑，因此，水泥與外加劑之間可以均勻地進(jìn)行反應(yīng)(如火山灰反應(yīng))，所以這樣可以穩(wěn)定所生產(chǎn)的混凝土質(zhì)量(如強(qiáng)度、坍落度等)。
通過一種高速?zèng)_擊處理方法，將水泥熟料細(xì)顆粒磨制成球形顆粒，可以獲得本發(fā)明中所用到的球形水泥。另外，也可以通過一種機(jī)械化學(xué)表面熔化法，將水泥熟料細(xì)顆粒球化后制成球形水泥。
球形水泥可以是一種被包封的球形水泥，該水泥是通過將細(xì)水泥粉末，硅灰或其它粉末狀的外加劑(如高爐渣、粉煤灰、硫鋁酸鈣;或其它粉末狀的減水劑或緩沖劑)作為子顆粒粘附到作為母顆粒的球形水泥顆粒的表面上得到的。
這種球形水泥最好用已知的高速?zèng)_擊處理法生產(chǎn)(在一個(gè)環(huán)形空間的沖擊室內(nèi)，用高速氣流循環(huán)沖擊該細(xì)顆料材料，從而使細(xì)顆粒球化)。
用這種方法制成的包封球形水泥，在生產(chǎn)水泥砂漿或預(yù)拌混凝土?xí)r，最好至少60%(重量)直徑在3.9至30.0μm之間。
如果直徑超過30.0μm，填充性下降，在水化反應(yīng)中未反應(yīng)的部分仍保留在球形水泥顆粒中，這將對強(qiáng)度增長產(chǎn)生不利影響。
如果直徑小于3.9μm，細(xì)粉末的比率增加，聚集特性增高，那么這樣的球形水泥不會(huì)給砂漿或預(yù)拌混凝土的流動(dòng)性帶來多大改進(jìn)。
如果落入上述粒徑范圍內(nèi)的球形水泥的比率低于整個(gè)水泥的60%(重量)，那么用這種球形水泥生產(chǎn)的砂漿，預(yù)拌混凝土等不可能獲得令人滿意的流動(dòng)性。
極好的流動(dòng)性是指采用低水灰比，(即含水量較少)，易于澆注，由于不存在過量的水，因此可以生產(chǎn)出高強(qiáng)砂漿或混凝土。
所以，按照本發(fā)明有可能制造一種高強(qiáng)水泥制品。
附帶說明一下，按照典型的傳統(tǒng)制造水泥方法，水泥的制造包括混合原材料，即按適當(dāng)比例配制石灰石、粘土、硅石和氧化鐵;粉碎該混合物;將粉碎后的混合物通過預(yù)熱器喂入回轉(zhuǎn)窯，在窯中約1450℃高溫下煅燒混合物，制成水泥熟料，然后在冷卻器中快速冷卻熟料，之后在熟料磨機(jī)(finishing mill)(管磨機(jī))中將其磨碎，從而得到粒徑在1到90μm的水泥細(xì)顆粒。
在生產(chǎn)波特蘭水泥時(shí)，在熟料磨機(jī)中進(jìn)行粉磨時(shí)，在水泥熟料中添加3%-5%的石膏。
另外，磨碎的水泥熟料的顆粒直徑不大于90μm，盡管水泥熟料細(xì)顆粒有一些變園，但是它們呈四方外形。
在本發(fā)明中，用一種可商購的高速?zèng)_擊處理裝置(如Nara-Hybridization system，Nara Machine Co.Ltd)將水泥熟粉粉末(細(xì)顆粒)處理幾分鐘，制成顆粒外表面進(jìn)一步變園的球形水泥(球形水泥細(xì)顆粒)，所產(chǎn)生的球形水泥可用作混合水泥。為了制造球形水泥制品，優(yōu)選的球形水泥至少有60%(重量)的粒徑在3.9-30.0μm之間(如上所述)。
應(yīng)該注意到，當(dāng)用上述高速?zèng)_擊處理裝置對水泥熟料粉末進(jìn)行球化處理時(shí)，由于水泥熟料顆粒的角被切掉，在處理過程的初期階段產(chǎn)生的細(xì)粉末被吸附在未完全變園但有點(diǎn)變園的近似球形水泥熟料顆粒表面的凹處，以這種方式，細(xì)粉末填充凹處，從而形成球形水泥顆粒。其結(jié)果是，按這種處理方法制成的水泥不含細(xì)水泥顆粒(因?yàn)榧?xì)水泥顆粒大多被吸附在球形水泥顆粒表面的凹處)。所以，可能制成一種粒徑在預(yù)定范圍內(nèi)的球形水泥。
一般來說，細(xì)水泥會(huì)加速與水的催化反應(yīng)，并且由于比表面積較大，而迅速固化，但是降低了流動(dòng)性。
普通水泥，如普通波特蘭水泥及類似水泥，一般都具有相當(dāng)大的比表面積，這是因?yàn)檫@些水泥顆粒的外形呈四方形(如上所述)，而且還有粉末摻雜其間。另外，由于與水接觸的面積大，因此迅速地發(fā)生固化反應(yīng)。正是由于這個(gè)原因，流動(dòng)性下降，并且水化熱生成太快。
結(jié)果，當(dāng)用普通水泥澆注大體積混凝土?xí)r，外界大氣溫度和混凝土之間產(chǎn)生的較大溫差，使混凝土開裂。
作為對比，按照本發(fā)明采用球形水泥就可以排除這類問題。這是因?yàn)榍蛐嗡嗖荒苎杆俚禺a(chǎn)生水化熱，因此，在澆注混凝土?xí)r，能避免發(fā)生開裂。
另外，因?yàn)榭梢越档退冶?，所以對于相同水含量的砂漿來說，球形水泥砂漿的流動(dòng)值遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于普通波特蘭水泥砂漿的流動(dòng)值。對于相同流動(dòng)值來說，球形水泥能夠減少10%或更多的水份。
優(yōu)選將球形水泥、骨料和水按1∶2.5-8.0∶0.17-0.75的比例混合。
另外，球形水泥最好由近似球形的水泥顆粒組成，這些顆粒帶有許多細(xì)水泥顆粒，它們被吸附在近似球形顆粒表面的凹處和凸處，特別是凹處，從而形成整體具有最大均勻度的球形顆粒。
本發(fā)明人已經(jīng)提出了一種球形水泥，該水泥包括水泥熟料細(xì)顆粒，其外表面經(jīng)磨制和/或熔制呈球形，顆粒直徑為3.9-30.0μm，參見日本專利申請?zhí)?1-243078(1989)，而且我們已經(jīng)闡明，由于所提出的水泥具有球形外形，因此具有極好的承重效應(yīng)，由于含有球形水泥的組合物具有良好的流動(dòng)性，因此特別適用于自流平混凝土，另外，由于球形水泥可使?jié)沧⒑吞畛涞母軐?shí)，因此可以制成高強(qiáng)度水泥制品。
在此之后，發(fā)明人繼續(xù)進(jìn)行了研究，其結(jié)果，成功地提供了一種高強(qiáng)無裂紋大體積混凝土制品。在此之前，人們一直認(rèn)為用上述類型的球形水泥生產(chǎn)該制品是不可能的。
有關(guān)在水泥混合物硬化時(shí)產(chǎn)生水化熱的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在約50小時(shí)內(nèi)，球形水泥、骨料和水的混合物中產(chǎn)生水化熱的速率遠(yuǎn)低于普通水泥、骨料和水的混合物，而且就累積值而言，72小時(shí)后含有球形水泥的混合物要比含普通波特蘭水泥的混合物低約四分之一。
實(shí)驗(yàn)還表明用含有球形水泥的混合物制成的制品強(qiáng)度遠(yuǎn)大于用含有普通波特蘭水泥的混合物制成的制品強(qiáng)度。
基于以上發(fā)現(xiàn)，發(fā)明了一種低水化熱大體積混凝土，按照本發(fā)明該混凝土包括將球形水泥配入大體積混凝土組合物中。
雖然，尚不十分清楚含有球形水泥的混合物，其水化熱的熱值較低的原因，但是我們認(rèn)為，那是由于球形水泥顆粒的比表面積遠(yuǎn)小于具有許多凹凸不平表面的普通水泥顆粒，減少了與水的接觸表面，從而抑制了水化熱的產(chǎn)生。
應(yīng)該注意到，上述的球形水泥可以通過機(jī)械化學(xué)表面熔制法球化細(xì)水泥顆粒制得。
通過將添加劑(化學(xué)添加劑)或外加劑(如硅灰)作為子顆粒粘附在作為母顆粒的球形水泥顆粒的整個(gè)表面上，也可以將球形水泥包封。
由于被包封的球形水泥的顆粒上具有均勻地粘附到該水泥顆粒上的添加劑或外加劑，所以水泥與添加劑或外加劑的反應(yīng)能夠均勻地進(jìn)行，從而可能穩(wěn)定最終混凝土的質(zhì)量(強(qiáng)度、坍落度等)。
為了制造一種在整個(gè)過程中特別穩(wěn)定的高強(qiáng)水泥制品，采用一種水泥組合物，該組合物具有極好的流動(dòng)性，并且能夠用最小需要量的水泥使?jié)沧⒑吞畛涞母軐?shí)，本發(fā)明優(yōu)選的球形水泥，至少80%(重量)的粒徑為3.9-9.0μm，更優(yōu)選5.0-7.0μm。
根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，構(gòu)成水泥主要成份的3Cao.SiO2(C3S)顆粒，既使在6個(gè)月時(shí)，其表面水化的深度僅有約3.5μm。
換句話說，對于直徑為35μm的水泥顆粒，約有70%的部分未能反應(yīng)，只是形成核。因此，粗顆粒對強(qiáng)度發(fā)展不利。
為此，為了制得在整個(gè)過程中穩(wěn)定的上述高強(qiáng)水泥制品，本發(fā)明優(yōu)選的球形水泥的粒徑為3.9-9.0μm，更優(yōu)選的粒徑為5.0-7.0μm。
采用這種球形水泥，水泥的水化可以達(dá)到所需深度，因此可以制成一種特別穩(wěn)定的高強(qiáng)水泥制品。另外，由于在水灰比較低情況下，本發(fā)明可以保持較高的流動(dòng)性，所以本發(fā)明能夠生產(chǎn)一種特別穩(wěn)定的高強(qiáng)水泥制品。
本發(fā)明將通過以下實(shí)施例作進(jìn)一步的描述。
實(shí)施例1首先說明球形水泥的制備。
將從傳統(tǒng)水泥生產(chǎn)工藝的熟料磨機(jī)(管磨機(jī))中得到的直徑為1-90μm的水泥熟料細(xì)顆粒送入Nara Hybridizer(商品名;由Nara Machine Co-Ltd制造)，Nara Hybridizer是一種可商購的高速?zèng)_擊處理裝置，將細(xì)顆粒在該裝置中處理3-20分鐘。
圖1和圖2示出了高速?zèng)_擊處理裝置的主要部分的構(gòu)造。如圖所示，細(xì)顆粒物料在沖擊室內(nèi)受到循環(huán)沖擊，該沖擊室由環(huán)形空腔構(gòu)成，使細(xì)顆粒球形化。
圖1為沖擊處理裝置的正剖圖，而圖2為該裝置的側(cè)剖圖。在這些圖中，數(shù)碼1代表機(jī)殼，2為前蓋，3為后蓋，4為轉(zhuǎn)盤，5為葉片，6為轉(zhuǎn)動(dòng)軸，7為環(huán)形沖擊室，8為環(huán)形定子，9為套筒，10為球形水泥排出閥，11為球形水泥排出槽，12為循環(huán)回路導(dǎo)管，13為細(xì)水泥顆粒原料的供料導(dǎo)管，14為細(xì)水泥顆粒原料的料斗。
首先，通過水泥導(dǎo)管13將料斗14中的水泥原料送入環(huán)形沖擊室7。
在環(huán)形沖擊室7中，通過轉(zhuǎn)盤4和裝在轉(zhuǎn)盤上的葉片5的旋轉(zhuǎn)，高速旋轉(zhuǎn)并分散細(xì)水泥顆粒。在旋轉(zhuǎn)時(shí)，細(xì)水泥顆粒與葉片5和許多三角槽的表面相撞，8′設(shè)置在環(huán)形定子8的表面上。
碰撞的水泥顆粒進(jìn)入循環(huán)回路導(dǎo)管12，在其進(jìn)入沖擊室7的一端有個(gè)開口，在經(jīng)過導(dǎo)管12循環(huán)之后，水泥顆粒從導(dǎo)管12的另一端的開口再次輸入到?jīng)_擊室7中。
按此方式，水泥顆粒隨著轉(zhuǎn)盤4的轉(zhuǎn)動(dòng)受到多次循環(huán)沖擊，直到達(dá)到所需的球形。
通常轉(zhuǎn)盤4的轉(zhuǎn)速為4，000-16，000rpm，處理時(shí)間為3-20分鐘。
在完成上述操作之后，將排出閥10降低打開，將球形水泥顆粒從槽11中排出。
應(yīng)該注意到，通過將一種冷卻介質(zhì)或熱介質(zhì)引入套筒9中，可以均勻而可靠地完成球形水泥的表面處理，如包覆化學(xué)添加劑。
因此，得到了外表進(jìn)一步變園的球形細(xì)水泥顆粒。
圖6示出了一個(gè)工藝方法，其中將水泥熟料磨碎并形成球形水泥。在圖6(a)所示步驟中，將四方形水泥熟料顆粒投入該裝置，水泥熟料顆粒的角部被切掉形成細(xì)粉末(如圖6(b)步驟中所示)。
在圖6(c)所示步驟中，在裝置中隨著旋轉(zhuǎn)園形水泥熟料顆粒滑動(dòng)，與環(huán)形定子表面接觸。在該工藝中，細(xì)顆粒被吸附在園形水泥熟料顆粒的表面上，特別是其表面的凹處，按此方式填充凹處。該工藝的結(jié)果是，許多細(xì)水泥熟料顆粒23被吸附在園形水泥細(xì)顆粒體20′的表面上，特別是其表面的凹處上，從而形成在凹處填充有細(xì)水泥熟料顆粒23的球形水泥顆粒20，如圖6(d)所示。
因此，當(dāng)把直徑為1-90μm的水泥熟料細(xì)顆粒輸入到Nara Hybridizer(商品名，由Nara Machine Co，Ltd制造)，一種商購高速?zèng)_擊處理裝置，處理3-20分鐘后，可能獲得一種球形水泥，其中細(xì)水泥熟料粉末23吸附性地固定在各球形水泥細(xì)顆粒體20′的表面層的凹處，從而在整體上形成球形水泥顆粒，如圖5所示，圖5為一種球形水泥顆粒的剖視圖。
由于球形水泥帶有細(xì)水泥粉末，該粉末被緊密地粘附在球形水泥顆粒的凹處，因此球形水泥具有相當(dāng)均勻并且很窄的顆粒尺寸分布。
可以通過各種其它已知方法和設(shè)備完成水泥球化工藝，例如，機(jī)械化學(xué)表面熔制法，采用Angmill(商品名一種改進(jìn)型機(jī)械粉磨機(jī)，由Hosokawa Micron K.K制造)，或Cryptron system(商品名;一種改進(jìn)型的機(jī)械粉磨機(jī)，由Kawasaki Heavy Industry Co，Ltd制造)。
按上述球化工藝制成的球形水泥的顆粒直徑為1-30μm，并且具有均勻的球形表面。因此，該水泥具有極好的承重效應(yīng)和相當(dāng)高的流動(dòng)性，從而提供了優(yōu)良的可工作性。其結(jié)果，含球形水泥的水泥漿顯示了良好的流動(dòng)性和可澆注性。
這種球形水泥在用于自流平混凝土?xí)r效果非常好，因?yàn)樗鼘ιa(chǎn)的混凝土提供了極好的流動(dòng)性。
另外，可將添加劑(化學(xué)外加劑)或外加劑均勻地粘附到球形水泥顆粒的表面上。
例如，在通過高速?zèng)_擊處理法進(jìn)行球化時(shí)，可在水泥顆粒中加入5-30%的硅灰。結(jié)果使各球形水泥顆粒20的全部球形表面都粘附上一層硅灰超細(xì)顆粒21，從而形成一種包封的球形水泥顆粒，如圖3所示，該圖為該顆粒的剖面圖。
包封的球形水泥能夠使水泥與硅灰(SiO2)之間發(fā)生均勻地反應(yīng)(火山灰性反應(yīng))，所以有可能穩(wěn)定摻入硅灰的高強(qiáng)混凝土的質(zhì)量(強(qiáng)度，坍落度等等)，因?yàn)樵诖酥斑@一直是個(gè)問題。
使用這種包封的球形水泥能夠可靠并容易地控制水化反應(yīng)。
圖4所示為水泥混合材料，該材料由硅灰顆粒(作為母顆粒)和水泥熟料超細(xì)顆粒22(作為子顆粒)組成。
含有超細(xì)水泥顆粒的水泥混合材料，能夠使水泥與硅灰均勻地反應(yīng)，從而有可能制造一種超高強(qiáng)混凝土。應(yīng)該注意的是，用于此目的的超細(xì)顆粒的水泥熟料，可以是通過高速?zèng)_擊處理裝置生產(chǎn)球形水泥熟料細(xì)顆粒的副產(chǎn)物，通過在篩分出球形水泥熟料顆粒后進(jìn)一步篩分剩下的細(xì)顆粒獲得。
圖7示出了含本發(fā)明球形水泥砂漿的流動(dòng)性與含傳統(tǒng)波特蘭水泥砂漿(即不含球形水泥)的流動(dòng)性的對比實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
在該實(shí)驗(yàn)中，所用的球形水泥是由高速?zèng)_擊現(xiàn)處理法生產(chǎn)的，其中77.1%(重量)球形水泥的粒徑為3.9-30.0μm(平均粒徑11.34μm)。按照J(rèn)IS R 5201中確定的試驗(yàn)方法制備樣品，樣品的水灰比是不同的，然后用這些樣品進(jìn)行流動(dòng)性試驗(yàn)。
從圖7所示結(jié)果中可以發(fā)現(xiàn)，使用本發(fā)明球形水泥的砂漿的流動(dòng)性遠(yuǎn)大于使用波特蘭水泥砂漿的流動(dòng)性，這就是說，對于相同的用水量，前者具有更高的流動(dòng)值(流動(dòng)性)，而對于相同的流動(dòng)值，前者能減少10%或更多的用水量。
所以，既使水含量低，也可以在具有極好的流動(dòng)性的條件下澆注砂漿，預(yù)拌混凝土等，并且能提供一種高強(qiáng)水泥制品。
實(shí)施例2下面將說明的是本發(fā)明的低水化熱大體積混凝土的一個(gè)具體實(shí)施例。
用微熱量計(jì)(由Reska K.K.制造)測定一種混合物的初期水化特征，該混合物基本上由1份重量的由高速?zèng)_擊處理裝置生產(chǎn)的球形水泥(其中至少60%(重量)的粒徑為3.9-30.0μm)和0.4份重量的水組成。實(shí)驗(yàn)過程中室內(nèi)氣溫為20℃。在各個(gè)水化時(shí)間，測量水泥水化熱的產(chǎn)生速率和累積熱值。測量結(jié)果示于圖8和圖9。含有球形水泥的混合物的熱值比含有普通波特蘭水泥混合物的熱值低，即前者僅是后者的約75%。
結(jié)果還表明，在工澆注大體積混凝土的實(shí)驗(yàn)中，產(chǎn)生水化熱的特征相同。
圖10所示為各齡期大體積混凝土產(chǎn)品的抗壓強(qiáng)度。
這些結(jié)果表明，當(dāng)使用球形水泥時(shí)，產(chǎn)生水化熱的速度較慢，72小時(shí)的累積熱值僅是使用普通波特蘭水泥混合物熱值的約75%。因此，球形水泥能夠大大地降低累積熱值。
其結(jié)果，在使用本發(fā)明球形水泥的混凝土制品中沒有發(fā)現(xiàn)裂紋，而在使用普通波特蘭水泥的混凝土制品中產(chǎn)生了許多裂紋。
還應(yīng)該清楚，由本發(fā)明球形水泥制成的大體積混凝土制品具有很高的強(qiáng)度。
實(shí)施例3下面要說明的是由本發(fā)明球形水泥制造一種高強(qiáng)水泥制品的例子。
將1份重量的球形水泥(其中80%(重量)的粒徑5-7μm)，2份重量的砂子和0.55份重量的水混合，制成混合物。該混合物的流動(dòng)值為260mm。
在模板人養(yǎng)護(hù)該混合物。7天的抗壓強(qiáng)度為300kgf/cm2，28天為558gf/cm2。
結(jié)果表明，與使用普通波特蘭水泥的混凝土制品比較，其抗壓強(qiáng)度增加了27%。
如需要的抗壓強(qiáng)度與普通波特蘭水泥混凝土的抗壓強(qiáng)度相同，那么球形水泥僅需要約50-86%的普通波特蘭水泥所需水份就可以了。
正如上文中所述，本發(fā)明的球形水泥含有具有均勻球形表面的球形細(xì)顆粒，并且具有極好的承重效應(yīng)，并能使含球形水泥的混合物具有相當(dāng)高的流動(dòng)性，從而使混凝土具有良好的工作性。
因此，含有球形水泥用于生產(chǎn)水泥制品的組合物具有極好的流動(dòng)性，便于澆注、并且特別適用于自流平混凝土。
另外，由于球形水泥可以使?jié)沧⒑吞畛涓軐?shí)，所以能夠生產(chǎn)高強(qiáng)度的混凝土產(chǎn)品。
另外，本發(fā)明的球形水泥可以有外加劑，該外加劑均勻地粘附在水泥顆粒的表面上，這樣的水泥構(gòu)造能夠使水泥與外加劑進(jìn)行的反應(yīng)均勻和完全。從而能夠提供一種具有均勻結(jié)構(gòu)和極好特征的水泥制品。
此外，本發(fā)明能夠生產(chǎn)大體積混凝土，該混凝土產(chǎn)生水化熱的速度較慢，因此沒有裂紋且強(qiáng)度很高。
由于本發(fā)明能夠使水泥的水化反應(yīng)充分徹底地進(jìn)行，因此用最小量的水泥組合物在整個(gè)過程中生產(chǎn)穩(wěn)定高強(qiáng)水泥制品。另外，由于水灰比降低時(shí)，流動(dòng)值增高，所以可以確保極好的流動(dòng)性，并且還能改善澆注性能。
權(quán)利要求
1.一種球形水泥制品，該制品通過養(yǎng)護(hù)球形水泥，骨料和水的混合物制成，所說的球形水泥基本上由水泥熟料細(xì)顆粒構(gòu)成，其外表面經(jīng)磨制和/或熔制被球形化，至少60%(重量)的顆粒的直徑為3.9-30.0μm。
2.按照權(quán)利要求1的一種球形水泥制品，其中所說的球形水泥具有外加劑，該外加劑粘附在水泥熟料細(xì)顆粒的表面上，其外表面經(jīng)磨制和/或熔制被球形化。
3.按照權(quán)利要求1或2的一種球形水泥制品，其中所說的球形水泥、骨料和水以1∶2.5-8.0∶0.17-0.75的重量比混合。
4.按照權(quán)利要求1-3中的任一權(quán)利要求的一種球形水泥制品，其中所說的球形水泥通過采用高速?zèng)_擊處理法，將水泥細(xì)顆粒磨制成球形顆粒獲得。
5.一種通過養(yǎng)護(hù)球形水泥、骨料和水的混合物生產(chǎn)球形水泥制品的方法，所說的球形水泥基本上由水泥熟料細(xì)顆粒構(gòu)成，其外表面經(jīng)磨制和/或熔制被球形化，至少60%(重量)的顆粒的直徑為3.9-30.0μm。
6.按照權(quán)利要求5的一種生產(chǎn)球形水泥制品的方法，其中所說的球形水泥具有外加劑，該外加劑粘附在水泥熟料細(xì)顆粒的表面上，其外表面經(jīng)磨制和/或熔制被球形化。
7.按照權(quán)利要求5或6的一種生產(chǎn)球形水泥制品的方法，其中將所說的球形水泥、骨料和水以1∶2.5-8.0∶0.17-0.75的重量比混合。
8.按照權(quán)利要求5-7中的任一權(quán)利要求的生產(chǎn)球形水泥制品的方法，其中所說的球形水泥通過采用高速?zèng)_擊處理法將水泥細(xì)顆粒磨制成球形顆粒獲得。
9.按照權(quán)利要求5-8中的任一權(quán)利要求的生產(chǎn)球形水泥制品的方法，其中所說的球形水泥是通過采用機(jī)械化學(xué)表面熔制法將水泥熟料細(xì)顆粒磨制成球形顆粒獲得。
10.按照權(quán)利要求5-9中的任一權(quán)利要求的生產(chǎn)球形水泥制品的方法，其中所說的球形水泥是一種包封的球形水泥，這種包封的球形水泥由磨碎的外加劑作為子顆粒粘附在作為母顆粒的球形水泥顆粒的表面上制成的。
11.一種生產(chǎn)球形水泥制品的組合物，該組合物包括球形水泥、骨料和水的混合物，所說的球形水泥基本上由水泥熟料細(xì)顆粒組成，其外表面經(jīng)磨制和/或熔制被球形化，至少有60%(重量)的顆粒的直徑為3.9-30.0μm。
12.通過采用球形水泥，骨料和水的混合物生產(chǎn)低水化熱大體積混凝土的方法，所說的球形水泥基本上由水泥熟料細(xì)顆粒組成，其外表面經(jīng)磨制和/或熔制被球形化。
13.按照權(quán)利要求12的生產(chǎn)低水化熱大體積混凝土的方法，其中所說的球形水泥通過采用高速?zèng)_擊處理法將水泥細(xì)顆粒磨制成球形顆粒獲得。
14.一種經(jīng)養(yǎng)護(hù)球形水泥，骨料和水的混合物生產(chǎn)的低水化熱大體積混凝土，所說的球形水泥基本上由水泥熟料細(xì)顆粒組成，其外表面經(jīng)磨制和/或熔制被球形化。
15.按照權(quán)利要求14的一種低水化熱大體積混凝土，其中在所說的混合物中至少有60%(重量)的球形水泥的直徑為3.9-30.0μm。
16.一種用于生產(chǎn)低水化熱大體積混凝土的水泥，該水泥含有水泥熟料細(xì)顆粒，其外表面經(jīng)磨制和/或熔制被球形化，至少有60%(重量)的顆粒的直徑為3.9-30.0μm。
17.按照權(quán)利要求16的一種用于生產(chǎn)低水化熱大體積混凝土的水泥，其中有許多細(xì)水泥顆粒吸附性地固定在近似球形的水泥顆粒的表面上的凹處和凸處，特別是凹處，從而在整體上形成具有最小表面不平度的球形顆粒。
18.按照權(quán)利要求16或17的一種用于生產(chǎn)低水化熱大體積混凝土的水泥，該水泥通過采用高速?zèng)_擊處理方法將水泥熟料細(xì)顆粒磨制成球形顆粒制成。
19.按照權(quán)利要求16-18中的任一權(quán)利要求的用于生產(chǎn)低水化熱大體積混凝土的水泥，其中所說的球形顆粒是包封的球形水泥顆粒，該顆粒由磨碎的外加劑作為子顆粒粘附在作為母顆粒的球形水泥顆粒的表面上構(gòu)成。
20.一種生產(chǎn)高強(qiáng)水泥制品的組合物，該組合物含有球形水泥，骨料和水，所說的球形水泥基本上由水泥熟料細(xì)顆粒組成，其外表面經(jīng)磨制和/或熔制被球形化，至少有80%(重量)顆粒的直徑為3.9-9.0μm。
21.按照權(quán)利要求20的一種生產(chǎn)高強(qiáng)水泥制品的組合物，其中將所說的球形水泥、骨料和水以1∶2.5-8.0∶0.17-0.75的重量比混合。
22.按照權(quán)利要求20或21的一種生產(chǎn)高強(qiáng)水泥制品的組合物，其中所說的球形水泥的直徑為5-7μm。
23.按照權(quán)利要求20-22中的任一權(quán)利要求的一種生產(chǎn)高強(qiáng)水泥制品組合物，其中所說的球形水泥通過采用高速?zèng)_擊處理法將水泥熟料細(xì)顆粒磨制成球形顆粒制成。
24.按照權(quán)利要求20-23中的任一權(quán)利要求的一種生產(chǎn)高強(qiáng)水泥制品的組合物，其中所說的球形水泥通過采用機(jī)械化學(xué)表面熔制法將水泥熟料細(xì)顆粒磨制成球形顆粒制成。
25.按照權(quán)利要求20-24中的任一權(quán)利要求的一種生產(chǎn)高強(qiáng)水泥制品的組合物，其中所說的球形水泥是包封的球形水泥，該水泥由磨碎的外加劑作為子顆粒粘附在作為母顆粒的球形水泥顆粒的表面上形成。
26.一種通過養(yǎng)護(hù)球形水泥，骨料和水的混合物生產(chǎn)的高強(qiáng)水泥制品，所說的球形水泥基本上由水泥熟料細(xì)顆粒組成，其外表面經(jīng)磨制和/或熔制被球形化，至少有80%(重量)的顆粒的直徑在3.9-9.0μm。
27.一種通過養(yǎng)護(hù)球形水泥，骨料和水的混合物生產(chǎn)高強(qiáng)水泥制品的方法，所說的球形水泥基本上由水泥熟料細(xì)顆粒組成，其外表面經(jīng)磨制和/或熔制被球形化，至少有80%(重量)的顆粒的直徑為3.9-9.0μm。
28.按照權(quán)利要求27的一種生產(chǎn)高強(qiáng)水泥制品的方法，其中將所說的球形水泥、骨料和水以1∶2.5-8.0∶0.17-0.75的重量比混合。
29.按照權(quán)利要求27或28的一種生產(chǎn)高強(qiáng)水泥制品的方法，其中所說的球形水泥直徑為5-7μm。
30.按照權(quán)利要求27-29的任一權(quán)利要求的生產(chǎn)高強(qiáng)水泥制品的方法，其中所說的球形水泥通過采用高速?zèng)_擊處理方法將水泥熟料細(xì)顆粒磨制成球形顆粒制成。
31.按照權(quán)利要求27-30中的任一權(quán)利要求的一種生產(chǎn)高強(qiáng)水泥制品的方法，其中所說的球形水泥通過采用機(jī)械化學(xué)表面熔制法將水泥熟料細(xì)顆粒磨制成球形顆粒制成。
32.按照權(quán)利要求27-31中的任一權(quán)利要求的一種生產(chǎn)高強(qiáng)水泥制品的方法，其中所說的球形水泥是包封的球形水泥，該水泥由磨碎的外加劑作為子顆粒粘附在作為母顆粒的球形水泥顆粒的表面上形成。
全文摘要
一種生產(chǎn)球形水泥制品的組合物，該組合物包括球形水泥、骨料和水的混合物，球形水泥基本上由水泥熟料顆粒組成，其顆粒外表面經(jīng)磨制和/或熔制被球形化，至少有60％(重量)的顆粒的直徑為3.9-30.0μm。本發(fā)明還公開了由該組合物制成的球形水泥制品，及其養(yǎng)護(hù)上述混合物生產(chǎn)球形水泥制品的方法。
文檔編號(hào)C04B28/00GK1053223SQ9010975
公開日1991年7月24日 申請日期1990年11月7日 優(yōu)先權(quán)日1990年1月9日
發(fā)明者鈴木信雄, 田中勛, 武高男 申請人:清水建設(shè)株式會(huì)社