本發(fā)明涉及一種水泥，特別是涉及一種采用石灰石屑、偏高嶺土等配料制備道路硅酸鹽水泥熟料以及低收縮耐侵蝕道路硅酸鹽水泥的方法。
背景技術(shù)：
目前通用水泥為硅酸鹽水泥系列，其以適當?shù)脑牧?，設(shè)計適宜的率值和成分，經(jīng)“兩磨一燒”的工藝加工而成，是生產(chǎn)和應(yīng)用最廣泛的水硬性膠凝材料。長期以來，硅酸鹽水泥的化學成分和礦物組成基本沒有變化，技術(shù)發(fā)展主要是生產(chǎn)工藝和裝備。
隨著公路建設(shè)的發(fā)展及公路里程的增加，公路的通行量和負荷也與日俱增，對水泥混凝土路面的質(zhì)量和使用壽命也提出了更高的要求。硅酸鹽水泥用于水泥混凝土道路時，由于水化發(fā)熱高、抗折強度不高、耐磨和干縮性能差等因素，易導(dǎo)致道路混凝土破壞，影響道路的使用壽命。2005年交通部發(fā)布實施的《公路水混土路面施工技術(shù)規(guī)范》明確提出特重、重交通路面應(yīng)優(yōu)先采用道路酸鹽水泥。
石灰石屑為石灰石礦選礦后剩余的品質(zhì)較低的礦石。為了滿足對水泥品質(zhì)的要求，在選擇石灰石礦時，一般選擇碳酸鈣的質(zhì)量百分含量大于50％的礦石，其余部分，由于碳酸鈣的質(zhì)量百分含量小于或等于50％，品位低，則被歸為不宜生產(chǎn)水泥的石灰石屑。石灰石屑是水泥生產(chǎn)的副產(chǎn)品，每噸礦石產(chǎn)生0.15-0.20噸石屑，且我國石灰石礦產(chǎn)儲量大，因此低品位的石灰石屑鮮有水泥工業(yè)作為原材料進行使用。
偏高嶺土是一種高活性礦物摻合料，是超細高嶺土經(jīng)過低溫煅燒而形成的無定型硅酸鋁，具有火山灰活性，主要用作混凝土外加劑，也可制作地質(zhì)聚合物，很少用于水泥工業(yè)，特別是用于生產(chǎn)特種水泥。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的主要目的在于，提供一種采用石灰石屑、偏高嶺土等配料制備道路硅酸鹽水泥熟料以及利用二水石膏或混合石膏作為調(diào)凝劑，偏高嶺土作為混合材料之一制備道路硅酸鹽水泥及其制備方法，所要解決的技術(shù)問題是使其以石灰石屑、偏高嶺土作為水泥生料組分來制備水泥熟料，進而提高水泥的抗折性能和抗侵蝕能力、減少收縮，從而更加適于實用，且具有產(chǎn)業(yè)上的利用價值。
本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題是采用以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的。
依據(jù)本發(fā)明提出的硅酸鹽水泥生料，所述的生料的組分以及各組分的質(zhì)量份數(shù)為，
本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題還可采用以下技術(shù)措施進一步實現(xiàn)。
優(yōu)選的，前述的一種硅酸鹽水泥生料，其中所述的生料中氧化物的種類以及各氧化物的質(zhì)量百分含量為，
本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題還采用以下的技術(shù)方案來實現(xiàn)。
依據(jù)本發(fā)明提出的硅酸鹽水泥熟料，所述的熟料為上述生料經(jīng)粉磨、煅燒而成。
本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題還可采用以下技術(shù)措施進一步實現(xiàn)。
優(yōu)選的，前述的硅酸鹽水泥熟料，其中所述熟料包含以下組分，
優(yōu)選的，前述的硅酸鹽水泥熟料，其中所述的煅燒溫度為1350-1450℃。
本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題還采用以下的技術(shù)方案來實現(xiàn)。
依據(jù)本發(fā)明提出的硅酸鹽水泥，所述的硅酸鹽水泥的組分以及各組分的質(zhì)量百分含量為，
其中，所述的水泥熟料為上述中任一項所述的水泥熟料。
本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題還可采用以下技術(shù)措施進一步實現(xiàn)。
優(yōu)選的，前述的硅酸鹽水泥，其中所述的石膏為二水石膏或混合石膏。
優(yōu)選的，前述的硅酸鹽水泥，其中所述的水泥中SO3含量為2.5-4.5％。
優(yōu)選的，前述的硅酸鹽水泥，其中所述的水泥的28d抗折強度大于或等于9.0MPa；3％Na2SO4溶液里28d抗侵蝕系數(shù)為0.90-1.05。
本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題還采用以下的技術(shù)方案來實現(xiàn)。
依據(jù)本發(fā)明提出的硅酸鹽水泥的應(yīng)用，所述的硅酸鹽水泥用于道路橋梁工程、機場道面工程、水電工程、防水工程等對耐磨性能有較高要求工程的修建。
借由上述技術(shù)方案，本發(fā)明一種硅酸鹽水泥至少具有下列優(yōu)點：
1、本發(fā)明硅酸鹽水泥生料的原材料主要為石灰石屑，提高了石灰石礦的利用率。
本發(fā)明硅酸鹽水泥生料的原材料為碳酸鈣的質(zhì)量百分含量小于或等于50％的石灰石礦，即本發(fā)明中稱的石灰石屑。本發(fā)明硅酸鹽水泥原料為石灰石礦選礦之后剩余的原料，為水泥生產(chǎn)的副產(chǎn)物，本發(fā)明將石灰石屑作為水泥的主要原料(例如本發(fā)明中選擇的石灰石屑的碳酸鈣的質(zhì)量百分含量為45-48％)，提高了石灰石礦的利用率。
2、本發(fā)明通過粘土的選材、以及添加偏高嶺土等方法，來補充石灰石屑中碳酸鈣含量較少的缺點，制備出了符合國家標準的水泥。
本發(fā)明通通過選用優(yōu)質(zhì)的粘土、加入偏高嶺土等方法，彌補了石灰石屑中碳酸鈣含量不足的缺點，加入偏高嶺土后，能夠有效降低熟料的燒成溫度，提高熟料的燒成質(zhì)量；選擇二水石膏或混合石膏作為調(diào)凝劑，偏高嶺土作為混合材料制得的低收縮抗侵蝕道路水泥滿足道路硅酸鹽水泥國家標準規(guī)定技術(shù)要求的基礎(chǔ)上，減少水泥的收縮，降低干縮率，提高抗侵蝕性能。
上述說明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段，并可依照說明書的內(nèi)容予以實施，以下以本發(fā)明的較佳實施例詳細說明如后。
具體實施方式
為更進一步闡述本發(fā)明為達成預(yù)定發(fā)明目的所采取的技術(shù)手段及功效，以下結(jié)合較佳實施例，對依據(jù)本發(fā)明提出的硅酸鹽水泥，其具體實施方式、結(jié)構(gòu)、特征及其功效，詳細說明如后。在下述說明中，不同的“一實施例”或“實施例”指的不一定是同一實施例。此外，一或多個實施例中的特定特征、結(jié)構(gòu)或特點可由任何合適形式組合。
本發(fā)明提供一種硅酸鹽水泥生料。
本發(fā)明提供的硅酸鹽水泥生料的組分以及各組分的質(zhì)量份數(shù)為：
本發(fā)明硅酸鹽水泥的生料的主要原料為碳酸鈣含量較低(小于或等于50％)的石灰石屑。并通過選用優(yōu)質(zhì)的粘土(如產(chǎn)地為河北邯鄲的SiO2含量較高的粘土)、添加適量的偏高嶺土(主要成分是無水硅酸鋁Al2O3·2SiO2)和鋼渣粉的方式，提高Al2O3及Fe2O3含量，采用高硅酸率(SM)配料，從而增加本發(fā)明水泥熟料中硅酸鈣礦物的含量，保證熟料強度。
進一步的，本發(fā)明所述的硅酸鹽水泥生料中氧化物的種類以及各氧化物的質(zhì)量百分含量為：
通過檢測分析，本發(fā)明上述的硅酸鹽水泥的原料中，各氧化物的質(zhì)量百分含量如上段所述，即表明，雖然本發(fā)明的原材料為碳酸鈣含量較少的石灰石屑，降低了CaO的含量，但通過調(diào)節(jié)本發(fā)明硅酸鹽水泥的其他原料的選擇和品質(zhì)，提高了SiO2、Al2O3和Fe3O4的含量，最終使得本發(fā)明本發(fā)明硅酸鹽水泥的氧化物的含量滿足水泥的煅燒。
本發(fā)明提供一種硅酸鹽水泥熟料。
本發(fā)明提供的硅酸鹽水泥熟料，為上述生料，經(jīng)粉磨、煅燒而成。煅燒溫度為1350-1450℃。煅燒后，本發(fā)明硅酸鹽水泥熟料中的鋁酸三鈣的質(zhì)量百分含量為3.0-8.0％；硅酸二鈣的質(zhì)量百分含量為15.0-45.0％；鐵鋁酸四鈣的質(zhì)量百分含量為16.0-20.0％，其他主要為硅酸三鈣。
通過以上數(shù)據(jù)我們可以發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明硅酸鹽水泥生料煅燒后得到的水泥熟料中，硅酸三鈣的含量比現(xiàn)有技術(shù)水泥熟料中硅酸三鈣的含量略低，硅酸二鈣及鋁酸三鈣的含量比現(xiàn)有技術(shù)水泥熟料中的含量高，同時規(guī)定了鐵鋁酸四鈣的質(zhì)量百分含量的限值范圍。與現(xiàn)有技術(shù)相比，硅酸二鈣含量的提高，有利于水泥的抗折性能和抗侵蝕性能，鋁酸三鈣含量的提高則有利于熟料早強強度及微膨脹性能的提高，鐵鋁酸四鈣含量的限值范圍則在滿足耐磨性能的條件下，提高熟料的綜合性能。
本發(fā)明提供一種硅酸鹽水泥。
本發(fā)明所述的硅酸鹽水泥的組分以及各組分的質(zhì)量百分含量為：
其中，所述的水泥熟料為上述的水泥熟料。水泥組分中采用了鋼渣粉，鋼渣是煉鋼副產(chǎn)品，鋼渣粉是將鋼渣磨至一定比表面積。鋼渣粉的摻入可有效提高耐磨性能。偏高嶺土的主要成分是無水硅酸鋁(Al2O3·2SiO2)，偏高嶺土中的活性Al2O3迅速與水泥水化過程中產(chǎn)生的CH反應(yīng)，生成鈣礬石，增加了水泥漿體中鈣礬石的含量，加速了水泥的凝結(jié)。石膏反應(yīng)完后，其余的偏高嶺土則與水泥熟料水化生成的氫氧化鈣繼續(xù)反應(yīng)生成C-S-H、水化鋁酸三鈣(C3AH6)及水化鋁酸四鈣(C4AH13)等有效水化產(chǎn)物，減少了水泥漿體中氫氧化鈣的含量，從而改善了硬化水泥石的結(jié)構(gòu)，提高了水泥的強度。
進一步的，本發(fā)明所述的石膏為二水石膏或混合石膏。
本發(fā)明所述的混合石膏為二水石膏和硬石膏的混合物(具體請參見石膏國家標準：GB/T 5483《天然石膏》)。
本發(fā)明所述的水泥中的SO3含量為2.5-4.5％。
石膏中的SO3在本發(fā)明水泥中的主要作用為：1、作緩凝劑，減緩水泥硬化的時間，更加適用于實際施工過程的應(yīng)用；2、與偏高嶺土中的Al2O3發(fā)生化學反應(yīng)，生成鈣礬石3CaO·Al2O3·3CaSO4·32H2O，能使固相體積增大約120％。產(chǎn)生膨脹效應(yīng)。
本發(fā)明提供一種水泥熟料的制備方法。
實施例1
本實施例中硅酸鹽水泥生料的組分及各組分的質(zhì)量百分含量見表1。
本發(fā)明硅酸鹽水泥熟料的制備方法為：將粘土和偏高嶺土組分在烘干機內(nèi)烘干至含水量少于2.0％后，磨至0.080mm篩余小于10.0％；將石灰石屑破碎后粉磨至0.080mm篩余小于10.0％；將鋼渣粉過篩，至0.080mm篩余小于10.0％；按表1所示的比例將上述研磨成粉的石灰石屑、粘土、偏高嶺土和鋼渣粉混合均勻，即成本發(fā)明硅酸鹽水泥的生料。
將所述的生料放入回轉(zhuǎn)窯，在窯內(nèi)煅燒、煅燒后冷卻至常溫，即得到本發(fā)明所述的低收縮、高抗折道路硅酸鹽水泥熟料，煅燒溫度見表1。
實施例2
本實施例中硅酸鹽水泥生料的組分以及各組分的質(zhì)量百分含量、生料的煅燒溫度，見表1。
本實施例硅酸鹽水泥生料的制備方法、熟料的制備方法與實施例1相似。
實施例3
本實施例中硅酸鹽水泥生料的組分以及各組分的質(zhì)量百分含量、生料的煅燒溫度，見表1。
本實施例硅酸鹽水泥生料的制備方法、熟料的制備方法與實施例1相似。
實施例4
本實施例中硅酸鹽水泥生料的組分以及各組分的質(zhì)量百分含量、生料的煅燒溫度，見表1。
本實施例硅酸鹽水泥生料的制備方法、熟料的制備方法與實施例1相似。
實施例5
本實施例中硅酸鹽水泥生料的組分以及各組分的質(zhì)量百分含量、生料的煅燒溫度，見表1。
本實施例硅酸鹽水泥生料的制備方法、熟料的制備方法與實施例1相似。
實施例6
本實施例中硅酸鹽水泥生料的組分以及各組分的質(zhì)量百分含量、生料的煅燒溫度，見表1。
本實施例硅酸鹽水泥生料的制備方法、熟料的制備方法與實施例1相似。
實施例7
本實施例中硅酸鹽水泥生料的組分以及各組分的質(zhì)量百分含量、生料的煅燒溫度，見表1。
本實施例硅酸鹽水泥生料的制備方法、熟料的制備方法與實施例1相似。
實施例8
本實施例中硅酸鹽水泥生料的組分以及各組分的質(zhì)量百分含量、生料的煅燒溫度，見表1。
本實施例硅酸鹽水泥生料的制備方法、熟料的制備方法與實施例1相似。
實施例9
本實施例中硅酸鹽水泥生料的組分以及各組分的質(zhì)量百分含量、生料的煅燒溫度，見表1。
本實施例硅酸鹽水泥生料的制備方法、熟料的制備方法與實施例1相似。
表1本發(fā)明實施例1-9中各原料的組分
經(jīng)檢測，實施例1-9制得的水泥熟料中的鋁酸三鈣的質(zhì)量百分含量在3.0-8.0％之間；硅酸二鈣的質(zhì)量百分含量在15.0-45.0％之間；鐵鋁酸四鈣的質(zhì)量百分含量在16.0-20.0％之間，其他主要為硅酸三鈣。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，硅酸二鈣含量的提高，有利于水泥的抗折性能和抗侵蝕性能，鋁酸三鈣含量的提高則有利于熟料早強強度及微膨脹性能的提高，鐵鋁酸四鈣含量的限值范圍則在滿足耐磨性能的條件下，提高熟料的綜合性能。
本發(fā)明進一步提供了一種硅酸鹽水泥的制備方法。
實施例10
采用本發(fā)明實施例1制備得到的水泥熟料制備本實施例的硅酸鹽水泥，本實施例硅酸鹽水泥的其他原料及配比見表2。
實施例11
采用本發(fā)明實施例2制備得到的水泥熟料制備本實施例的硅酸鹽水泥，本實施例硅酸鹽水泥的其他原料及配比見表2。
實施例12
采用本發(fā)明實施例3制備得到的水泥熟料制備本實施例的硅酸鹽水泥，本實施例硅酸鹽水泥的其他原料及配比見表2。
實施例13
采用本發(fā)明實施例4制備得到的水泥熟料制備本實施例的硅酸鹽水泥，本實施例硅酸鹽水泥的其他原料及配比見表2。
實施例14
采用本發(fā)明實施例5制備得到的水泥熟料制備本實施例的硅酸鹽水泥，本實施例硅酸鹽水泥的其他原料及配比見表2。
實施例15
采用本發(fā)明實施例6制備得到的水泥熟料制備本實施例的硅酸鹽水泥，本實施例硅酸鹽水泥的其他原料及配比見表2。
實施例16
采用本發(fā)明實施例7制備得到的水泥熟料制備本實施例的硅酸鹽水泥，本實施例硅酸鹽水泥的其他原料及配比見表2。
實施例17
采用本發(fā)明實施例8制備得到的水泥熟料制備本實施例的硅酸鹽水泥，本實施例硅酸鹽水泥的其他原料及配比見表2。
實施例18
采用本發(fā)明實施例9制備得到的水泥熟料制備本實施例的硅酸鹽水泥，本實施例硅酸鹽水泥的其他原料及配比見表2。
表2實施例10-18中硅酸鹽水泥各原料組成及配比(重量百分比)
對上述實施例10-18所得到的道路硅酸鹽水泥進行如下性能檢測，具體結(jié)果見表3。
1)抗折強度性能
通過國家水泥質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心按GB/T17671-1999《水泥膠砂強度檢驗方法(ISO法)》進行性能檢測。
2)水泥的耐磨性能
通過國家水泥質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心按JC/T421-2005《水泥膠砂耐磨性試驗方法》進行性能檢測。
3)水泥的干縮性能：
通過國家水泥質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心按JC/T 603-2005《水泥膠砂干縮試驗方法》進行性能檢測。
4)水泥的凈漿膨脹率
通過國家水泥質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心按JC/T 313-2009《膨脹水泥膨脹率試驗方法》進行性能檢測。
5)通過國家水泥質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心按GB/T 749-2008《水泥抗硫酸鹽侵蝕試驗方法》進行性能檢測。
表3實例10-18道路硅酸鹽水泥的性能檢測結(jié)果
上述數(shù)據(jù)表明，本發(fā)明的道路硅酸鹽水泥除了滿足GB13693-2005《道路硅酸鹽水泥》標準的各項物理性能要求(28d磨損量達到1.9kg/m2，28d砂漿干縮率達到0.07％)，本發(fā)明著重抗折性能、抗侵蝕性能及低收縮性能上有顯著的提高。使用道路硅酸鹽水泥熟料制備得到的道路硅酸鹽水泥的28天抗折強度≥9.0MPa，28d凈漿膨脹率達到0.5％；3％Na2SO4溶液中28d抗侵蝕系數(shù)達到1.05。其中，石膏類材料選用二水石膏或混合石膏：SO3＞35％，石膏類材料在本法發(fā)明中用于調(diào)節(jié)凝結(jié)時間；助磨劑也是選擇性添加的組分，根據(jù)具體施工要求的不同添加?；旌喜牧线x用礦渣粉(或)鋼渣粉和偏高嶺土。上述所有材料均可以從市場上得到。
本發(fā)明制得的硅酸鹽水泥可以用于道路橋梁工程、機場道面工程、水電工程、防水工程等對耐磨性能有較高要求工程的修建。
本發(fā)明中所述的數(shù)值范圍包括此范圍內(nèi)所有的數(shù)值，并且包括此范圍內(nèi)任意兩個數(shù)值組成的范圍值。例如，“所述的煅燒溫度為1350-1450℃”，此數(shù)值范圍包括1350-1450之間所有的數(shù)值，并且包括此范圍內(nèi)任意兩個數(shù)值(例如：1380、1400)組成的范圍值(1380-1400)；本發(fā)明所有實施例中出現(xiàn)的同一指標的不同數(shù)值，可以任意組合，組成范圍值。
本發(fā)明權(quán)利要求書和發(fā)明書中出現(xiàn)的技術(shù)方案可以進行任意組合，組合得到的技術(shù)方案，也在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例而已，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制，雖然本發(fā)明已以較佳實施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍內(nèi)，當可利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容作出些許更動或修飾為等同變化的等效實施例，但凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。