一種含鋇磷鋁酸鹽水泥的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種水泥材料，具體地說是一種含鋇磷鋁酸鹽水泥。
【背景技術(shù)】
[0002] 傳統(tǒng)的硅酸鹽水泥是最大宗的建筑材料，在國民經(jīng)濟的發(fā)展中起到了重要作用。 但是對于一些在特殊環(huán)境下服役的建筑工程，如軍事工程、沿海工程、島礁工程等的建設(shè)和 防護。傳統(tǒng)的硅酸鹽水泥已經(jīng)遠遠不能滿足這些特殊服役條件下的工程對快硬早強、長期 力學(xué)性能突出、耐腐蝕、抗凍、耐碳化等性能的嚴(yán)苛要求。目前我國特種水泥產(chǎn)量不足水泥 總產(chǎn)量的2%，而發(fā)達國家特種水泥約占其水泥總產(chǎn)量6-10%。因此，具有優(yōu)異特殊性能的 特種水泥的生產(chǎn)和應(yīng)用存有巨大空間?，F(xiàn)有的用量最大特種水泥主要是硫鋁酸鹽水泥，該 水泥具有快硬早強和抗硫酸鹽侵蝕性能優(yōu)良、可負溫施工等特點。但該水泥性能也存在一 些不足之處，例如：后期強度出現(xiàn)倒縮現(xiàn)象;水化產(chǎn)物中的鈣礬石對溫度敏感性強，容易產(chǎn) 生分解或轉(zhuǎn)變而影響基體穩(wěn)定性。因此，硫鋁酸鹽系列水泥亦不能適應(yīng)特殊服役條件下的 嚴(yán)酷要求。
[0003] 中國專利CN 1498870A公開了一種磷鋁酸鹽系統(tǒng)膠凝材料，該材料是一種新型高 性能水硬性膠凝材料，區(qū)別于硅酸鹽水泥、鋁酸鹽水泥和硫鋁酸鹽水泥，具有良好的早期和 長期力學(xué)性能，超過硫鋁酸鹽水泥同齡期強度，但其力學(xué)性能離特殊環(huán)境服役工程仍存在 差距，需要采取措施提高其力學(xué)性能；同時該水泥凝結(jié)時間超快(約2-5分鐘），需研發(fā)相匹 配的緩凝劑。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本發(fā)明在磷酸鹽水泥生料中引入一定量的重晶石尾礦或含 鋇廢渣，以及做礦化劑用的富鐵鋼渣，在相對較低的溫度下獲得了以含鋇磷鋁酸鈣為主要 膠凝性礦物的新型水泥品種-含鋇磷鋁酸鹽水泥。該水泥可進一步提高磷鋁酸鹽水泥早期 和后期力學(xué)性能外，凝結(jié)時間獲得較大幅度的延遲，在不額外添加入緩凝劑的條件下可直 接進行工程使用；同時，也一定程度的降低了水泥熟料煅燒溫度。
[0005] 本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：
[0006] -種含鋇磷鋁酸鹽水泥，其特征在于，它是由水泥熟料直接研磨后得到;所述水泥 熟料礦物組成按重量百分比為:含鋇磷鋁酸鈣35.2%-39.4%，鋁酸鈣45.6 %-48.6%，磷酸 鈣 10·0%-12·2%，玻璃體5·0%-5·2%。
[0007] 所述含鋇磷鋁酸鈣的化學(xué)摩爾百分比含量組成為（l-z)CaO · zBaO · (1-x-y) AI2O3 · xSi〇2 · yP2〇5,其中x = 0.146-0.206，y = 0.048-0.081，z = 0.020-0.270。
[0008] 所述水泥熟料是由水泥生料在1440°C_1470°C煅燒而成;所述水泥生料中各氧化 物的重量百分比為：CaO 1-15%，P2〇5l〇_40%，Al2〇35-50%，Si〇22-15%，BaO 2-25%， Fe2〇35-15%〇
[0009] 所述水泥生料的原料是6.9 % -10.7 %重晶石尾礦、26.9 % -28.4 %鋁礬土、 24.5%-29.2%石灰石、30.1%-34.3%磷灰石、3%-5%富鐵鋼渣。
[0010] 本發(fā)明依據(jù)水泥生料中各氧化物的重量H*&Ca0 1-15%，P20510-40%，Al2035- 50%，Si022-15%，BaO 2-25%，F(xiàn)e2〇35-15%，將重晶石尾礦或含鋇廢渣與石灰石、鋁礬土、 磷灰石、富鐵鋼渣配合后，經(jīng)粉磨以1440°C_1470°C煅燒后制成特種水泥熟料，將水泥熟料 粉磨即形成含鋇磷鋁酸鹽水泥。與專利CN1498870A相比，該水泥凝結(jié)時間不需添加調(diào)凝劑 即可滿足國家標(biāo)準(zhǔn)。
[0011]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明所制成的含鋇磷鋁酸鹽水泥早期和后期力學(xué)性能突 出，1天、3天和28天抗壓強度分別可達到8〇-11010^、90_13010^和14〇-16010^。因此利用該 水泥可以制成早強、后期強度持續(xù)發(fā)展的高性能特種混凝土，用于特殊的工程建設(shè)。其次， 與純磷鋁酸鹽水泥2-5分鐘的快速凝結(jié)時間相比，含鋇磷鋁酸鹽水泥的凝結(jié)時間超過 lOOmin，并可以根據(jù)特種工程需求的進行調(diào)節(jié)，可在不額外添加入緩凝劑的條件下直接進 行工程使用。
【附圖說明】
[0012]圖1是實施例1的含鋇磷鋁酸鹽水泥熟料的XRD圖譜。
[0013]圖2是實施例2的含鋇磷鋁酸鹽水泥熟料的XRD圖譜。
[0014]圖3是實施例3的含鋇磷鋁酸鹽水泥熟料的XRD圖譜。
[0015] 圖中，▼含鋇磷鋁酸鈣，▽鋁酸鈣CA!-γ(Ργ)，磷酸鈣CP!-z(Az)。
【具體實施方式】
[0016] 下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明做進一步的說明。
[0017] 實施例！
[0018] -種磷鋁酸鹽水泥，其生料組分重量百分比為：
[0019] 重晶石尾礦10.4%
[0020]鋁礬土 27.8%
[0021] 石灰石 24.5%
[0022] 磷灰石 34.3%
[0023] 富鐵鋼渣3.0%
[0024]按設(shè)計比例將生料混勻，在實驗室中用硅鉬棒電爐對生料進行煅燒，正常升溫速 率(10°C/min)，燒成溫度控制在1440-1450°C之間，保溫時間為90min。
[0025] 對燒成的熟料進行檢測，各熟料礦物的質(zhì)量百分比為：
[0026] 含鋇磷鋁酸鈣35.4%
[0027] 鋁酸鈣 47.2%
[0028] 磷酸鈣 12.2%
[0029] 玻璃體 5.2%
[0030]水泥熟料的抗壓強度：Id為89. OMPa，3d為 104. IMPa，28d為 152.2MPa。初凝 120min， 終凝205min。如圖1所示，其XRD圖譜顯示該含鋇磷鋁酸鹽水泥熟料組成均含有含鋇磷鋁酸 鈣、鋁酸鈣和磷鋁酸鈣三種主要礦相，表明水泥熟料燒成良好。
[0031] 實施例2
[0032] -種磷鋁酸鹽水泥，其生料組分重量百分比為：
[0033] 重晶石尾礦10.7%
[0034] 鋁礬土 26.9%
[0035] 石灰石 28.3%
[0036] 磷灰石 30.1%
[0037] 富鐵鋼渣4.0%
[0038]按設(shè)計比例將生料混勻，在實驗室中用硅鉬棒電爐對生料進行煅燒，正常升溫速 率(10°C/min)，燒成溫度控制在1430-1440°C之間，保溫時間為90min。
[0039] 對燒成的熟料進行檢測，各熟料礦物的質(zhì)量百分比為：
[0040] 含鋇磷鋁酸鈣35.2%
[0041 ]鋁酸鈣 48.6%
[0042] 磷酸鈣 11.2%
[0043] 玻璃體 5.0%
[0044] 水泥熟料的抗壓強度：Id為 110.4]\0^，3(1為120.510^，28(1為158.7]\0^。初凝 115min，終凝205min。如圖2所示，其XRD圖譜顯示該含鋇磷鋁酸鹽水泥熟料組成均含有含鋇 磷鋁酸鈣、鋁酸鈣和磷鋁酸鈣三種主要礦相，表明水泥熟料燒成良好。
[0045] 實施例3
[0046] -種磷鋁酸鹽水泥，其生料組分重量百分比為：
[0047] 重晶石尾礦6.9%
[0048] 鋁礬土 28.4%
[0049] 石灰石 29.2%
[0050] 磷灰石 30.5%
[0051 ] 富鐵鋼渣5 %
[0052]按設(shè)計比例將生料混勻，在實驗室中用硅鉬棒電爐對生料進行煅燒，正常升溫速 率(10°C/min)，燒成溫度控制在1450-1460°C之間，保溫時間為90min。
[0053] 對燒成的熟料進行檢測，各熟料礦物的質(zhì)量百分比為：
[0054] 含鋇磷鋁酸鈣39.4%
[0055] 鋁酸鈣 45.6%
[0056] 磷酸鈣 10.0%
[0057] 玻璃體 5.0%
[0058] 水泥熟料的抗壓強度：Id為90.1 MPa，3d為96.5MPa，28d為 140.6MPa。初凝 125min， 終凝210min。如圖1所示，其XRD圖譜顯示該含鋇磷鋁酸鹽水泥熟料組成均含有含鋇磷鋁酸 鈣、鋁酸鈣和磷鋁酸鈣三種主要礦相，表明水泥熟料燒成良好。
【主權(quán)項】
1. 一種含鋇磷鋁酸鹽水泥，其特征在于，它是由水泥熟料直接研磨后得到;所述水泥熟 料礦物組成按重量百分比為：含鋇磷鋁酸鈣35.2%-39.4%，鋁酸鈣45.6%-48.6%，磷酸鈣 10 · 0%-12 · 2%，玻璃體 5 · 0%-5 · 2%。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的水泥，其特征在于，所述含鋇磷鋁酸鈣的化學(xué)摩爾百分比含量 組成為（l_z)CaO · zBaO · (l_x-y)Al2〇3 · xSi〇2 · yP2〇5,其中x=0.146-0.206，y=0.048_ 0.081，z=0.020-0.270。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的水泥，其特征在于，所述水泥熟料是由水泥生料在1440°C_ 1470°C煅燒而成；所述水泥生料中各氧化物的重量百分比為：CaO 1 -15%，P2〇5 10-40%， AI2O3 5-50%，Si〇2 2-15%，BaO 2-25%，F(xiàn)e2〇3 5-15%。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的水泥，其特征在于，所述水泥生料的原料是6.9%-10.7%重晶石 尾礦、26 · 9%-28 · 4% 錯礬土、24 · 5%-29 · 2% 石灰石、30 · 1%-34 · 3% 磷灰石、3%-5% 富鐵鋼渣。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種含鋇磷鋁酸鹽水泥，它是由水泥熟料直接研磨后得到；所述水泥熟料礦物組成按重量百分比為：含鋇磷鋁酸鈣35.2%-39.4%，鋁酸鈣45.6%-48.6%，磷酸鈣10.0%-12.2%，玻璃體5.0%-5.2%。本發(fā)明的含鋇磷鋁酸鹽水泥早期和后期力學(xué)性能突出，可以制成早強、后期強度持續(xù)發(fā)展的高性能特種混凝土，用于特殊的工程建設(shè)。其次，與純磷鋁酸鹽水泥2-5分鐘的快速凝結(jié)時間相比，含鋇磷鋁酸鹽水泥的凝結(jié)時間超過100min，并可以根據(jù)特種工程需求的進行調(diào)節(jié)，可在不額外添加入緩凝劑的條件下直接進行工程使用。
【IPC分類】C04B12/02
【公開號】CN105502982
【申請?zhí)枴緾N201510971351
【發(fā)明人】蘆令超, 楊帥, 王守德, 宮晨琛, 程新
【申請人】濟南大學(xué)
【公開日】2016年4月20日
【申請日】2015年12月22日