一种微膨胀低热硅酸盐水泥

摘要

本发明公开了一种微膨胀低热硅酸盐水泥，其重量百分比配比为低热硅酸盐熟料75~95%，石膏1~10％，轻烧MgO0.01%-6%，钢渣5%-15%；本发明涉及的微膨胀低热硅酸盐水泥，能有效降低混凝土施工时由于施工与养护条件恶劣而引起早期混凝土塑性裂缝和后期水化绝热温升产生的温度应力裂缝；本发明所配制的混凝土具有流动性好、干缩量小、温度收缩缝少等优点，可应用在大体积混凝土、水工混凝土、高性能混凝土工程等对抗裂性能要求高的领域中。

说明书

技术领域

本发明属于建筑材料技术领域，特别是一种微膨胀低热硅酸盐水泥。

背景技术

目前通用的硅酸盐水泥系列由1824年发明的硅酸盐水泥演化而来，系以石灰石、粘土等原料，设计适当的率值和成分，经“两磨一烧”工艺加工而成，是目前最大宗的水硬性胶凝材料。近200年来，硅酸盐水泥的化学成分及矿物组成基本没有变化，水泥工业的技术进步主要体现在生产工艺上。

长期以来，硅酸盐水泥以性能稳定、生产工艺成熟等优点而广泛应用，但其在大体积混凝土、水工混凝土水化过程中的水化热和需水量较高，干缩较大，易导致混凝土开裂。

低热硅酸盐水泥以其水化热低的特点，在大体积混凝土中可以有效防止温度应力产生的裂缝，但在工程应用中，为保证其配置的混凝土的体积稳定性目前所用的混凝土膨胀剂难以发挥合适的膨胀量，资料表明一种高镁低热硅酸盐水泥熟料具有一定的体积膨胀性能，但其是通过控制和调整水泥熟料中MgO含量达到微膨胀效果，生产技术难度高，工程实例证明稳定性差，难以大量推广应用。由于外掺的MgO膨胀剂和水泥内含的MgO组分的烧成条件不同，造成两者在大体积混凝土中的膨胀效应不同。外掺MgO混凝土呈现出良好的延迟微膨胀特性，长期膨胀变形总是趋于稳定，主要的膨胀量发生在龄期7～90 d。而这段时间，正是大体积混凝土发生急速温升后的明显降温收缩时段，所以，此时的膨胀对于补偿大体积混凝土的温降收缩非常有益，可以做到全部或大部分取消大体积混凝土的传统温控措施。而水泥内含的MgO，只有超过固熔量的部分才能水化膨胀，并且这种膨胀比外掺MgO引起的膨胀慢得多，膨胀效果差，膨胀期长且难以控制，对大体积混凝土温降收缩的补偿作用小。另外，使用外掺MgO膨胀剂方式，可以根据不同部位的边界条件和应力补偿需要，通过调整MgO膨胀剂的烧成条件和掺量，灵活地调整混凝土膨胀变形的发生时间、稳定时间、膨胀速率、膨胀量等。因此，使用外掺MgO嘭胀剂方式，比使用高含Mg0水泥生产Mg0混凝土，更能发挥MgO混凝土技术的优越性。因此通过外掺Mg0法配制出一种具有微膨胀性能的低热硅酸盐水泥非常有必要。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有低热微膨胀、工艺简单、膨胀性能稳定、节能减排、成本低廉的微膨胀低热硅酸盐水泥，不仅可以克服传统硅酸盐系列水泥水化热高、易开裂的问题，还有利于环保和资源循环利用。

本发明的技术方案为：

一种微膨胀低热硅酸盐水泥，其特征在于：由低热硅酸盐水泥熟料、石膏、轻烧MgO、钢渣混合制成，其中各组分的重量百分比如下：

低热硅酸盐水泥熟料   75～85%；

石膏                 1～10%；

轻烧MgO              0.01～6%；

钢渣                  5～20%。

所述低热硅酸盐熟料的原材料重量百分比为：

石灰质原料        65～90%

粘土原料           5～30%

校正原料           5～20%

其中，石灰质原料中的MgCO₃含量≤3%。

所述石灰质原料为石灰石、低品位石灰石或高镁石灰石中的一种或一种以上的任意组合。

所述粘土质原料为粘土、赤泥、煤矸石、尾矿和工业废渣中的一种或一种以上的任意组合。

所述校正原料为铁粉或硫酸渣类铁质校正原料。

所述校正原料为硅质校正原料，具体的为石英石，或者硅石，或者黄砂，或者红砂。

所述低热硅酸盐水泥熟料，其矿物组成的重量百分比为：

C₂S     40～80%

MgO     0.1～2%

其余为C₃S、C₄AF（此两种组分百分比为国标要求）及其它微量矿物（该微量矿物为常用要求）。

所述石膏为天然石膏、混合石膏或人工石膏中的一种或一种以上的任意组合。

所述轻烧MgO中，粒度范围为0～0.125μm的MgO≥97%。

所述轻烧MgO是由高品位菱镁石矿经750～1050℃煅烧后自然冷却制成，煅烧时间15～90min；也可由白云石矿、蛇纹石、冶炼轻质镁合金熔渣原材料中制取。

所述钢渣为电炉氧化渣及转炉渣，其比表面积为290～450m²/kg。

本发明的技术原理为：利用轻烧MgO及钢渣中的CaO水化后分别形成水镁石Mg(OH)₂和Ca(OH)2吸水产生体积膨胀，宏观上使水泥具有微膨胀性；利用该水泥中的高C₂S含量降低水泥的水化热；利用钢渣得到助磨性使降低水泥磨耗，同时弥补早期由于低热硅酸盐水泥水化程度低而MgO水化膨胀量难以满足胶凝材料体积稳定性。

本发明与现有技术相比，其有益效果如下：

本发明提供的水泥具有微膨胀、低热、需水量低、后期强度增进率高、长期强度稳定等特点，非常适合于大坝、承台、海工工程等大体积混凝土的施工。

具体实施方式

实施例1

将菱镁矿在800℃下煅烧60min，自然冷却后磨细过0.125μm筛，钢渣磨到比表面积300m²/kg，按照如下配比：

低热硅酸盐水泥熟料    85%

石膏                   5%

轻烧MgO               2%

钢渣                    6%

混匀后磨细，使得细度小于12%，配制成微膨胀低热硅酸盐水泥。配制好的微膨胀低热硅酸盐水泥化学成分及矿物组成如表1所示。

实施例2

将菱镁矿在850℃下煅烧60min，自然冷却后磨细过0.125μm筛，钢渣磨到比表面积390m²/kg，按照配比为低热硅酸盐水泥熟料85%，石膏5%，轻烧MgO2%，钢渣6%。混匀后磨细，使得细度小于12%，配制成微膨胀低热硅酸盐水泥。

实施例3

将菱镁矿在950℃下煅烧60min，自然冷却后磨细过0.125μm筛，钢渣磨到比表面积420m²/kg，按照如下配比：

低热硅酸盐水泥熟料     85%

石膏                    5%

轻烧MgO               2%

钢渣                    6%

混匀后磨细，使得细度小于12%，配制成微膨胀低热硅酸盐水泥。

实施例4

将菱镁矿在850℃下煅烧60min，自然冷却后磨细过0.125μm筛，钢渣磨到比表面积390m²/kg，按照如下配比：

低热硅酸盐水泥熟料     85%

石膏                    5%

轻烧MgO               4%

钢渣                    10%

混匀后磨细，使得细度小于12%，配制成微膨胀低热硅酸盐水泥。

实施例5

将菱镁矿在850℃下煅烧60min，自然冷却后磨细过0.125μm筛，钢渣磨到比表面积390m²/kg，按照如下配比：

低热硅酸盐水泥熟料     85%

石膏                    5%

轻烧MgO               5%

钢渣                   15%

混匀后磨细，使得细度小于12%，配制成微膨胀低热硅酸盐水泥。

上述实施例制得的各个微膨胀低热硅酸盐水泥的膨胀性能实验结果（膨胀率实验按照JC313-82膨胀水泥膨胀率实验方法进行）如表3所示。