一种早强低钙型硅酸盐水泥及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种早强低钙型硅酸盐水泥及其制备方法，属于硅酸盐水泥技术领域。
背景技术
硅酸盐水泥是应用广泛、价格低廉的建筑材料，早强型水泥可缩短建筑工程建设周期，因而，自水泥发明以来，寻求提高水泥早期强度的方法与途径，一直是水泥材料研究工作追求的目标。
GB199-79规定了一种快硬硅酸盐水泥，为达到早强，规定了熟料中早强型矿物C3S(C代表CaO，S代表SiO2，下同)质量含量在50-60％，C3A(A代表Al2O3，下同)8-14％，但这种水泥由于C3S、C3A含量均高，导致CaO含量要求高，所以煅烧十分困难；第二类快硬水泥是硫铝酸盐型快硬水泥，其早强型矿物为硫铝酸钙(C4A3$，$代表SO3，下同)，但是该水泥在煅烧时，由于SO3易逸出，易导致环境污染，并导致熟料组成不稳定，且后期强度不高；第三类是氟铝酸钙(C11A7·CaF2)水泥，该水泥在煅烧时，由于F-易逸出，易导致环境污染，并导致熟料组成不稳定，且后期强度不高。
发明内容
发明目的：针对现有早强硅酸盐水泥存在的煅烧困难、污染环境、后期强度不高等问题，，本发明提供一种早强低钙型硅酸盐水泥，并提供了一种该硅酸盐水泥的制备方法。
技术方案：本发明所述的一种早强低钙型硅酸盐水泥，包括熟料混合料，该熟料混合料由95wt％的矿物和5wt％的二水石膏组成，其中，矿物按质量分数计，包括：C3S30～40％、C2S 10～20％、C3A 15～25％、C4AF(F代表Fe2O3)15～30％；还包括外掺石灰石，石灰石的掺量为熟料混合料总质量的6～15％。
本发明所述的一种早强低钙型硅酸盐水泥的制备方法，包括如下步骤：
(1)以石灰石、粉煤灰、粘土、页岩和铁粉作为矿物原料，按照矿物组成称取上述原料，煅烧得到矿物，急冷，然后加入二水石膏，得到熟料混合料；
(2)在所得熟料混合料中外掺石灰石，粉磨，即得早强低钙型硅酸盐水泥。
上述矿物原料的品质要求以达到现有硅酸盐水泥生产要求为准。其中，铁粉可为磷肥厂废渣或其他含铁量高的废渣或矿物，含铁量高是指：以Fe2O3计，其质量含量大于等于35％。二水石膏可为天然矿物或脱硫石膏，其品质要求以达到现有硅酸盐水泥生产要求为准。
外掺石灰石可为一级或特级石灰石、或具有同等品质的物料。
优选的，步骤(1)中，煅烧条件为：煅烧温度1300～1400℃，保温1h。
较优的，步骤(2)中，将熟料混合料与外掺石灰石共同粉磨至比表面积为400m2/kg。
有益效果：与现有技术相比，本发明的优点为：本发明的早强低钙型硅酸盐水泥早期、后期力学强度均高，而且，由于熟料中CaO含量要求低，对原料中CaCO3(石灰石)含量要求低，这可显著降低煅烧时CaCO3分解产生的热耗，从而显著节能；另外，本发明的早强低钙型硅酸盐水泥制备过程中，其煅烧温度比常用硅酸盐水泥熟料低50～100℃(常用硅酸盐水泥熟料煅烧温度约为1450℃)，可进一步降低能耗。
附图说明
图1为本发明的早强低钙型硅酸盐水泥的制备工艺流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的技术方案作进一步说明。
本发明的一种早强低钙型硅酸盐水泥，包括熟料，该熟料混合料由95wt％的矿物和5wt％的二水石膏组成，其中，矿物按质量分数计，包括：C3S 30～40％、C2S 10～20％、C3A15～25％、C4AF(F代表Fe2O3)15～30％；还包括外掺石灰石，石灰石的掺量为熟料混合料总质量的6～15％。外掺石灰石一方面可加快C3S反应、提高水泥的早强，另一方面，可与C3A形成有别于传统水泥的水化产物，这也有利于早强；而且，石灰石粉还可作为填料起到填充空隙，从而不仅提高水泥早强、后期力学强度的效果。
该早强低钙型硅酸盐水泥的制备工艺过程如图1。
实施例1
将原料石灰石、粉煤灰、粘土、页岩、铁粉(以Fe2O3计，质量含量≥35％)，按矿物组成质量分数分别为C3S 30％，C2S 10％，C3A 25％，C4AF 30％配合，在回转窑中于1350℃煅烧1h，经急冷后，加入二水石膏5％，得到熟料混合料，共100％，再外掺石灰石15％，经共同粉磨至比表面积约400m2/kg，得到早强低钙型硅酸盐水泥1，其力学强度见表1。
实施例2
将原料石灰石、粉煤灰、粘土、页岩、铁粉(以Fe2O3计，质量含量≥35％)等，按矿物组成质量分数分别为C3S 35％，C2S 15％，C3A 20％，C4AF 25％配合，在回转窑中于1350℃煅烧1h，经急冷后，加入二水石膏5％，得到熟料混合料，共100％，再外掺石灰石10％，经共同粉磨至比表面积约400m2/kg，得到早强低钙型硅酸盐水泥2，其力学强度见表1。
实施例3
将原料石灰石、粉煤灰、粘土、页岩、铁粉(以Fe2O3计，质量含量≥35％)，按矿物组成质量分数分别为C3S 40％，C2S 20％，C3A 15％，C4AF 20％配合，在回转窑中于1350℃煅烧1h，经急冷后，加入二水石膏5％，得到熟料混合料，共100％，再外掺石灰石6％，经共同粉磨至比表面积约400m2/kg，得到早强低钙型硅酸盐水泥3，其力学强度见表1。
实施例4
将原料石灰石、粉煤灰、粘土、页岩、铁粉(以Fe2O3计，质量含量≥35％)，按矿物组成质量分数分别为C3S 40％，C2S 20％，C3A 20％，C4AF 15％配合，在回转窑中于1350℃煅烧1h，经急冷后，加入二水石膏5％，得到熟料混合料，共100％，再外掺石灰石10％，经共同粉磨至比表面积约400m2/kg g，得到早强低钙型硅酸盐水泥4，其力学强度见表1。
实施例5
将原料石灰石、粉煤灰、粘土、页岩、铁粉(以Fe2O3计，质量含量≥35％)，按矿物组成质量分数分别为C3S 40％，C2S 10％，C3A 25％，C4AF 20％配合，在回转窑中于1350℃煅烧1h，经急冷后，加入二水石膏5％，得到熟料混合料，共100％，再外掺石灰石15％，经共同粉磨至比表面积约400m2/kg，得到早强低钙型硅酸盐水泥5，其力学强度见表1。
实施例6
将原料石灰石、粉煤灰、粘土、页岩、铁粉(以Fe2O3计，质量含量≥35％)，按矿物组成质量分数分别为C3S 40％，C2S 10％，C3A 25％，C4AF 20％配合，在回转窑中于1300℃煅烧1h，经急冷后，加入二水石膏5％，得到熟料混合料，共100％，再外掺石灰石15％，经共同粉磨至比表面积约400m2/kg，得到早强低钙型硅酸盐水泥6，其力学强度见表1。
实施例7
将原料石灰石、粉煤灰、粘土、页岩、铁粉(以Fe2O3计，质量含量≥35％)，按矿物组成质量分数分别为C3S 40％，C2S 10％，C3A 25％，C4AF 20％配合，在回转窑中于1400℃煅烧1h，经急冷后，加入二水石膏5％，得到熟料混合料，共100％，再外掺石灰石15％，经共同粉磨至比表面积约400m2/kg，得到早强低钙型硅酸盐水泥7，其力学强度见表1。
表1实施例1～7制得的不同组成早强低钙型硅酸盐水泥的抗压强度
由表1可知，本发明的早强低钙型硅酸盐水泥的早期强度和后期力学强度均较高。
