一种无石膏硅酸盐水泥的制备方法技术

本发明专利技术提供了一种无石膏硅酸盐水泥的制备方法，包括用混合气流对水泥熟料表面进行接触法预处理的过程；所述混合气流至少包括水蒸气气流。该方法改变通用硅酸盐水泥掺加石膏调节水泥凝结的固有方式，采用表面接触法对硅酸盐水泥熟料颗粒细粉进行预处理，使水泥熟料矿物中铝酸三钙颗粒表面生成并沉积预处理产物；经此方法处理的水泥熟料，与适量混合材料配制成无石膏硅酸盐水泥，加水拌合时，经预处理的熟料颗粒表面沉积的预处理产物可有效阻滞水泥加水拌合后初期的水化速度，实现对水泥初期凝结速率的有效调节；以此方法制备得到的无石膏硅酸盐水泥，水化热放热速率、蓄热量均明显低于普通硅酸盐水泥。

A preparation method of gypsum free Portland cement

【技术实现步骤摘要】
一种无石膏硅酸盐水泥的制备方法
本专利技术属于水泥制备
，尤其是涉及一种无石膏硅酸盐水泥的制备方法。
技术介绍
水泥是一种固体粉末状物质，与水拌合后具有可塑性，能自身粘结成坚硬的整体，并能粘结其它散粒材料，既能在空气中硬化，又能在水中凝结硬化的一种水硬性胶凝材料。现有技术中硅酸盐水泥的生产原料及工艺如下：原料：生产硅酸盐水泥的原料主要有石灰石质和粘土质两类原料。石灰石质原料主要提供氧化钙，可以采用石灰石、白垩、石灰质凝灰岩等。粘土质原料主要主要提供二氧化硅、三氧化二铝及少量三氧化二铁，可采用粘土质岩、铁矿石和硅藻土等。硅酸盐水泥的生产工艺：可概括为“两磨一烧”。把含有氧化钙、二氧化硅、三氧化二铝、三氧化二铁四种化学成分的材料按适当比例配合后，在磨机中磨细制成水泥生料，置入窑内进行煅烧，在高温下反应生成以硅酸钙为主要成分的水泥熟料，再与适量石膏及一些矿物质混合材料在磨机中磨成细粉，即制成硅酸盐水泥。现有技术中水泥熟料的矿物组成如下：硅酸盐水泥熟料的主要矿物组成及其含量范围如下：硅酸三钙3CaO·SiO2简写为C3S，含量45％～65％；硅酸二钙2CaO·SiO2简写为C2S，含量15％～30％；铝酸三钙3CaO·Al2O3简写为C3A，含量7％～15％；铁铝酸四钙4CaO·Al2O3·Fe2O3简写为C4AF，含量10％～18％。以上四种主要熟料矿物中，硅酸三钙和硅酸二钙是主要成分，统称为硅酸盐矿物，约占水泥熟料总量的25％左右。水泥熟料各矿物的水化特征从表中可见，在硅酸盐水泥熟料的四种主要矿物中，铝酸三钙水化速率极快，水化热也最集中。由于其水化产物主要在早期产生，它对水泥的凝结与早期(3天)强度影响最大，硬化时表现的体积减缩也最大。尽管铝酸三钙可以促使水泥的早期强度增长很快，但其实际强度并不高，而且后期几乎不再增长，甚至会使水泥的后期强度有所降低。现有技术中石膏的缓凝作用如下：硅酸盐水泥熟料的水化速度很快，尤其是铝酸三钙C3A矿物的水化，使得水泥浆体的凝结时间很短，易产生瞬凝现象。为了使水泥有适宜的凝结时间，通常掺入适量的石膏(约3％)，与熟料一起共同磨细。这些石膏在水泥水化初期参与水化反应，与最初生成的水化铝酸钙反应，生成难溶的针状水化硫铝酸钙晶体，和其它一些无定形的水化产物一起沉积于未水化的水泥颗粒表面，抑制了水化速度极快的铝酸三钙C3A与水的反应，使水泥的凝结速度减慢，起到了缓凝作用。水化硫铝酸钙又称为钙矾石，(简式Aft)。随着石膏的消耗乃至耗尽，则会生成单硫型(或低硫型)硫铝酸钙(简式Afm)。石膏的掺入量需控制在一个合理的范围内，掺量过少不能满足调节水泥凝结时间的需要，掺量过多则会导致水泥体积安定性不良。现有技术中水泥的水化热及其影响：水泥在水化过程中所放出的热量，称为水泥的水化热。大部分水化热是在水泥水化初期(7天内)放出的，以后则逐渐减少。水化热量和放热速度不仅取决于水泥的矿物成分，还与水泥细度、水泥中掺混合材料及外加剂的品种、数量等有关。水泥矿物进行水化时，铝酸三钙C3A放热量最大，速度也最快，硅酸三钙C3S其次，硅酸二钙C2S放热量最低，速度也慢。一般来说，水化放热量越大，放热速度也越快。水泥的水化热对于大体积混凝土工程是不利的，因为水化热积蓄在内部不易发散，致使内外产生较大的温度差，引起内应力，使混凝土产生裂缝。对于大体积混凝土工程，应采用低热水泥，若使用水化热较高的水泥施工时，应采取必要的降温措施。混凝土温度变形的大小用温度膨胀系数来表示。混凝土的温度膨胀系数约为1×10—5，即温度改变1℃，每米涨缩0.01㎜。温度变形对大体积混凝土工程极为不利。在混凝土硬化初期，水泥水化放出较多的热量，由于混凝土是热的不良导体，散热很慢，混凝土内部温度升高，使内外造成较大的温差，有时可高达50℃～70℃。这时将使内部混凝土产生较大的体积膨胀，外表混凝土将产生较大的拉应力，造成表面混凝土开裂。当内部温度降低时，所产生的收缩又会使内部产生裂缝。因此，大体积混凝土工程必须设法减少混凝土的发热量来保证混凝土工程质量。一般大体积混凝土或纵长的混凝土结构，常采用低热水泥、减少水泥用量、人工降温、设置伸缩缝以及结构中设置传热钢筋等措施，但是上述措施均是为克服水泥自身的缺陷而提出辅助方案，并未从水泥自身进行改进，且存在操作复杂的问题，急需改进。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种无石膏硅酸盐水泥的制备方法，该方法改变通用硅酸盐水泥掺加石膏调节水泥凝结的固有方式，采用表面接触法对硅酸盐水泥熟料颗粒细粉进行预处理，使水泥熟料矿物中铝酸三钙颗粒表面生成并沉积预处理产物。经此方法处理的水泥熟料，与适量混合材料配制成无石膏硅酸盐水泥。加水拌合时，经预处理的熟料颗粒表面沉积的预处理产物可有效阻滞水泥加水拌合后初期的水化速度，实现对水泥初期凝结速率的有效调节。以此方法制备得到的无石膏硅酸盐水泥，水化热放热速率、蓄热量均明显低于普通硅酸盐水泥。本专利技术的一种无石膏硅酸盐水泥的制备方法，包括用混合气流对水泥熟料表面进行接触法预处理的过程；所述混合气流至少包括水蒸气气流。进一步，所述混合气流由热空气和水蒸气组成，水蒸气占混合气流体积的10％-100％。进一步，所述水泥熟料为硅酸盐水泥熟料。进一步，所述接触法预处理可在常压或压力容器中进行。进一步，在压力容器中进行接触法预处理的处理压力为0.1MPa-1.2MPa，处理温度为100℃至220℃，处理时间为5分钟-85分钟。进一步，在常压容器中搅拌条件下进行接触法预处理的处理温度为100℃至170℃，处理时间为2至18分钟。本专利技术的无石膏硅酸盐水泥的制备方法具有如下有益效果：(1)由于表面接触法预处理过程直接影响了水泥熟料中铝酸三钙，并有效阻滞了加水拌合后水泥中铝酸三钙的水化速度、水化进程，因此，无石膏硅酸盐水泥最显著的改进提高在于，水化热明显低于同批水泥熟料配制的通用硅酸盐水泥。借此可以有效改善由于水化热释放、蓄积给各类混凝土构筑物带来的不利影响。(2)本专利技术采用的特定技术手段对水泥熟料中最活泼的矿物成分即铝酸三钙进行钝化处理，将使水泥水化产生的水泥石凝胶的生成过程更为平缓，其体积变化的内在原因得到一定程度的化解，可以使水泥水化过程进行的更平缓。(3)由于本专利技术提出的无石膏硅酸盐水泥中不含有石膏成分，预期将更有利于改善水泥与各类外加剂的相容性。相对于原有的瞬间生成钙矾石、熟料颗粒表面迅速沉积、迅速进行的晶型转化等带来的不稳定因素，本专利技术提出的无石膏硅酸盐水泥的拌合物的，将更有利于可操作性指标(如砂浆稠度、混凝土坍落度等)的经时保持。(4)本专利技术采用表面接触法预处理对水泥熟料颗粒表面进行钝化处理，通过生成并沉积在铝酸三钙颗粒表面的预处理产物，达到抑制水泥熟料与水拌合初期的过快水化、过早稠化凝结的效果。由此可以预见，通过改变接本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无石膏硅酸盐水泥的制备方法，其特征在于：包括用混合气流对水泥熟料表面进行接触法预处理的过程；所述混合气流至少包括水蒸气气流。/n

【技术特征摘要】
1.一种无石膏硅酸盐水泥的制备方法，其特征在于：包括用混合气流对水泥熟料表面进行接触法预处理的过程；所述混合气流至少包括水蒸气气流。


2.根据权利要求1所述的一种无石膏硅酸盐水泥的制备方法，其特征在于：所述混合气流由热空气和水蒸气组成，混合气流温度范围为100℃-200℃，水蒸气占混合气流体积的10％-100％。


3.根据权利要求1所述的一种无石膏硅酸盐水泥的制备方法，其特征在于：接触法预处理前，所述水泥熟料经磨细处理为比表面积≥300㎡/㎏的细粉颗粒。


4.根据权利要求1所述的一种无石膏硅酸盐水泥的制备方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘彤，刘爽，张鹏宇，滕藤，王建恒，刘凤东，白锡庆，王冬梅，
申请(专利权)人：天津市建筑材料科学研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：天津;12