CN102173612A - 一种高速公路路基缓凝水泥 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高速公路路基缓凝水泥，由以下重量份的原料组成：熟料53～60份、脱硫石膏3～5份、脱硫灰1～6份、石灰石15～20份、粉煤灰15～25份、缓凝剂0.04～0.1份；以重量百分含量计，所述熟料主要包括硅酸三钙54～62％、硅酸二钙15～20％、铝酸三钙6.7～8.7％、铁铝酸四钙11～13％。本发明的缓凝水泥的初凝时间延长到4个小时以上，终凝时间延长到6个小时以上；3天抗折强度大于或等于3.6Mpa，3天抗压强度大于或等于17.2Mpa；28天抗折强度大于或等于6.6Mpa，28天抗压强度大于或等于37.4Mpa；性能优于其他同等强度等级水泥，满足高速公路路基的施工要求；具有广阔的市场前景和社会效益。

Description

一种高速公路路基缓凝水泥
技术领域
本发明属于水泥技术领域，具体地，本发明涉及一种高速公路路基缓凝水泥。
背景技术
随着交通现代化建设的迅猛发展，高速公路建设取得了举世瞩目的成就，按工程性质所需的新型交通建筑材料----高速公路路基生态缓凝水泥，增加了产品科技含量，拓宽了市场，使产品的竞争力和企业经济效益都有大幅度提高。目前国内缓凝水泥生产，主要是以公路建设施工要求和技术要求为主，大部分为缓凝型水泥产品，初凝时间大于3小时。而用于高速公路的复合硅酸盐缓凝水泥，通常要求水泥的各项性能除满足国家标准GB175-2007要求外，还须满足初凝时间大于4小时、终凝时间大于6小时，常规条件下，水泥企业的产品难以达到这样的技术要求。
考虑到水泥性能对公路混凝土耐久性及施工的影响，对其性能提出了比国家标准更高的要求。这些指标的提出，使生产厂家必须制定出一套严格的生产内控指标，并在原燃材料和生产工艺控制方面，采取一系列措施，严把每一道生产质量关，从而确保水泥的质量稳定。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺陷，提供一种缓凝水泥，该缓凝水泥的初凝时间大于4小时、终凝时间大于6小时，且碱含量低。
为实现上述目的，本发明采取了以下技术方案：
一种高速公路路基缓凝水泥，由以下重量份的原料组成：
Figure BDA0000050151530000011
Figure BDA0000050151530000021
以重量百分含量计，所述熟料主要包括以下几种矿物：
Figure BDA0000050151530000022
优选地，所述高速公路路基缓凝水泥由以下重量份的原料组成：
Figure BDA0000050151530000023
以重量百分含量计，所述熟料主要包括以下几种矿物：
申请人经过大量实验表明，游离氧化钙不大于10％、SO3为10～25％、水分为15～25％的脱硫灰在缓凝水泥生产中效果较好。
在实际生产中，在保证水泥强度的基础上，适当提高水泥的粉磨细度，有利于凝结时间的延长。因此，优选地，所述缓凝水泥的粉磨细度0.080mm筛余为2.0～3.0％时效果较好。
依靠增加脱硫石膏和混合材掺量，再辅以水泥细度等措施仍不能达到特殊要求时，可考虑在水泥中掺入适量缓凝剂。本发明优选使用格雷斯RDA系列缓凝剂，效果更佳。
本发明通过采取以下几点措施，来制备得到符合要求的缓凝水泥。
(1)采用脱硫石膏作缓凝成分
在水泥生产中，为了调节和控制水泥的凝结时间，一般需掺入石膏作为缓凝成分。
脱硫石膏是燃煤电厂烟气脱硫过程中产生的废弃物，其与天然石膏的区别主要在于脱硫石膏纯度高，游离水大，粒度细；颗粒大小粒径分布均匀，含水溶性盐较多；脱硫石膏中以未反应的碳酸钙(主要杂质)及未被完全氧化的亚硫酸钙存在、杂质状态相差较大。经申请人分析和实验表明，脱硫石膏在纯度、粒度、微量成分和物理性能上与天然石膏相近，经多次的小磨试验证实，脱硫石膏同样能达到缓凝的效果，能够正常调节水泥的凝结时间，水泥性能正常发展，水泥强度、凝结时间等指标均达到国家有关标准。因此，在水泥行业中代替天然石膏是可行的，而且脱硫石膏价格较低，运输方便，在水泥中使用可降低水泥的生产成本，达到资源综合利用的目的。
(2)粉煤灰掺量
众所周知，水泥的凝结时间与粉煤灰掺量有很大关系。通常粉煤灰掺量提高，水泥的凝结时间相应延长；但随着水泥中混合材掺量的提高，水泥强度会逐渐下降。因此，应选择合适的混合材掺量，在保证水泥强度满足要求的条件下，适当增加粉煤灰掺量，以延长水泥的凝结时间。在本发明中，申请人选用的混合材包括石灰石、粉煤灰及脱硫灰，脱硫灰中所含的亚硫酸钙对水泥的凝结时间起主要影响作用，脱硫灰对水泥的凝结时间有较大影响，掺入一定比例的脱硫灰后，尤其是游离氧化钙不大于10％、SO3为10～25％、水分为15～25％的脱硫灰后，在凝结时间保持基本不变的情况下，缓凝剂的掺量明显下降，生产的高速公路路基缓凝水泥的效果较好。粉煤灰掺量的增加对水泥的凝结时间有明显的延缓作用，且凝结时间随着粉煤灰的增加而延长。
(3)控制水泥细度
水泥细度对水泥的凝结时间有一定的影响。适当提高水泥的粉磨细度，有利于凝结时间的延长。在实际生产中，缓凝水泥的粉磨细度0.080mm筛余控制在2.0～3.0％时效果较好。
(4)掺入适量缓凝剂
依靠增加脱硫石膏和混合材掺量，再辅以水泥细度等措施仍不能达到特殊要求时，可考虑在水泥中掺入适量缓凝剂。在本发明中，使用格雷斯RDA系列缓凝剂，效果更佳。
(5)控制好水泥中碱含量
混凝土的耐久性主要包括抗渗性，抗冻性，抗侵蚀性，抗碳化性，抗碱骨料反应以及混凝土中的钢筋锈蚀等性能，这些性能决定着混凝土耐久性的程度。普遍认为发生碱骨料反应必须同时具备下列三个必要条件：一是碱含量，二是骨料中存在活性氧化硅，三是环境潮湿，水分渗入混凝土。
水泥熟料中的氧化钠和氧化钾等成分称之为碱含量，使用含碱小于0.6％的水泥，以降低混凝土中总的含碱量。水泥是混凝土中碱的主要来源，随着水泥碱含量的增加或水泥用量的增加，碱-集料反应的膨胀也随之增大，使混凝土产生内部应力，膨胀开裂，导致混凝土失去设计性能。由于活性骨料经搅拌后大体上呈均匀分布，所以一旦发生碱-集料反应，混凝土内各部分均产生膨胀应力，将混凝土自身膨胀，发展严重的只能拆除，无法补救，甚至威胁工程安全。从源头上控制好原燃材料中碱含量，将水泥中碱含量控制在少于0.6％以下，满足产品质量要求。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
①本发明通过采取上述几项措施，使缓凝水泥的初凝时间延长到4个小时以上，终凝时间延长到6个小时以上且小于10小时；3天抗折强度大于或等于3.6Mpa，3天抗压强度大于或等于17.2Mpa；28天抗折强度大于或等于6.6Mpa，28天抗压强度大于或等于37.4Mpa；三氧化硫含量不大于3.5％；碱含量少于0.6％；性能优于其他同等强度等级水泥，产品和易性、保塑性、粘结性好，配置的混凝土均匀性好，满足高速公路路基的施工要求；
②本发明的缓凝水泥减少了污染，保护了环境，使工业废弃物得以循环利用，具有广阔的市场前景和社会效益。
附图说明
图1为本发明的高速公路路基缓凝水泥的生产流程图。
具体实施方式
以下列举具体实施例对本发明进行说明。需要指出的是，实施例只用于对本发明作进一步说明，不代表本发明的保护范围，其他人根据本发明做出的非本质的修改和调整，仍属于本发明的保护范围。
根据本发明设定的各原料范围，本发明实施例1-6的缓凝水泥都通过图1所示的相同工艺制备而成。表1为实施例1-6各缓凝水泥的原料组成，表2为实施例1-6中熟料的主要矿物及化学组成。在实施例中，所使用的脱硫灰中游离氧化钙为5～10％、SO3为10～25％、水分为15～25％。所使用的缓凝剂为格雷斯RDA系列缓凝剂(格雷斯中国有限公司生产)。
表1实施例1-6各缓凝水泥的原料成分(重量份)
Figure BDA0000050151530000051
表2实施例1-6各缓凝水泥的熟料的主要矿物及化学成分(％)
  C3S   C2S   C3A   C4AF   SiO2   Al2O3   Fe2O3   CaO   SO3   LSF   SIM   ALM
  57.58   17.15   7.56   11.28   21.10   5.22   3.71   65.18   1.03   96.34   2.36   1.41
注：LSF-石灰饱和系数；SIM-硅酸率；ALM-铝氧率。
表3为根据表1-2的实施例1-6的原料成分制备得到的缓凝水泥的性能。所得到的缓凝水泥的粉磨细度0.080mm筛余均在2.0～3.0％范围内。
表3实施例1-6的缓凝水泥的各项性能
Figure BDA0000050151530000052
Figure BDA0000050151530000061
如表3所示，实施例1-6制得的缓凝水泥的初凝时间为4个小时以上，终凝时间为6个小时以上；3天抗折强度大于或等于3.6Mpa，3天抗压强度大于或等于17.2Mpa；28天抗折强度大于或等于6.6Mpa，28天抗压强度大于或等于37.4Mpa；三氧化硫含量不大于3.5％；氧化镁含量小于5.0％；氯离子含量小于0.06％；碱含量少于0.6％。相比较于其它实施例，实施例1得到的缓凝水泥的生产效果最好。
以上仅为本发明的具体实施例，并不以此限定本发明的保护范围；在不违反本发明构思的基础上所作的任何替换与改进，均属本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种高速公路路基缓凝水泥，其特征在于，所述缓凝水泥由以下重量份的原料组成：
Figure FDA0000050151520000011
其中：以重量百分含量计，所述熟料主要包括以下几种矿物：
Figure FDA0000050151520000012
2.根据权利要求1所述的高速公路路基缓凝水泥，其特征在于，所述缓凝水泥由以下重量份的原料组成：
Figure FDA0000050151520000013
以重量百分含量计，所述熟料主要包括以下几种矿物：
Figure FDA0000050151520000014
3.根据权利要求1或2所述的高速公路路基缓凝水泥，其特征在于，所述脱硫灰中游离氧化钙不大于10％、SO3为10～25％、水分为15～25％。
4.根据权利要求1或2所述的高速公路路基缓凝水泥，其特征在于，所述缓凝水泥的粉磨细度0.080mm筛余为2.0～3.0％。
5.根据权利要求1或2所述的高速公路路基缓凝水泥，其特征在于，所述缓凝剂为格雷斯RDA系列缓凝剂。
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