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
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:
以重量百分含量计,所述熟料主要包括以下几种矿物:
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:
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)
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
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)
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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