CN106316175A - 微膨胀缓凝硅酸盐水泥 - Google Patents

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Abstract

本发明是关于一种微膨胀缓凝硅酸盐水泥，其包括以下质量百分比的各个组分：硅酸盐水泥熟料：10％‑70％，工业废渣：20％‑80％，石膏：9％‑15％，有机缓凝材料：0.03％‑1.0％，各组分之和为100％；其中，所述的石膏中的SO3重量占所述微膨胀缓凝硅酸盐水泥的4.0％‑8.0％。本发明的微膨胀缓凝硅酸盐水泥的凝结时间长，初凝时间≥360min，终凝时间≥480min；本发明的微膨胀缓凝硅酸盐水泥具有微膨胀性能，本发明的水泥净浆7d线膨胀率≥0.1％，28d线膨胀率≤0.8％；本发明的微膨胀缓凝硅酸盐水泥加入了工业废渣，将工业废渣变废为宝，降低了水泥的生产成本，减少了工业废渣带来的环境污染等问题。

Description

微膨胀缓凝硅酸盐水泥
技术领域
本发明涉及一种水泥，特别是涉及一种微膨胀缓凝硅酸盐水泥。
背景技术
水泥类稳定基层以其强度高、水稳性好、抗冻性好等优点被广泛应用于公路建设中，我国每年用于道路基层的硅酸盐水泥需求量约几百万吨，并有逐年增加的趋势。然而，现有的硅酸盐水泥类稳定基层干缩系数大，铺筑的基层易出现开裂，而基层一旦开裂，会反射到路面引起路面开裂，引发路面破坏。
研究表明，水泥的初凝时间短、微膨胀性能不足、细度大等特点都是影响水泥稳定类基层材料开裂的主要因素，水泥的微膨胀性能可以减小并补偿水泥稳定碎石的收缩，从而有效避免基层材料的开裂，同时，为满足水泥稳定类基层施工时间要求，需要水泥的初凝时间在6小时以上。
现有的硅酸盐的水泥初凝时间基本都在6小时以下，初凝时间短导致水泥稳定类基层材料的延迟碾压时间短，对施工管理造成不利影响，并影响到路面施工质量；除此之外，现有的硅酸盐水泥微膨胀性能较差，这是由于现有的硅酸盐水泥中的SO3含量不超过3.5％，SO3可以作为水泥的微膨胀源，SO3含量过低，导致水泥的微膨胀作用不够，其不能达到改善基层抗裂性能的作用。
发明内容
本发明的主要目的在于，提供一种新型微膨胀缓凝硅酸盐水泥，所要解决的技术问题是使其凝结时间长，从而更加适于实用。
本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种微膨胀缓凝硅酸盐水泥，其包括以下质量百分比的各个组分：硅酸盐水泥熟料：10％-70％，工业废渣：20％-80％，石膏：9％-15％，有机缓凝材料：0.03％-1.0％，各组分之和为100％；其中，所述的石膏中的SO3重量占所述微膨胀缓凝硅酸盐水泥的4.0％-8.0％。
本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。
优选的，前述的微膨胀缓凝硅酸盐水泥，其中所述的(硅酸盐水泥熟料中的硅酸钙占硅酸盐水泥熟料的重量≥66％。
优选的，前述的微膨胀缓凝硅酸盐水泥，其中所述的硅酸盐水泥熟料中的氧化钙与氧化硅重量比≥2。
优选的，前述的微膨胀缓凝硅酸盐水泥，其中所述的工业废渣为粉煤灰、粒化高炉矿渣粉、钢渣粉、粒化电炉磷渣、煤矸石中的至少两种组合。
优选的，前述的微膨胀缓凝硅酸盐水泥，其中所述的石膏为天然石膏和工业副产石膏中至少一种。
优选的，前述的微膨胀缓凝硅酸盐水泥，其中所述的有机缓凝材料为碳水化合物有机缓凝材料、羟基羧酸有机缓凝材料、可溶硼酸盐、磷酸盐中的一种。
优选的，前述的微膨胀缓凝硅酸盐水泥，其中所述的碳水化合物有机缓凝材料为淀粉或纤维素的衍生物；所述的羟基羧酸有机缓凝材料为柠檬酸、酒石酸、葡萄糖酸、柠檬酸盐、酒石酸盐或葡萄糖酸盐。
优选的，前述的微膨胀缓凝硅酸盐水泥，其中所述的微膨胀缓凝硅酸盐水泥中细度小于45μm的水泥的重量百分比70％-90％。
优选的，前述的微膨胀缓凝硅酸盐水泥，其中所述的微膨胀缓凝硅酸盐水泥的初凝时间≥360min，终凝时间≥480min，水泥净浆7d线膨胀率≥0.1％，28d线膨胀率≤0.8％，7d抗折强度≥3.0MPa，28天抗折强度≥6.0MPa，7d抗压强度≥15.0MPa，28d抗压强度≥32.5MPa。
借由上述技术方案，本发明微膨胀缓凝硅酸盐水泥至少具有下列优点：
1)本发明的微膨胀缓凝硅酸盐水泥的凝结时间长，初凝时间≥360min，终凝时间≥480min；本发明的水泥以石膏和有机缓凝剂为缓凝材料，缓凝材料仅用石膏难以满足要求，石膏的量由其所提供的SO3的量决定，而水泥的凝结时间并不与SO3含量成正比，当水泥中SO3含量大于2.5％时，水泥凝结时间增长趋于平稳，难以通过增加SO3含量延长凝结时间，而加入有机缓凝材料可以提高水泥的凝结时间。
2)本发明的微膨胀缓凝硅酸盐水泥具有微膨胀性能，按照JC/T313-2009的试验方法，本发明的水泥净浆7d线膨胀率≥0.1％，28d线膨胀率≤0.8％；本发明的水泥的石膏中的SO3重量占水泥的4.0％-8.0％，水泥的微膨胀源主要为SO3，水泥中的SO3含量分别同时作用于水泥的强度及其膨胀值，SO3含量过低，导致水泥的微膨胀性能较低，而SO3含量过大，则会破坏水泥材料的结构，使水泥材料性能恶化。
3)本发明的微膨胀缓凝硅酸盐水泥加入了工业废渣，将工业废渣变废为宝，降低了水泥的生产成本，减少了工业废渣带来的环境污染等问题。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例详细说明如后。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效,以下结合较佳实施例，对依据本发明提出的微膨胀缓凝硅酸盐水泥其具体实施方式、特征及其功效，详细说明如后。在下述说明中，不同的“一实施例”或“实施例”指的不一定是同一实施例。此外，一或多个实施例中的特定特征或特点可由任何合适形式组合。
本发明实施例中的微膨胀缓凝硅酸盐水泥由硅酸盐水泥熟料、工业废渣、石膏、有机缓凝材料共同粉磨得到。
本发明的实施例提出一种微膨胀缓凝硅酸盐水泥，包括以下质量百分比的各个组分：硅酸盐水泥熟料：10％-70％，工业废渣：20％-80％，石膏：9％-15％，有机缓凝材料：0.03％-1.0％，各组分之和为100％；其中，所述的石膏中的SO3重量占所述微膨胀缓凝硅酸盐水泥的4.0％-8.0％。
其中，本发明的水泥的石膏中的SO3重量占水泥的4.0％-8.0％，水泥的微膨胀源主要为SO3，水泥中的SO3含量分别同时作用于水泥的强度及其膨胀值，SO3含量过低，导致水泥的微膨胀性能较低，而SO3含量过大，则会破坏水泥材料的结构，使水泥材料性能恶化。
较佳的，本实施例的硅酸盐水泥熟料中的硅酸钙占硅酸盐水泥熟料的重量≥66％。
较佳的，本实施例的硅酸盐水泥熟料中的氧化钙与氧化硅重量比≥2。
较佳的，本实施例的工业废渣为粉煤灰、粒化高炉矿渣粉、钢渣粉、粒化电炉磷渣、煤矸石中的至少两种组合；工业废渣的加入既可以延缓水泥凝结时间，又节约了资源，对工业废渣利用具有重要意义。
较佳的，本实施例的石膏为天然石膏和工业副产石膏中至少一种。
较佳的，本实施例的有机缓凝材料为碳水化合物有机缓凝材料、羟基羧酸有机缓凝材料、可溶硼酸盐、磷酸盐中的一种。
较佳的，本实施例的碳水化合物有机缓凝材料为淀粉或纤维素的衍生物；所述的羟基羧酸有机缓凝材料为柠檬酸、酒石酸、葡萄糖酸、柠檬酸盐、酒石酸盐或葡萄糖酸盐。
本发明的水泥以石膏和有机缓凝剂为缓凝材料，缓凝材料仅用石膏难以满足要求，石膏的量由其所提供的SO3的量决定，而水泥的凝结时间并不与SO3含量成正比，当水泥中SO3含量大于2.5％时，水泥凝结时间增长趋于平稳，难以通过增加SO3含量延长凝结时间，而加入有机缓凝材料可以提高水泥的凝结时间。
较佳的，本实施例的微膨胀缓凝硅酸盐水泥中细度小于45μm的水泥的重量百分比70％-90％；水泥的细度过大，将会导致水泥的水化加快，凝结时间缩短。
较佳的，本实施例的微膨胀缓凝硅酸盐水泥的初凝时间≥360min，终凝时间≥480min，水泥净浆7d线膨胀率≥0.1％，28d线膨胀率≤0.8％，7d抗折强度≥3.0MPa，28天抗折强度≥6.0MPa，7d抗压强度≥15.0MPa，28d抗压强度≥32.5MPa。
上述实施例中，所述水泥各原料的化学成分如表1所示。
表1水泥各原料的化学成分(质量百分含量％)
“Loss”表示烧失量，“R2O”表示碱含量；
“∑”表示前列几项化学成分的总和，不足100％的余量为少量的碱性物质或原料中的其他杂质。
上述实施例中，各实施例的微膨胀缓凝硅酸盐水泥的原料配比如表2所示。
表2实施例1-6微膨胀缓凝硅酸盐水泥的原料配比(质量百分比％)
上述实施例中，各实施例的石膏中的SO3重量占水泥的重量百分比、硅酸盐水泥熟料中硅酸钙占硅酸盐水泥熟料的重量百分比、硅酸盐水泥熟料中的氧化钙与氧化硅重量比及细度小于45μm的水泥的重量百分比如表3所示。
表3水泥熟料及水泥各参数
由表3可知，石膏中SO3含量占水泥的重量百分比含量为4％-8％，提供了水泥微膨胀的来源。
上述实施例中，各实施例的水泥性能检测结果如表4所示。
表4实施例1-6微膨胀缓凝硅酸盐水泥性能测试检测结果
从表4可以看出，实施例1-6制得的道路基层用缓凝硅酸盐水泥初凝时间≥360min，终凝时间在≥480min，凝结时间比通用水泥大大延长，保证了道路基层施工延迟碾压时间；7d抗折强度≥3.0MPa，28天抗折强度≥6.0MPa，7d抗压强度≥15.0MPa，28d抗压强度≥32.5MPa；水泥净浆7d线膨胀率均≥0.1％，28d线膨胀率≤0.8％，有效地补偿了基层收缩引起的开裂问题。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (9)

1.一种微膨胀缓凝硅酸盐水泥，其特征在于：其包括以下质量百分比的各个组分：
硅酸盐水泥熟料：10％-70％，
工业废渣：20％-80％，
石膏：9％-15％，
有机缓凝材料：0.03％-1.0％，
各组分之和为100％；
其中，所述的石膏中的SO3重量占所述微膨胀缓凝硅酸盐水泥的4.0％-8.0％。
2.根据权利要求1所述的微膨胀缓凝硅酸盐水泥，其特征在于，所述硅酸盐水泥熟料中的硅酸钙占硅酸盐水泥熟料的重量≥66％。
3.根据权利要求1所述的微膨胀缓凝硅酸盐水泥，其特征在于，所述的硅酸盐水泥熟料中的氧化钙与氧化硅重量比≥2。
4.根据权利要求1所述的微膨胀缓凝硅酸盐水泥，其特征在于，所述的工业废渣为粉煤灰、粒化高炉矿渣粉、钢渣粉、粒化电炉磷渣、煤矸石中的至少两种组合。
5.根据权利要求1所述的微膨胀缓凝硅酸盐水泥，其特征在于，所述的石膏为天然石膏和工业副产石膏中至少一种。
6.根据权利要求1所述的微膨胀缓凝硅酸盐水泥，其特征在于，所述的有机缓凝材料为碳水化合物有机缓凝材料、羟基羧酸有机缓凝材料、可溶硼酸盐、磷酸盐中的一种。
7.根据权利要求6所述的微膨胀缓凝硅酸盐水泥，其特征在于，所述的碳水化合物有机缓凝材料为淀粉或纤维素的衍生物；所述的羟基羧酸有机缓凝材料为柠檬酸、酒石酸、葡萄糖酸、柠檬酸盐、酒石酸盐或葡萄糖酸盐。
8.根据权利要求1所述的微膨胀缓凝硅酸盐水泥，其特征在于，所述的微膨胀缓凝硅酸盐水泥中细度小于45μm的水泥的重量百分比70％-90％。
9.根据权利要求1所述的微膨胀缓凝硅酸盐水泥，其特征在于，所述的微膨胀缓凝硅酸盐水泥的初凝时间≥360min，终凝时间≥480min，水泥净浆7d线膨胀率≥0.1％，28d线膨胀率≤0.8％，7d抗折强度≥3.0MPa，28天抗折强度≥6.0MPa，7d抗压强度≥15.0MPa，28d抗压强度≥32.5MPa。
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