CN110282890A - 一种含有工业废渣的抗裂防渗水泥及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种含有工业废渣的抗裂防渗水泥及其制备方法，该制备方法包括：(1)将低镁石灰石、高镁石灰石、粘土、铁粉、粉煤灰和煤矸石进行混合、磨粉，得到混合物A；(2)将混合物A进行煅烧，得到水泥熟料B；(3)将水泥熟料B、脱硫石膏、炉渣微粉、微硅粉、玻璃纤维、硅酸钠、乳胶粉和松香进行混合、磨粉，得到含有工业废渣的抗裂防渗水泥。本发明通过微硅粉在水泥颗粒之间的填充作用以及乳胶粉和松香的辅助作用，大大增加了水泥的防渗透能力。
Description
技术领域
本发明属于建筑材料领域，更具体地，涉及一种含有工业废渣的抗裂防渗水泥及其制备方法。
背景技术
水泥是一种粉末状水硬性无机胶凝材料，加水搅拌后成浆体，能在空气中硬化，通过水泥可以将各种建筑构架填充固定。工业废渣是影响环境的重要因素，工业废渣的处理对环境来说尤为重要。目前市场上已有利用工业废渣生产建筑用砖和建筑用的水泥，例如，一种利用工业废渣生产的复合硅酸盐水泥，该方法以矿石、白煤、粘土、铁粉成份所组成的生料，经在机立窑煅烧后的熟料中掺加混合材，再经均化、破碎、粉磨等工序加工而成产品。虽然利用工业废渣生产的水泥具备高强度的优良性能，但是该水泥存在水泥颗粒间间隙大和水泥干缩率大等问题，容易渗透屋顶积水和出现开裂等情况。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的缺陷，通过一种含有工业废渣的抗裂防渗水泥及其制备方法，使得制备的水泥具有良好的抗裂防渗效果。
为了实现上述目的，本发明的一方面提供一种含有工业废渣的抗裂防渗水泥的制备方法，该制备方法包括：
(1)将低镁石灰石、高镁石灰石、粘土、铁粉、粉煤灰和煤矸石进行混合、磨粉，得到混合物A；
(2)将所述混合物A进行煅烧，得到水泥熟料B；
(3)将所述水泥熟料B、脱硫石膏、炉渣微粉、微硅粉、玻璃纤维、硅酸钠、乳胶粉和松香进行混合、磨粉，得到含有工业废渣的抗裂防渗水泥。
本发明的另一方面提供上述制备方法制备的含有工业废渣的抗裂防渗水泥。
本发明的技术方案具有如下有益效果：
(1)本发明的含有工业废渣的抗裂防渗水泥，通过微硅粉在水泥颗粒之间的填充作用以及乳胶粉和松香的辅助作用，大大增加了水泥的防渗透能力；同时高镁石灰石中的氧化镁遇水反应生成氢氧化镁使体积增大，以及硅酸钠和脱硫石膏与水反应也能使体积增大，其增大的体积抵消了水泥干燥时收缩的体积，大大增加了水泥抗裂的能力；并且本发明的含工业废渣的抗裂防渗水泥由于各种金属的作用，使水泥具备较高的强度。
(2)本发明在充分利用工业废渣、减少环境污染的同时，生产出的水泥可广泛应用于各种建筑领域。
本发明的其它特征和优点将在随后具体实施方式部分予以详细说明。
具体实施方式
下面将更详细地描述本发明的优选实施方式。虽然以下描述了本发明的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本发明更加透彻和完整，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。
本发明的一方面提供一种含有工业废渣的抗裂防渗水泥的制备方法，该制备方法包括：
(1)将低镁石灰石、高镁石灰石、粘土、铁粉、粉煤灰和煤矸石进行混合、磨粉，得到混合物A；
(2)将所述混合物A进行煅烧，得到水泥熟料B；
(3)将所述水泥熟料B、脱硫石膏、炉渣微粉、微硅粉、玻璃纤维、硅酸钠、乳胶粉和松香进行混合、磨粉，得到含有工业废渣的抗裂防渗水泥。
根据本发明，优选地，以重量份数计，低镁石灰石的用量为100-120份、高镁石灰石的用量为10-12份、粘土的用量为8-10份、铁粉的用量为3-5份、粉煤灰的用量为15-20份、煤矸石的用量为5-6份、脱硫石膏的用量为5-8份、炉渣微粉的用量为4-5份、微硅粉的用量为3-10份、玻璃纤维的用量为4-6份、硅酸钠的用量为8-14份、乳胶粉的用量为3-5份和松香的用量为2-4份。
根据本发明，优选地，以重量份数计，低镁石灰石的用量为105-115份、高镁石灰石的用量为10-11份、粘土的用量为9-10份、铁粉的用量为3-4.5份、粉煤灰的用量为16-28份、煤矸石的用量为5.5-6份、脱硫石膏的用量为6-7份、炉渣微粉的用量为4.2-5份、微硅粉的用量为5-10份、玻璃纤维的用量为4.5-5.5份、硅酸钠的用量为10-12份、乳胶粉的用量为3.5-4.5份和松香的用量为2-3份。
本发明中，作为一种优选的实施方式，以重量份数计，低镁石灰石的用量为110份、高镁石灰石的用量为10份、粘土的用量为10份、铁粉的用量为3份、粉煤灰的用量为18份、煤矸石的用量为6份、脱硫石膏的用量为6份、炉渣微粉的用量为5份、微硅粉的用量为10份、玻璃纤维的用量为5份、硅酸钠的用量为10份、乳胶粉的用量为3份和松香的用量为2份。
根据本发明，优选地，所述低镁石灰石为氧化镁质量含量小于1％的石灰石；所述低镁石灰石中：硅率为3.5-3.8，铝氧率为1.8-1.9，石灰饱和率为0.88-0.92；
所述高镁石灰石为氧化镁质量含量为4-6％的石灰石。
本发明中，作为一种优选的实施方式，所述低镁石灰石中：硅率(N)为3.6，铝氧率(P)为1.8，石灰饱和率(KH)为0.90；所述高镁石灰石中氧化镁含量(w)为4％。
根据本发明，优选地，所述乳胶粉为树脂胶粉，所述树脂胶粉的固含量为99％，堆积密度为950-1000g/L，pH值为6-8；
所述树脂胶粉为聚乙烯胶粉、环氧树脂胶粉和聚醋酸乙烯树脂胶粉中的至少一种。
根据本发明，优选地，所述混合物A的平均粒径小于90μm。
根据本发明，优选地，步骤(2)中，所述煅烧的温度为1400-1450℃，时间为60-80min。
根据本发明，优选地，所述含有工业废渣的抗裂防渗水泥的平均粒径小于90μm。
根据本发明，优选地，步骤(3)中，所述磨粉90μm的筛选余量小于5％。
本发明中，将步骤(3)中的各物质混合后，进行磨粉，控制磨粉得到的粉末的平均粒径小于90μm，90μm的筛选余量小于5％。
本发明的另一方面提供上述制备方法制备的含有工业废渣的抗裂防渗水泥。
以下通过实施例进一步说明本发明：
以下各实施例和对比例所用的乳胶粉均为树脂胶粉，所述树脂胶粉的固含量为99％，堆积密度为950g/L～1000g/L，pH值为6～8；所用的低镁石灰石均为氧化镁质量含量小于1％的石灰石。
实施例1
本实施例提供一种含有工业废渣的抗裂防渗水泥，制备其所用原料由以下组成成分组成：低镁石灰石110kg、高镁石灰石10kg、粘土10kg、铁粉3kg、粉煤灰18kg、煤矸石6kg、脱硫石膏6kg、炉渣微粉5kg、微硅粉10kg、玻璃纤维5kg、硅酸钠10kg、树脂胶粉3kg(聚乙烯胶粉)、松香2kg，低镁石灰石中硅率(N)＝3.6，铝氧率(P)＝1.8，石灰饱和率(KH)＝0.90，高镁石灰石中氧化镁含量(w)＝4％。
具体制备方法，包括以下步骤：
(1)生料粉磨：按计量称取低镁石灰石、高镁石灰石、粘土、铁粉、粉煤灰和煤矸石后进行混合、磨粉，磨至混合粉末粒径小于90μm，得到混合物A；
(2)将混合物A在温度为1450℃的回转煅烧窑中的煅烧60min，得到水泥熟料B；
(3)将上述水泥熟料B、脱硫石膏、炉渣微粉、微硅粉、玻璃纤维、硅酸钠、乳胶粉和松香进行混合、磨粉，磨至粒径小于90μm，90μm的筛选余量为3.6％，即得到含有工业废渣的抗裂防渗水泥。
实施例2
本实施例提供一种含有工业废渣的抗裂防渗水泥，制备其所用原料由以下组成成分组成：低镁石灰石110kg、高镁石灰石10kg、粘土10kg、铁粉3kg、粉煤灰18kg、煤矸石6kg、脱硫石膏6kg、炉渣微粉5kg、微硅粉3kg、玻璃纤维5kg、硅酸钠10kg、树脂胶粉3kg(聚乙烯胶粉)、松香2kg，低镁石灰石中硅率(N)＝3.6，铝氧率(P)＝1.8，石灰饱和率(KH)＝0.90，高镁石灰石中氧化镁含量(w)＝4％。
具体制备方法，包括以下步骤：
(1)生料粉磨：按计量称取低镁石灰石、高镁石灰石、粘土、铁粉、粉煤灰和煤矸石后进行混合、磨粉，磨至混合粉末粒径小于90um，得到混合物A；
(2)将混合物A在温度为1450℃的回转煅烧窑中的煅烧60min，得到水泥熟料B；
(3)将上述水泥熟料B、脱硫石膏、炉渣微粉、微硅粉、玻璃纤维、硅酸钠、乳胶粉和松香进行混合、磨粉，磨至粒径小于90μm，90μm的筛选余量为2.8％，即得到含有工业废渣的抗裂防渗水泥。
实施例3
本实施例提供一种含有工业废渣的抗裂防渗水泥，制备其所用原料由以下组成成分组成：低镁石灰石110kg、高镁石灰石10kg、粘土10kg、铁粉3kg、粉煤灰18kg、煤矸石6kg、脱硫石膏6kg、炉渣微粉5kg、微硅粉6kg、玻璃纤维5kg、硅酸钠10kg、树脂胶粉3kg(聚乙烯胶粉)、松香2kg，低镁石灰石中硅率(N)＝3.6，铝氧率(P)＝1.8，石灰饱和率(KH)＝0.90，高镁石灰石中氧化镁含量(w)＝5％。
具体制备方法，包括以下步骤：
(1)生料粉磨：按计量称取低镁石灰石、高镁石灰石、粘土、铁粉、粉煤灰和煤矸石后进行混合、磨粉，磨至混合粉末粒径小于90um，得到混合物A；
(2)将混合物A在温度为1450℃的回转煅烧窑中的煅烧60min，得到水泥熟料B；
(3)将上述水泥熟料B、脱硫石膏、炉渣微粉、微硅粉、玻璃纤维、硅酸钠、乳胶粉和松香进行混合、磨粉，磨至粒径小于90μm，90μm的选余量为4.2％，即得到含有工业废渣的抗裂防渗水泥。
实施例4
本实施例提供一种含有工业废渣的抗裂防渗水泥，制备其所用原料由以下组成成分组成：低镁石灰石110kg、高镁石灰石10kg、粘土10kg、铁粉3kg、粉煤灰18kg、煤矸石6kg、脱硫石膏6kg、炉渣微粉5kg、微硅粉10kg、玻璃纤维5kg、硅酸钠10kg、树脂胶粉5kg(聚乙烯胶粉)、松香4kg，低镁石灰石中硅率(N)＝3.6，铝氧率(P)＝1.8，石灰饱和率(KH)＝0.90，高镁石灰石中氧化镁含量(w)＝4.8％。
具体制备方法，包括以下步骤：
(1)生料粉磨：按计量称取低镁石灰石、高镁石灰石、粘土、铁粉、粉煤灰和煤矸石后进行混合、磨粉，磨至混合粉末粒径小于90um，得到混合物A；
(2)将混合物A在温度为1450℃的回转煅烧窑中的煅烧60min，得到水泥熟料B；
(3)将上述水泥熟料B、脱硫石膏、炉渣微粉、微硅粉、玻璃纤维、硅酸钠、乳胶粉和松香进行混合、磨粉，磨至粒径小于90μm，90μm的筛选余量为1.7％，即得到含有工业废渣的抗裂防渗水泥。
实施例5
本实施例提供一种含有工业废渣的抗裂防渗水泥，制备其所用原料由以下组成成分组成：低镁石灰石110kg、高镁石灰石10kg、粘土10kg、铁粉3kg、粉煤灰18kg、煤矸石6kg、脱硫石膏6kg、炉渣微粉5kg、微硅粉10kg、玻璃纤维5kg、硅酸钠10kg、树脂胶粉3kg(聚乙烯胶粉)、松香2kg，低镁石灰石中硅率(N)＝3.6，铝氧率(P)＝1.8，石灰饱和率(KH)＝0.90，高镁石灰石中氧化镁含量(w)＝6％。
具体制备方法，包括以下步骤：
(1)生料粉磨：按计量称取低镁石灰石、高镁石灰石、粘土、铁粉、粉煤灰和煤矸石后进行混合、磨粉，磨至混合粉末粒径小于90um，得到混合物A；
(2)将混合物A在温度为1450℃的回转煅烧窑中的煅烧60min，得到水泥熟料B；
(3)将上述水泥熟料B、脱硫石膏、炉渣微粉、微硅粉、玻璃纤维、硅酸钠、乳胶粉和松香进行混合、磨粉，磨至粒径小于90μm，90μm的筛选余量为2.3％，即得到含有工业废渣的抗裂防渗水泥。
实施例6
本实施例提供一种含有工业废渣的抗裂防渗水泥，制备其所用原料由以下组成成分组成：低镁石灰石110kg、高镁石灰石10kg、粘土10kg、铁粉3kg、粉煤灰18kg、煤矸石6kg、脱硫石膏6kg、炉渣微粉5kg、微硅粉10kg、玻璃纤维5kg、硅酸钠8kg、树脂胶粉3kg(环氧树脂胶粉)、松香2kg，低镁石灰石中硅率(N)＝3.6，铝氧率(P)＝1.8，石灰饱和率(KH)＝0.90，高镁石灰石中氧化镁含量(w)＝5.5％。
具体制备方法，包括以下步骤：
(1)生料粉磨：按计量称取低镁石灰石、高镁石灰石、粘土、铁粉、粉煤灰和煤矸石后进行混合、磨粉，磨至混合粉末粒径小于90um，得到混合物A；
(2)将混合物A在温度为1450℃的回转煅烧窑中的煅烧60min，得到水泥熟料B；
(3)将上述水泥熟料B、脱硫石膏、炉渣微粉、微硅粉、玻璃纤维、硅酸钠、乳胶粉和松香进行混合、磨粉，磨至粒径小于90μm，90μm的筛选余量为3.1％，即得到含有工业废渣的抗裂防渗水泥。
实施例7
本实施例提供一种含有工业废渣的抗裂防渗水泥，制备其所用原料由以下组成成分组成：低镁石灰石110kg、高镁石灰石10kg、粘土10kg、铁粉3kg、粉煤灰18kg、煤矸石6kg、脱硫石膏6kg、炉渣微粉5kg、微硅粉10kg、玻璃纤维5kg、硅酸钠14kg、树脂胶粉3kg(聚醋酸乙烯树脂胶粉)、松香2kg，低镁石灰石中硅率(N)＝3.6，铝氧率(P)＝1.8，石灰饱和率(KH)＝0.90，高镁石灰石中氧化镁含量(w)＝4.2％。
具体制备方法，包括以下步骤：
(1)生料粉磨：按计量称取低镁石灰石、高镁石灰石、粘土、铁粉、粉煤灰和煤矸石后进行混合、磨粉，磨至混合粉末粒径小于90um，得到混合物A；
(2)将混合物A在温度为1450℃的回转煅烧窑中的煅烧60min，得到水泥熟料B；
(3)将上述水泥熟料B、脱硫石膏、炉渣微粉、微硅粉、玻璃纤维、硅酸钠、乳胶粉和松香进行混合、磨粉，磨至粒径小于90μm，90μm的筛选余量为4.6％，即得到含有工业废渣的抗裂防渗水泥。
对比例1
本对比例与实施例1的区别仅为配方中不添加微硅粉，其他各原料组分、用量及制备方法均与实施例1相同。
对比例2
本对比例与实施例1的区别仅为配方中不添加高镁石灰石，其他各原料组分、用量及制备方法均与实施例1相同。
测试例
测试实施例和对比例生产的水泥的90天干缩率％、抗折强度(MPa)和抗压强度(MPa)以及凝结时间(min)，具体测试结果见表1；其中，抗折强度及抗压强度按照GB/T17671标准进行测试；90天干缩率％的测试方法如下：先测试待测水泥样品的体积，记为V1，然后在25℃的室内放置90天后，再测试体积，记为V2，最后计算干缩率为(V1-V2)/V1×100％。
表1
由表1可知，随着微硅粉、乳胶粉和松香含量的增加，水泥90天干缩率下降明显，起到很好的防渗作用，同时随着高镁石灰石中氧化镁含量和硅酸钠以及玻璃纤维的增加，水泥的抗折强度和抗压强度也有了明显的提升。
以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。
Claims (10)
1.一种含有工业废渣的抗裂防渗水泥的制备方法，其特征在于，该制备方法包括：
(1)将低镁石灰石、高镁石灰石、粘土、铁粉、粉煤灰和煤矸石进行混合、磨粉，得到混合物A；
(2)将所述混合物A进行煅烧，得到水泥熟料B；
(3)将所述水泥熟料B、脱硫石膏、炉渣微粉、微硅粉、玻璃纤维、硅酸钠、乳胶粉和松香进行混合、磨粉，得到含有工业废渣的抗裂防渗水泥。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其中，以重量份数计，低镁石灰石的用量为100-120份、高镁石灰石的用量为10-12份、粘土的用量为8-10份、铁粉的用量为3-5份、粉煤灰的用量为15-20份、煤矸石的用量为5-6份、脱硫石膏的用量为5-8份、炉渣微粉的用量为4-5份、微硅粉的用量为3-10份、玻璃纤维的用量为4-6份、硅酸钠的用量为8-14份、乳胶粉的用量为3-5份和松香的用量为2-4份。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其中，以重量份数计，低镁石灰石的用量为105-115份、高镁石灰石的用量为10-11份、粘土的用量为9-10份、铁粉的用量为3-4.5份、粉煤灰的用量为16-28份、煤矸石的用量为5.5-6份、脱硫石膏的用量为6-7份、炉渣微粉的用量为4.2-5份、微硅粉的用量为5-10份、玻璃纤维的用量为4.5-5.5份、硅酸钠的用量为10-12份、乳胶粉的用量为3.5-4.5份和松香的用量为2-3份。
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的制备方法，其中，所述低镁石灰石为氧化镁质量含量小于1％的石灰石；所述低镁石灰石中：硅率为3.5-3.8，铝氧率为1.8-1.9，石灰饱和率为0.88-0.92；
所述高镁石灰石为氧化镁质量含量为4-6％的石灰石。
5.根据权利要求1-3中任意一项所述的制备方法，其中，所述乳胶粉为树脂胶粉，所述树脂胶粉的固含量为99％，堆积密度为950-1000g/L，pH值为6-8；
所述树脂胶粉为聚乙烯胶粉、环氧树脂胶粉和聚醋酸乙烯树脂胶粉中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其中，所述混合物A的平均粒径小于90μm。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其中，步骤(2)中，所述煅烧的温度为1400-1450℃，时间为60-80min。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其中，所述含有工业废渣的抗裂防渗水泥的平均粒径小于90μm。
9.根据权利要求1所述的制备方法，其中，步骤(3)中，所述磨粉90μm的筛选余量小于5％。
10.权利要求1-9中任意一项所述的制备方法制备的含有工业废渣的抗裂防渗水泥。
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