[发明专利]复掺石灰石和沸石的高标号通用硅酸盐水泥

说明书

技术领域

本发明涉及油田采油领域中一种硅酸盐水泥，尤其是一种复掺石灰石和沸石的高标号通用硅酸盐水泥。

背景技术

由于硅酸盐水泥熟料生产过程中的资源和能源消耗量大、环境污染严重等问题，掺入大量活性或非活性矿物混合材代替水泥熟料制备普通硅酸盐水泥或复合硅酸盐水泥是实现水泥行业可持续发展的一个主要技术途径。另一方面，我国各类重点基础设施的大规模建设对高强度标号水泥的需求量日益增加。目前，用于水泥生产中的矿物混合材种类很多，其中活性较好、用量最大、使用最广的是粉煤灰、矿渣等工业废料。近年来，随着我国水泥产量的快速增长，可用于高标号水泥生产的这些优质工业废渣资源已经出现供不应求的现象，严重影响到部分水泥厂的正常生产和发展。因此，寻求新的替代矿物混合材料对于许多水泥厂的发展显得十分重要。

发明内容

本发明在于克服背景技术中存在的问题，而提供一种复掺石灰石和沸石的高标号通用硅酸盐水泥。该复掺石灰石和沸石的高标号通用硅酸盐水泥，可明显提高水泥早期和后期强度，减少水泥熟料用量，保持水泥需水量不增加，原材料来源广泛，成本低。

本发明解决其问题可通过如下技术方案来达到：一种复掺石灰石和沸石的高标号通用硅酸盐水泥，其组分及配比按质量百分比如下：水泥熟料70～85%；石灰石岩4～14%；沸石岩2～10%；粉煤灰2～5%；天然石膏5%。

所述的石灰石岩是一种储量丰富、分布广泛、容易获取和加工的天然矿产资源，是一种新型的低成本水泥矿物混合材。硅酸盐水泥中掺入适量石灰石有利于提高早期强度，改善混凝土和易性。但由于石灰石是一种惰性的细填料，无水化活性，大量掺入后影响水泥的后期强度增长。沸石是沸石族矿物的总称，是一种含水的碱金属或碱土金属的铝硅酸矿物。天然沸石岩是在长期压力、温度和水作用下一部分已经发生沸石化的凝灰岩。天然沸石中含有活性SiO₂和Al₂O₃，具有较好的潜在火山灰活性，可直接掺入混凝土中使用的沸石粉矿物掺合料。掺入大量沸石会明显增加水泥的需水量。因此，按比例使用石灰石及沸石能有利于水泥综合性能的提升。

本发明通用硅酸盐水泥主要由水泥熟料、天然石膏、石灰石、沸石、粉煤灰5种原材料组成。其中水泥熟料是水泥的主要强度来源，但其放热量大、价格最高，应在水泥性能满足要求的条件下尽可能降低其用量；天然石膏的主要作用是调节凝结时间，使水泥的初凝和终凝时间达到国家标准要求的范围，常规掺量为水泥总质量的5%；石灰石在水泥中可以提高水泥浆体的流动性、减少用水量，在水泥水化早期部分石灰石颗粒可与水泥熟料中的铝酸三钙发生化学反应使水泥早期强度快速增长，但其掺量较高时会影响水泥后期强度发展；沸石具有明显的多孔结构特征，其内部含有大量具有一定活性的化学物质可在水泥水化中后期发生火山灰反应，使水泥强度持续增长，但其掺量较多时会增加水泥需水量，不利于在实际工程中应用。粉煤灰中同样含有一定量活性物质，提高水泥中后期强度发展，但其中含有一定未燃尽的碳颗粒，会对水泥混凝土的抗冻性产生负面影响。因此，本发明中各组分按一定比例配制水泥，使水泥早期和后期强度均有明显提高，水泥需水量不增加，综合性能不降低。

本发明与上述背景技术相比较可具有如下有益效果：该复掺石灰石和沸石的高标号通用硅酸盐水泥，是由以上几种材料按照规定的质量百分比计量，并通过球磨机磨细并混合均匀至比表面积大于350m²/kg的粉末状物。采用此方法生产的42.5、52.5MPa强度等级水泥可明显提高水泥早期和后期强度，减少水泥熟料用量，保持水泥需水量不增加。该水泥28天抗压强度高于国家标准规定值4～8MPa，同时减少水泥熟料用量10～25%。具有原材料来源广泛，生产工艺简单，成本低，经济效益显著等优点。

具体实施方式：

下面将结合具体实施例对本发明作进一步说明：

实施例所用的水泥熟料为硅酸三钙矿物含量大于55%，28天强度不低于58MPa的硅酸盐水泥熟料，石灰石岩中的方解石含量不低50%；沸石岩为天然产斜发沸石或丝光沸石岩石，其中沸石含量不低于40%；粉煤灰为火电厂排放的原状灰，烧失量不超过8%；天然石膏中的二水石膏含量不低于90%。

实施例1

称取水泥熟料7000 g，石灰石岩1400 g，沸石岩600 g，粉煤灰500 g，天然石膏500 g ，混合均匀，并磨细至比表面积大于350m²/kg的粉末状物即为42.5MPa强度等级的复合硅酸盐水泥。

实施例2