[发明专利]一种高镁微膨胀低热水泥及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种水泥，特别是涉及一种可用于高性能混凝土、大体积混凝土和水工混凝土等工程的可有效减少混凝土裂缝的高性能高镁微膨胀低热水泥及其制备工艺。

背景技术

20世纪70年代世界能源危机期间，随着对水泥工业高能源资源消耗、环境负荷相对严重等问题认识的不断深化，引发了贝利特体系水泥的第一次研究热潮，但由于未能解决高贝利特水泥的稳定与活化关键技术而因此告终；贝利特体系水泥的第二次研究高潮始于20世纪80年代末国际砼工程界对混凝土耐久性的高度重视，节能、降耗、环保以及进一步提高水泥混凝土性能成为了国际水泥工业可持续发展的方向，日本、德国、俄罗斯和印度等国均进行了贝利特体系水泥的研发。

在中国，中国建筑材料科学研究总院从1996年起就踏上了低热硅酸盐水泥的研发征程。从国家“九五”重点科技攻关计划专题项目“混凝土新型胶凝材料的研究”，到国家“十五”重点科技攻关计划课题“高贝利特水泥的开发与应用研究”，再到与中国长江三峡工程开发总公司合作开展“高贝利特水泥在水工混凝土的专项应用研究”，直至2006年的国家高技术研究发展计划（西部行动）专题“高海拔高寒地区用低热大坝水泥的研究”，整个项目历时10年多的时间。项目的研究成果“一种高贝利特水泥熟料及其制备工艺”和“一种低热硅酸盐水泥及其制备和应用”分别获国家发明专利（专利号为ZL 98 1 00581.0、ZL 02 1 00189.8）。

虽然低热硅酸盐水泥具有水化低热、高耐久等优异特点，但对于大体积混凝土来说，由于混凝土中水泥水化过程中要放出热量且放出的热量不能够及时的传递给外界，因此，混凝土中会有一个温度随着龄期的延长先上升然后再下降的过程。大体积混凝土通常在浇筑后6～12天达到最高温度，然后就是持续较长时间的温度下降过程，这个过程持续时间可达3个月。在温度下降的过程中，混凝土会发生收缩（混凝土的热膨胀系数约为10×10^-6/℃），并产生收缩应力，当收缩应力大于混凝土的抗拉强度的时候便会产生收缩裂缝，裂缝给大坝的安全造成了极大的威胁，因此，如何减少甚至消除混凝土大坝的裂缝，一直是广大工程技术人员希望解决的难题。

为此，研究及开发了一种可用于高性能混凝土、大体积混凝土和水工混凝土等工程并有效减少混凝土裂缝的高性能水泥——高镁微膨胀低热水泥。

发明内容

为解决现有水泥在高性能混凝土、大体积混凝土和水工混凝土等工程中易产生混凝土裂缝的缺点，本发明的目的是提供一种能够在一般水泥厂普遍生产的，自身水化热低、干缩率低、抗侵蚀性及耐磨性好，特别是在混凝土工程使用中可以提高抗裂性能的高镁微膨胀低热水泥熟料。

本发明提供的高镁微膨胀低热水泥熟料，其矿物组成为（重量百分比）：C₃S：10~35%，C₂S：40～65％，C₃A：1～5％，以及C₄AF：10～20％；并且，上述水泥熟料中，MgO含量为6.0～8.0％之间。

一个优选方案，所述高镁微膨胀低热水泥熟料的矿物组成为（重量百分比）：C₃S（硅酸三钙）11.83~31.35%，C₂S（硅酸二钙）44.08～64.04％，C₃A（铝酸三钙）1.63～3.36％，C₄AF（铁铝酸四钙）14.26～16.18％；水泥熟料中MgO含量为6.47～7.91％。

另一优选方案，所述高镁微膨胀低热水泥熟料的矿物组成为（重量百分比）：C₃S（硅酸三钙）16.41~31.35%，C₂S（硅酸二钙）44.08～59.27％，C₃A（铝酸三钙）1.96～3.36％，C₄AF（铁铝酸四钙）14.26～16.18％；水泥熟料中MgO含量为6.47～7.54％。

另一优选方案，所述高镁微膨胀低热水泥熟料的矿物组成为（重量百分比）：C₃S（硅酸三钙）27.66%，C₂S（硅酸二钙）48.04％，C₃A（铝酸三钙）2.79％，C₄AF（铁铝酸四钙）14.92％；水泥熟料中MgO含量为6.71％。