[发明专利]一种微膨胀高镁中热水泥及其生产方法与应用

说明书

技术领域

本发明属于建筑材料技术领域，特别是涉及一种微膨胀高镁中热水泥的组成及制备。

背景技术

目前通用的水泥为硅酸盐水泥系列，是以适当的原材料，设计适宜的率值和成分，再经“两磨一烧”的工艺加工而成的，是生产和应用最广泛的水硬性胶凝材料。长期以来，硅酸盐水泥的化学成分和矿物组成基本没有变化，技术发展主要是生产工艺和装备的改进。

虽然硅酸盐水泥应用广泛，但是随着基础建设的不断大型化发展，硅酸盐水泥用于大体积混凝土，特别是水利水电工程的水工混凝土时，由于水化发热高和干缩等因素，易导致混凝土开裂。

为了减少或防止混凝土的开裂，硅酸盐水泥应控制适宜的水化放热，因此常选择中热硅酸盐水泥，可以有效地防止温度应力产生的裂缝。同时应控制混凝土的自生体积变形，即混凝土的收缩较小。常见的方法是配制混凝土时引入膨胀剂。我国先用的膨胀剂种类较多，且膨胀发生在水化反应的早期阶段，后期已趋于稳定。而MgO的水化反应特点决定了其具有微膨胀，且延迟膨胀的特点，因此可在大体积混凝土开始收缩时起到补偿作用。MgO膨胀剂由于生产工艺只是简单的煅烧，难以保证原材料成分的均匀和稳定，且烧成温度范围窄也使其生产控制要求高，因此，MgO膨胀剂的均匀性、稳定性和可控性差，需在使用时进行反复大量的混凝土配合比试验，使用不方便。

而在水泥熟料生产过程中引入MgO，则MgO的成分均匀稳定，工程施工中使用便捷，无需另外进行大量的混凝土配合比试验。现行的中热硅酸盐水泥标准中，虽然规定了如果压蒸安定性合格，MgO的量可以放宽至6％，但是在实际生产控制中，由于MgO含量与强度及水化热要求之间相互制约的原因，MgO的量一般不超过5％，且实际应用时即使水泥中MgO的量提高至4-5％，仍不能保证使用时减少混凝土的自生体积变形收缩。

发明内容

本发明的目的是提供一种MgO含量高出国家标准且对方镁石含量提出要求以满足使用时混凝土的自生体积变形收缩小的微膨胀高镁中热水泥。

本发明所提供的微膨胀高镁中热水泥，水泥熟料中各矿物组成及重量百分含量分别为：铝酸三钙（化学式3CaO·Al₂O₃，简写为C₃A）＜6％，硅酸三钙（化学式为3CaO·SiO₂，简写为C₃S）＜55.0％，硅酸二钙（化学式为2CaO·SiO₂，简写为C₂S）29-32％，铁铝酸四钙（化学式4CaO·Al₂O₃·Fe₂O₃，简写为C₄AF）为10-18％，且熟料中氧化镁（MgO）重量百分含量为6-9％，方镁石控制在2—8%。

所述的微膨胀高镁中热水泥，是由钙质原料、硅质原料、铝质原料、铁质原料、镁质原料、校正原料及熟料活化剂经过生料粉磨、熟料煅烧、水泥粉磨制得，其中各原料重量配比为：钙质原料38-82％，硅质原料7-16％，铝质原料2-6％，铁质原料3-8％，镁质原料5-25％，校正原料2-4％，熟料活化剂0.2-3%。

所述钙质原料为石灰石、泥灰石或白垩；硅质原料为粘土、页岩或粉砂岩；铝质原料为炉渣、煤矸石或铝矾土；铁质原料为低品位的铁矿石、炼铁厂尾矿、硫酸厂工业废渣硫酸渣、铅矿渣或铜矿渣；镁质原料为白云石或菱镁矿；校正原料为粉煤灰。

所述熟料活化剂为铅锌尾矿、铜尾矿或锰尾矿。

所述的微膨胀高镁中热水泥，水泥生料中各氧化物占生料的重量百分比分别为：CaO为35-50％，SiO₂为8-18％，Al₂O₃为0.5-5％，Fe₃O₄为2-7％，MgO为2.5-7％，其余为CO₂和微量附着水。

本发明另一目的在于提供一种生产所述微膨胀高镁中热水泥的方法。

该方法包括常规水泥生产的步骤，将本发明所述的原料在窑内进行煅烧。

特别的，所述煅烧中煅烧温度略低于1450℃，最佳煅烧温度为大于等于1400℃至小于1450℃。煅烧时间为20-70min。煅烧中采用热值高于5200kJ/kg的烟煤或烟煤与无烟煤混合作为燃料。

所述微膨胀高镁中热水泥在补偿大体积混凝土的收缩、减少混凝土裂缝中的应用也属于本发明内容。