[发明专利]一种硫硅酸钙硫铝酸盐水泥及其制备方法

说明书

本发明公开了一种硫硅酸钙硫铝酸盐水泥及其制备方法，该水泥的熟料的主要矿相包括按质量份计的如下组分：C₄(A_xF_1‑x)₃$ 5~40份、C₅S₂$ 20~65份、C$ 5~15份、C₃A 5~20份。其制备方法是将水泥生料在1050~1200℃下一次煅烧，并保温不超过1h制得。本发明在很大程度上降低了水泥熟料制备能耗和CO₂排放量，而且烧成的熟料具有良好的易磨性。硫硅酸钙硫铝酸盐水泥表现出良好的早期力学性能，硫铝酸钙矿物在7d时基本水化完全，硫硅酸钙矿物7d时已经开始水化，解决了硫铝酸盐水泥后期强度倒缩的问题，硫硅酸钙水化产生的二水石膏能够三硫型水化硫铝酸钙向单硫型水化硫铝酸钙转化。

技术领域

本发明属于水泥制备技术领域，具体涉及一种硫硅酸钙硫铝酸盐水泥及其制备方法。

背景技术

高硫型水化硫铝酸钙是硫铝酸盐水泥的主要水化产物之一，并且硫铝酸盐水泥的强度主要是由高硫型水化硫铝酸钙提供。随着硫铝酸盐水泥水化的进行，硫酸钙逐渐消耗完毕，硬化浆体孔溶液中SO₄^2-浓度降低，高硫型水化硫铝酸钙向低硫型水化硫铝酸钙转化，导致硫铝酸盐水泥后期强度倒缩。因此，改善硫铝酸盐水泥后期强度成为硫铝酸盐水泥研究的焦点。

硫硅酸钙矿物是硫铝酸盐水泥熟料煅烧过程中的一种中间产物，在以往的研究中，硫硅酸钙一直被认为是一种低水化活性甚至惰性的矿物，其形成温度范围为1050℃-1200℃，而硫铝酸盐水泥熟料的煅烧温度为1250℃以上，在该温度，硫硅酸钙矿物可彻底分解形成贝利特和硬石膏。因此，关于硫硅酸钙矿物的研究甚少。申请人研究发现，在硫铝酸盐水泥胶凝体系中，硫硅酸钙矿物具有比贝利特矿物更高的水化活性，含硫硅酸钙的硫铝酸盐水泥水化后期强度表现出了持续增长的趋势。此外，随着硫硅酸钙矿物的水化的进行，硫硅酸钙矿物释放了少量的二水石膏，使得硬化水泥浆体的孔溶液中硫酸根浓度提高，抑制了高硫型水化硫铝酸钙向低硫型水化硫铝酸钙的转化。因此，可将硫硅酸钙矿物引入到硫铝酸盐水泥体系中，解决硫铝酸盐水泥后期强度倒缩的问题。

硫铝酸盐水泥熟料的煅烧温度在1250℃以上，为了使硫铝酸盐水泥熟料中存在硫硅酸钙矿物，通常需要在较低的二次煅烧温度下促进硫硅酸钙矿物的形成，这在一定程度上增加了含硫硅酸钙硫铝酸盐水泥熟料的制备能耗和CO₂排放量。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的在于提供一种硫硅酸钙硫铝酸盐水泥及其制备方法，旨在降低硫铝酸盐水泥熟料的煅烧能耗和CO₂排放量，而且硫硅酸钙硫铝酸盐水泥表现出了良好的早期和后期力学性能，硫硅酸钙矿物的水化解决了硫铝酸盐水泥后期强度倒缩和高硫型水化硫铝酸钙向单硫型水化硫铝酸钙转化的问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种硫硅酸钙硫铝酸盐水泥，其水泥熟料的主要矿相包括按质量份计的如下组分：C₄(A_xF_1-x)₃$ 5~40份、C₅S₂$ 20~65份、C$ 5~15份、C₃A 5~20份，其中0<x<0.5。F是Fe₂O₃的缩写，A代表的是Al₂O₃，$代表硫元素，S则代表硅。

其中，还包括不大于10份的次要相C₂S。