[发明专利]一种硫硅酸钙型磷硫铝酸盐水泥熟料

说明书

本发明公开了一种硫硅酸钙型磷硫铝酸盐水泥熟料，该水泥熟料能够在较低煅烧温度下实现C₄A₃$、C₄AF、磷铝酸钙和2C₂S·C$共存。本发明引入磷铝酸钙取代部分硫铝酸钙，使得本发明较普通硫铝酸盐水泥具有更高的早期强度和后期强度增长，足量的硫和铁含量也有效降低了高温矿相磷铝酸钙的形成温度。硫硅酸钙取代了C₂S，使得本发明在较低的煅烧温度下即可烧成，且具有很好的易磨性，同时硫硅酸钙水化形成的CaSO₄·2H₂O能够有效解决硫铝酸盐水泥后期强度倒缩问题。另外，本发明还富含较多的铁相，整体降低了本发明的烧成温度，且其水化形成的铁胶赋予了本发明良好的粘接性和抗磨、抗冲刷性，可用于海洋工程的抢修作业。

技术领域

本发明设计一种水泥材料，具体涉及一种硫硅酸钙型磷硫铝酸盐水泥熟料及其制备方法。

背景技术

人们通常将硫铝酸盐水泥和铁铝酸盐水泥及由它们派生出的其他水泥品种称为第三系列水泥，该系列水泥熟料主要特征是矿物组成含有大量C₄A₃$，其特殊熟料组成和水化产物使得该系列水泥具有早强，高强，耐蚀，抗冻，抗渗及微膨胀等特点。通过调节熟料，石膏和掺和料三者的掺量，可获得性能各异的水泥品种。第三系列水泥从诞生五十年至今，已在中国得到广泛的应用，但对其的研究却从未停止，第三系列水泥仍具有较大发展空间和潜力。

在专利《一种硫硅酸钙硫铝酸盐水泥及其制备方法》(公开号107021654A)中，钱觉时等人通过优化原料配方并降低水泥熟料的烧成温度至1050～1200℃，使硫铝酸盐水泥中的C₂S保持在其中间相状态，即未分解的硫硅酸钙。硫硅酸钙具有较好的易磨性，且能在水泥的水化后期进行水化，形成C-S-H凝胶提供后期强度，并释放出二水硫酸钙，阻止硫铝酸盐水泥中的三硫型水化硫铝酸钙(AFt)向单硫型水化硫铝酸钙(AFm)转化，避免了因水化硫铝酸钙相变而引起的后期水泥强度倒缩问题。

磷铝酸盐水泥作为一种新型的特种胶凝材料，具有早强高强，耐腐蚀，抗冻融，耐高温，碱度低等特点。但磷铝酸盐水泥烧成温度高且煅烧时需要使用MgO作矿化剂，成本较高。专利《高铁磷铝酸盐水泥熟料》(专利公开号CN 104140216A)中提到了一种高铁磷铝酸盐水泥，使用大量的氧化铁粉和铁渣替代了成本昂贵的MgO，不仅降低了磷铝酸盐水泥的烧成温度，还同时改善了水泥的性能。不仅保留了磷铝酸盐水泥的快凝，早强，抗离子侵蚀等特点，铁铝酸盐的引入又赋予了该水泥微膨胀，耐摩擦的特点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种硫硅酸钙型磷硫铝酸盐水泥熟料，该水泥熟料通过二次煅烧工艺制备，实现了磷铝酸钙、硫硅酸钙、C₄A₃$和C₄AF的共存。磷硫铝酸盐水泥是在硫铝酸盐水泥体系中引入适量具有优异早期和后期力学、抗侵蚀性突出的磷铝酸钙矿相形成的，其水化产物结构致密，粘结力强，抗冲刷性能好；但其需要高品质铝原料。为了降低其铝组成比例，节省优质铝资源消耗，本发明以磷硫铝酸盐水泥为基础，配料过程中降低熟料中硫铝酸钙比例，采用二次煅烧工艺在磷硫铝酸盐水泥中形成部分早期水化性能优良的硫硅酸钙矿相，用于补偿降低硫铝酸钙带来的早期力学性能损失，达到节省铝资源，优化其力学性能的目的。

本发明还提供了上述硫硅酸钙型磷硫铝酸盐水泥熟料的制备方法，采用二次煅烧工艺制备硫硅酸钙型磷硫铝酸盐水泥熟料，将一次煅烧后得到的磷硫铝酸盐水泥同石膏一起进行二次煅烧，把水泥中的C₂S转化为硫硅酸钙。硫硅酸钙已被证实可以水化，且其水化活性比C₂S高，可以提供较好的前中期强度。

本发明采用以下技术方案：