[发明专利]一种改性混合硅酸盐水泥及其制备方法

说明书

本发明公开了一种改性混合硅酸盐水泥及其制备方法。其组分除硅酸盐水泥熟料、石膏、石灰石和活化剂外，还包括粒化高炉矿渣、粉煤灰、火山灰质混合材料等中的一种或多种，以及其它废渣和改性组分。本发明涉及水泥、混凝土生产技术和固体废物综合利用领域，针对现有生产工艺条件限制和水泥温度较高等问题，导致混凝土所用外加剂难以在水泥生产中添加；本发明采用了联合冷却装置，可控制水泥温度不超过60℃，避免破坏改性组分的结构和效果；增设并优化了二次配料、均化及自动控制系统，满足配制多品种及掺加改性组分产品等工艺条件。本发明可改善混凝土及砂浆匀质性、工作性、耐久性、颜色等性能，且简化了施工作业，具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及水泥及混凝土生产技术和固体废物综合利用领域，具体涉及一种改性混合硅酸盐水泥及其制备方法。

背景技术

水泥只能作为胶凝材料与砂石、外加剂配制混凝土及砂浆。现代混凝土以高效外加剂及大掺量掺和料的普遍使用为特征，其应用与发展是近三十年来水泥混凝土工业技术进步最突出的成就或标志。国际能源机构（IEA）和水泥工业可持续发展促进委员会（CSI）等拟定的《2050世界水泥工业发展技术路线图》中，提出了水泥发展最重要的方向是由生产普通波特兰水泥（OPC）转向生产混合水泥，其重点是研究采用具有水硬性或胶凝性潜质的各种工业废料，生产混合水泥，用混合材替代部分熟料。因此，增加混合水泥产量及其所占比例是发展趋势。水泥工业属资源型、高能耗和高排放产业，CO₂、颗粒物排放约各占全社会排放总量12%，其NO_x、SO₂、汞也是三大排放源，面临的减排形势与压力非常严峻。因此，提高混凝土耐久性和节能减排、开发替代水泥熟料等相关技术的研究显得非常迫切。

目前国内混凝土早期开裂及耐久性问题非常突岀，造成了巨大的经济损失。高性能水泥及混凝土是以优异的耐久性作为主要特征或设计目标，而不是强度。目前，混凝土开裂是影响混凝土耐久性的关键性因素，而造成混凝土结构普遍开裂的主要原因是：使用早强、高强、超细及熟料中早强矿物成分C₃A、C₃S高的普通水泥，以及混凝土质量匀质性差。其导致砼（混凝土）工程质量问题及纠纷愈发频繁和严重。高效外加剂及大掺量掺和料已成为配制高性能混凝土必不可缺的重要组分，不仅仅是降低成本和综合利用固废的环保意义,还极大地提升了混凝土的技术性能；如改善混凝土的耐久性、和易性、粘聚性和保水性；降低混凝土水化温度；增进后期强度；改善混凝土内部结构，提高密实度和抗腐蚀能力等。掺两种(含)以上混合材有利于改善颗粒级配、形貌和互补效应，有利于拓宽混合材种类和使用范围，有利于混凝土的应用。研究采用具有不同特性的各种混合材（掺合料）和外加剂，替代部分熟料，对推动水泥混凝土绿色发展有重大意义。

目前国内新型干法水泥生产工艺占98％以上，普遍采用大型储存库，数量少，且绝大多数企业基本没有配置混合材(含复合)微粉等储存与配料库, 相应二次配料、计量等设备设施也极少考虑掺加外加剂的工艺条件或极不完善；加上出磨水泥温度高达100-120℃，从出磨到使用现场，水泥处于密封的储存及输送设备设施中，细粉物料中热量不能及时散发，且从出磨到使用间隔时间短。由于水泥温度较高时，掺入的外加剂（即改性组分）遇高温会改变分子结构，严重影响外加剂功能及其与水泥的相容性、使用效果，以及混凝土耐久性、体积稳定性、施工等性能。由于目前水泥企业生产工艺条件限制和水泥温度较高等问题，导致混凝土所用全部或部分外加剂难以在水泥生产中添加，很难制备多品种及掺加外加剂的水泥产品。因此，很有必要优化传统的粉磨制备方法，增设二次配料拌和、均化系统，采用联合水泥冷却方法，控制水泥温度，以满足配制差异化、多类型的改性水泥产品的工艺条件。