[发明专利]一种多元低碳少熟料复合水泥及其制备方法

说明书

本发明公开了一种多元低碳少熟料复合水泥及其制备方法。该复合水泥按重量百分比记包含如下成分：硅酸盐水泥熟料：25％‑50％，活化高岭土质材料：15％‑30％，矿渣：0‑50％，石灰石：2‑15％，石膏：0‑5％。所述活化高岭土质材料为天然黏土或工业固废煤矸石(高岭土含量≥30％)，通过破碎、粉磨及低温煅烧600‑800℃激发活性，再通过配料、均化及粉磨制备复合水泥。基于高岭土‑石灰石‑矿渣协同水化作用，本发明提出的多元低碳少熟料复合水泥熟料用量可低至25％，同时具有强度发展快、后期性能好及微结构密实的优点，能解决现有普通硅酸盐水泥高碳排放及少熟料水泥性能差的技术缺陷，同时能有效消纳固体废弃物、降低水泥成本，有利于水泥行业的低碳可持续发展。

技术领域

本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种多元低碳少熟料复合水泥及其制备方法。

背景技术

水泥生产过程中燃料消耗及石灰石分解产生了大量温室气体二氧化碳。使用掺合料替代水泥熟料，能降低水泥成本，减少能耗及二氧化碳排放，是当前水泥行业低碳绿色可持续发展的趋势。据统计，我国目前水泥熟料平均替代率约为32.2％。基于水泥水化及多元组分协同反应机理以及凝结硬化等物理化学理论，开发少熟料、多组分低碳复合水泥，可以有效提高复合水泥性能，提高水泥混凝土微观密实性及力学性能。在同等性能要求下，能显著提高水泥熟料替代率，在节能减排上具有明显优势。

近年来，国内外研究者普遍认为烧黏土石灰石复合水泥体系(即LC³水泥)，其原材料来源广泛且储量丰富，具有较大潜力。欧洲专利EP2253600A1,“Portland Limestonecalcined clay cement”公开了一种烧黏土-石灰石-水泥组合而成的三元复合水泥体系，具有与普通硅酸盐水泥相媲美的后期力学性能与耐久性能，熟料替代率最高为50％，但其存在强度发展慢，早期强度低等缺点，一定程度影响了其在工程中的应用。同时，当三元复合水泥体系中水泥含量进一步降低时，体系中存在大量未参与反应的烧黏土和石灰石，导致其力学性能显著降低，无法满足工程的需求。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种低碳少熟料复合水泥及其制备方法，该水泥的特征在于，熟料用量较现有技术更低，强度发展快且后期力学性能好。

为了实现上述目的，本发明基于偏高岭土、矿渣及石灰石的协同水化促进作用，形成低碳少熟料复合水泥技术方案：

一种多元低碳少熟料复合水泥，按重量百分比记包含如下成分：硅酸盐水泥熟料25-50％，活化高岭土质材料：15％-30％，矿渣：0-50％，石灰石：2-15％，石膏：0-5％。

前述的多元低碳少熟料复合水泥中，所述活化高岭土质材料为活化天然黏土或者工业固废煤矸石中的一种，优选其活性成分偏高岭土含量≥30％。

前述的多元低碳少熟料复合水泥中，所述石灰石与活化高岭土质材料中活性成分偏高岭土比例为0.25-1.00。

前述的多元低碳少熟料复合水泥中，所述矿渣为粒化高炉矿渣，优选其比表面积≥300m²/kg，28天活性指数≥95％。

前述的多元低碳少熟料复合水泥，包括以下步骤制备：

步骤1)将活化高岭土质材料通过破碎至粒径小于10-20mm，以450r/min转速球磨5-40min成粉，至通过80μm方孔筛筛余10％以下，再使用马弗炉以5-20℃/min的速率升至600-800℃进行，保温1-2h，以激发其活性，得到含有偏高岭土的活化高岭土质材料。

步骤2)将25％-50％硅酸盐水泥熟料、15％-30％活化高岭土质材料、0-50％矿渣、2-15％石灰石及0-5％石膏经配料、均化及粉磨步骤，得到所述多元低碳少熟料复合水泥。

上述步骤2)中多元低碳少熟料复合水泥的配料、均化及粉磨步骤，可按照如下方法中的一种进行：