[发明专利]快胀型明矾石自应力水泥及其蒸养条件

说明书

本发明属于水泥材料，主要用于制作水泥压力管和用于对抗裂、防渗和锚固等要求高的土建工程中。

自应力水泥目前主要有硅酸盐自应力水泥、铝酸盐自应力水泥、硫铝酸盐自应力水泥和明矾石自应力水泥。其中我国建材院研制的明矾石自应力水泥，由于采用天然明矾石作为膨胀组分，因此，其生产成本最低，并且能耗最小。但是用该水泥配制自应力混凝土，由于其膨胀稳定期长而未能推广应用。

该水泥配比为：

硅酸盐水泥熟料  55～57%;

天然无水石膏  13～14%;

天然明矾石  15～18%;

矿渣（或粉煤灰）  12～15%。

水泥比表面积 5000±200cm²/g

水泥中SO₃含量 9.5～11.5%

该水泥产生膨胀的原因主要是明矾石与水泥水化物Ca（OH）₂、石膏和水反应生成钙矾石造成的，其反应式如下：

由《膨胀和自应力水泥及其应用》（中国建筑工业出版社，1985年7月第一版）的P135～141中可知，用该水泥配制的1∶2标准砂浆，在常温水养护下，可获得20～40Kg·f/cm²（2～4MPa）的自应力值，稳定期需3～6个月;采用40℃热水养护14天，稳定期才缩短至28天。

本发明的目的是研制一种快胀型明矾石自应力水泥，用这种水泥砂浆配制成的混凝土能显著缩短膨胀稳定期，使得这种低成本、低能耗的自应力水泥得以广泛推广应用。

本发明的方案构思及实质内容：

发明人根据大量试验研究发现现有技术的明矾石自应力水泥混凝土膨胀稳定慢的原因，除了明矾石分解缓慢外，水泥中存在石膏也有很大作用。如果不存在石膏，明矾石与Ca（OH）₂反应，将首先生成低硫型水化硫铝酸钙，从而不会在水泥中产生膨胀，即可缩短膨胀稳定期。研究还发现在水泥中如含有Al₂O₃，还能进一步阻止低硫型水化硫铝酸钙转化生成钙矾石，有利后期膨胀稳定的效果。

在上述研究发现的基础上，为完成发明任务，发明人提出了下列几方面方案措施：

1.在石膏选用上，不用天然无水石膏而用二水石膏，以加速石膏在水泥水化过程中的分解，保证在一定水化龄期后，水泥浆体中不存在剩余石膏;

2.单独提高明矾石的细度，以加速明矾石的分解;

3.加大水泥配比中明矾石的用量，加入矿渣等含活性氧化铝的材料或少量矾土水泥以增加水泥中Al₂O₃的含量，加速钙矾石的形成速度;

4.提高自应力水泥混凝土的蒸养温度（90～95℃），以同时加速明矾石和石膏的分解，从而加速钙矾石的形成速度，提高钙矾石的生成量。

根据上述方案，提出本发明的配比如下：（占自应力水泥重量）

硅酸盐水泥熟料  50～65%;

天然二水石膏  13～14%;

天然明矾石  20～22%;

矿渣（或粉煤灰）  0～15%。

其中对明矾石和石膏要求如下：

明矾石： SO₃≥18.5%;

Al₂O₃≥18.5%;

生矿石中明矾石最低含量≮49%;

生矿料含水率  ≯3%。

石膏： SO₃≥40%。

该自应力水泥的SO₃总量控制为9.3～11.0%，同时控制由二水石膏所提供的SO₃量为5.3～6.0%（占自应力水泥重量）。在实际生产中通常主要控制后者。

本发明的水泥可直接采用高标号普通硅酸盐水泥（标号≥525^＃）与二水石膏及明矾石配制而成。但应根据该普通水泥中的石膏及混合材的品种及掺量情况相应地调整配合比，不宜使用掺无水石膏或混合材掺量过高的普通水泥。

本发明的自应力水泥生产工艺流程基本与常规工艺相同。即对各种成分包括水泥熟料、矿渣（也可不加）、二水石膏和明矾石先分别粉磨，按配比称量，再进行混磨就可得水泥成品。

只是本发明要求明矾石细度高些，对于各原材料粉磨细度控制为：

水泥熟料 3000～3500cm²/g;