[发明专利]控制自应力水泥自应力值的方法

说明书

本发明是一种控制自应力水泥自应力值的有效方法，属于水泥外加剂范畴。

自应力水泥是一种在水化过程中产生膨胀的水泥，在钢筋或钢丝网的限制下，可产生有用的化学预应力，其与膨胀水泥或补偿收缩水泥不同之处是：自应力水泥砂浆或混凝土膨胀稳定后的自应力值大于20kg/cm²，而一般膨胀水泥或补偿收缩水泥的应力值小于20kg/cm²。美、苏、日和中国是生产和使用膨胀和自应力水泥较早的国家，我国从50年代开始即研究膨胀自应力水泥，从1966年开始用自应力水泥生产压力管，1989年水泥压力管产量4425.38公里，其中自应力压力管为3227公里，占73%。水泥压力管主要用于城市输水、输气，少量用于输油，为工农业生产发展，提高人民生活水平作出了贡献，但在使用中出现多起自应力管爆管事件，造成停水事故，给工厂正常生产和人民生活带来了极大困难，给用户和制管厂造成经济损失，也损害了自应力管的声誉。为此1990年春在安徽召开自应力管现场考察会议。会议纪要中归纳了引起爆管的原因：从自应力水泥方面分析，水泥质量不稳定，水泥自应力值忽高忽低，或上限能级过大，有的高达7～9MPa，引起了爆管。我国目前使用的自应力水泥有自应力硅酸盐水泥，自应力铝酸盐水泥，自应力硫铝酸盐水泥和自应力铁铝酸盐水泥。其中的自应力硅酸盐水泥的自应力值较低，一般为2～3MPa，用于φ300m/m以下的小管生产，由制管厂自配自用，另外几种自应力水泥自应力值较高，由水泥厂生产销售给制管厂，虽然这些自应力水泥可分为高能级，中能级和低能级，但是实际上工厂无法生产所需能级的自应力水泥，随着原料和烧成情况的变动，自应力值变动较大，制管厂使用的钢筋骨架的配筋率是一定的，当所用水泥的膨胀力加上管线压力和水锤压力超过压力管内钢筋的极限强度时，就发生爆管事件，因此，控制自应力水泥的自应力值问题，是一项迫切任务。

本发明的任务是选择一种低廉，来源广，容易处理的矿物材料，可任意降低自应力水泥的自应力值，制得具有不同自应力的自应力水泥，供使用单位选用。

本发明的实质是将磨细的天然石灰石掺入自应力水泥中，其掺量范围为水泥量的0～45%，随着掺量的增加，可连续降低水泥的自应力值，达到所需要的值。

上述自应力水泥是指铝酸盐型、硫铝酸盐、铁铝酸盐型和硅酸盐型自应力水泥，本方法特别适用于上述膨胀能较大的前二种自应力水泥。所掺天然石灰石宜采用硬而致密，强度大于80MPa，MgO少于5%的石灰石。自应力水泥的自应力值随石灰石粉的掺入呈指数曲线下降，随掺量增加，下降幅度越来越小，如对于能级大于6.0MPa的自应力水泥来说，起初每外掺1%石灰石粉，28天自应力值下降约为0.1～0.2MPa;在外掺量大于12%时，每外掺1%石灰石，28天自应力值下降约0.02～0.06MPa。

往自应力水泥中掺加石灰石粉的方法有3种：

①将自应力水泥熟料，二水石膏及石灰石分别破碎后，按配比加进磨机中共同粉磨到筛余小于10%（0.08mm筛）。

②将自应力水泥熟料、二水石膏及石灰石分别粉磨到筛余小于10%，再按配比在混合设备中混合均匀。

③将天然石灰石磨细，再和自应力水泥、砂子同时加入混凝土搅拌机中混合均匀。

本发明的优点和效果是：

<1>石灰石粉与含铝矿物CA，CA₂、C₄A₃S、C₃A之间产生轻微的化学反应，形成水化碳铝酸钙;石灰石还能起晶种作用，促进主要水化产物钙矾石的结晶，使水泥石结构致密。因此加入15%以下石灰石粉，高能级的自应力水泥强度并不下降，当掺加量大于15%时，水泥强度有少量下降。

<2>制管厂使用掺加石灰石的自应力水泥，缩短了膨胀稳定期，自应力水泥管的质量得到保证，成品率提高，消除了爆管赔款的隐患。同时由于加入石灰石使凝结时间延缓，使制管工人有充裕时间进行操作。这一点在夏季特别有利。

<3>因为一般水泥厂都有自己的石灰石矿山，石灰石成本很低，掺加到水泥中，节省了熟料，降低了水泥成本，如掺加10～15%石灰石，每吨水泥可净增利润30元。

以下为本发明的实施例，从例1～例4为自应力铝酸盐水泥实施例，从例5～例6为自应力硫铝酸盐水泥的实施例，其配合比例及物理性能列于表3中，自应力铝酸盐水泥熟料和自应力硫铝酸盐水泥熟料的成分列于表4中。

具体作法如下