[发明专利]早强膨胀水泥的生产方法

说明书

本发明涉及早强膨胀水泥的生产方法，更进一步说是涉及用硅酸盐水泥熟料、硫铝酸盐熟料、石膏及炉灰为原料制备早强K型膨胀水泥的生产方法。

早在1936年，法国的罗塞尔首先用50％石膏、25％铁矾士和25％的白垩作原料在回转窑中煅烧成熟料，然后与适当比例的矿渣及波特兰水泥熟料共同粉磨，制造出了膨胀水泥。1958年美国加利福尼亚大学的克莱恩及其同事在罗塞尔的基础上发明了K型膨胀水泥，其制造工艺及化学成分与罗塞尔的水泥相似，但K型水泥的膨胀组分中含有三组分化合物-硫铝酸钙C₄A₃S(3CaO₃Al₂O₃，CaSO₄)及游离氧化钙(fCaO)，K型水泥大多采用单独煅烧硫铝酸钙水泥熟料然后与硅酸盐水泥熟料共同粉磨的生产方法。日本则在购买了克莱恩的专利之后经过研究和改进，开发出了CSA(硫铝酸钙的缩写)水泥，与美国生产工艺不同的是，日本在煅烧硫铝酸盐熟料之后，将其单独磨制成CSA膨胀剂，并作为商品水泥拌制成膨胀水泥，这种方法使用灵活方便，但要求现场有较好的设备以及较多的施工技术。近年来，世界上有许多国家相继研究或开发出了自己的K型膨胀水泥或CSA膨胀剂。但是这些现有技术存在一个主要缺陷，即它们通常只具有膨胀作用而没有早强性能或强度值较低，硬化时间也相对较长，此外其生产成本也相对较高，难以满足现代建筑工程的需要。最近CN1061581公开了用沸腾炉燃烧煤脱硫废渣(即炉灰)制作水泥膨胀剂的方法，但是由其制得产品不具有早强性其后期抗折强度和抗压强度也较低。

因此本发明的目的在于提供一种早强膨胀水泥(早强K型膨胀水泥)的生产方法，该水泥具有不同的矿物组成，它在具有膨胀性能的同时，还具有早强、快硬的特点，其后期强度稳定升高，同时其生产成本也大幅度降低。

本发明所述的生产方法包括下列步骤：

(1)原料准备：

①制备硅酸盐水泥熟料：要求该熟料的3天抗压强度≥28MPa，28天抗压强度≥48MPa，其矿物组成(重量百分比)为C₃S：55-75％，C₂S22-35％；游离CaO≤3.5％；

②制备硫铝酸盐熟料：要求其3天抗压强度≥42.5MPa，其矿物组成(重量百分比)为C₄A₃S≥55％；β-C₂S≥25％；

③石膏：SO₃含量≥38％(重量)；以及

④炉灰：烧失量≤3％，活性SiO₃含量≥60％(重量)。

(2)原料混合：各种原料的混合配比范围为(重量百分比)：

                  其优选的范围为

硅酸盐水泥熟料：60-85％    60-65％

硫铝酸盐熟料：   3-15％     5-12％

    石    膏：   3-20％     5-10％

    炉    灰：   5-30％    15-30％

(3)粉磨及包装：将上述混合料在球磨机中粉磨至在边长为80微米的方孔筛上筛余量为小于7％的细度并包装，最终产品的矿物组成由C₃S、C₂S和C₄A₃S组成。

本发明所述的硅酸盐水泥熟料及硫铝酸盐熟料的制造过程均可以采用本领域普通的烧结工艺制造，例如可以采用回转窑。立窑来烧结，只要这些熟料各自满足上述要求即可。

本发明所用的石膏原料可以是磷石膏或二水石膏，所用的炉灰例如可以是沸腾炉炉灰，只要它们各自满足上述要求即可用于本发明。

本发明所述的原料混合及粉磨步骤没有特别的工艺及设备要求，它们可以采用本领域常用的工艺手段及设备完成。

下面将参照实施例对本发明作更详细的描述。

下表1中分别对本发明所述的早强K型膨胀水泥生产工艺的配比范围及其产品的膨胀性能、早强性能(初凝时间)和抗折、抗压强度进行了举例说明。