[发明专利]一种高贝利特水泥熟料及其制备工艺

说明书

本发明涉及的是一种可用于重点工程高性能混凝土的高性能水泥——高贝利特水泥的熟料组成及制备工艺。这种水泥在熟料矿物组成种类上，和传统的硅酸盐水泥相同，都是由硅酸三钙(3CaO·SiO₂，即C₃S)、硅酸二钙(2CaO·SiO₂，即C₂S)、铝酸三钙(3CaO·Al₂O₃，即C₃A)和铁铝酸四钙(4CaO·Al₂O₃·Fe₂O₃，即C₄AF)四种主要矿物组成的。在硅酸盐水泥熟料中，硅酸三钙晶体又被称为“阿利特”，而硅酸二钙晶体又被称为“贝利特”。对于传统的硅酸盐水泥，熟料以硅酸三钙为主要矿物，C₂S矿物含量一般在30％以下；而本发明所涉及的高贝利特水泥熟料，是以C₂S为主导矿物、C₂S含量高达40～70％。这种高贝利特水泥熟料在煅烧过程中经一定的活化技术处理后，在其中配入缓凝剂及不同掺量的混合材，就可制成不同强度标号的高贝利特水泥。采用本发明专利技术所获得的熟料，可以克服通常情况下高贝利特水泥早期强度很低的致命弱点，实现高贝利特水泥的高强化，水泥28天强度标号可达625^#以上。由这种水泥配制的混凝土具有流动性好、需水量低、最终强度高、耐久性好等优点，比传统水泥更适应于实现混凝土的高性能化。

随着混凝土构件大型化、高层化及建筑施工高度机械化趋势的发展，作为一种建筑材料，混凝土必须具有高强度、高耐久性和高施工性能，也就是说混凝土的三大技术性能——强度、耐久性及和易性都必须高性能化。但是传统的硅酸盐水泥，由于熟料中存在大量的高钙矿物C₃S和C₃A，在实现混凝土高性能化方面存在很多缺陷：(1)达到高流动性能时的需水量大，而且混凝土坍落度损失快，施工性能差；(2)水化热高。对于大体积混凝土，水化热高容易造成混凝土内部温度太高，使混凝土内外温度差过大，产生很高的温度应力，导致混凝土开裂；(3)混凝土构件的干燥收缩率大，容易产生干缩裂缝，影响混凝土的强度性能和使用寿命即耐久性；(4)水化产物中Ca(OH)₂含量高，会产生如下问题：一是Ca(OH)₂晶体呈六方片状结构，本身强度不高，对提高水泥的强度性能不利；二是Ca(OH)₂在混凝土内部容易在浆体与集料的界面处富集，形成所谓的“迁移带”组织，“迁移带”组织附近还存在大量的孔洞，阻碍混凝土力学性能的有效发挥；三是Ca(OH)₂具有与其他外来组分如SO₄^2-、Cl^-、活性SiO₂等以及水泥水化浆体内部的某些水化产物如单硫型水化硫铝酸钙等发生二次化学反应的能力，产生体积变化，同时Ca(OH)₂还易受到水流的溶蚀，在浆体内部形成孔洞，都会造成混凝土的破坏，也就是说较多Ca(OH)₂的存在会使混凝土的抗化学侵蚀的能力变差，混凝土的耐久性下降。

有鉴于此，近年来以硅酸二钙为主导矿物的、和传统硅酸盐水泥同属CaO-SiO₂-Al₂O₃-Fe₂O₃多元体系的高贝利特水泥，由于具有低水化热、低碱度、高耐久性、最终强度高的优点，在混凝土材料高性能要求日趋迫切的发展形势下受到了人们的普遍关注。