一种高强中热核电工程专用水泥及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种水泥熟料，由该水泥熟料制得的高强中热核电工程专用水泥，该水泥的制备方法以及使用该水泥得到的高强中热核电工程专用混凝土。该水泥熟料配比特殊，由该水泥熟料制得的水泥具有以下性能：28天抗压强度≥50MPa，3天水化热≤245kJ/kg，7天水化热≤285kJ/kg，28天干缩率≤0.10％。用这种水泥配制的混凝土具有水化放热低、强度高、耐久性好等特点，并且可减少混凝土裂缝，比通用的硅酸盐水泥更有利于实现核电工程混凝土的体积稳定性和安全性，满足了核电混凝土的多种严格要求。
【专利说明】—种高强中热核电工程专用水泥及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于建筑材料【技术领域】，特别是涉及一种高强中热核电工程专用水泥及其制备方法。
【背景技术】
[0002]基于当今世界越来越重视温室气体排放、气候变暖，积极推进核能发电是我国能源建设的一项重要政策，核能发电具有污染物质排放量少，属于清洁能源；不会产生加重地球温室效应的二氧化碳；核燃料能量密度高、体积小，运输与储存都很方便；核能发电的成本中，燃料费用所占的比例较低，不易受到国际经济形势影响，故发电成本较其它发电成本低。随着核电建设对安全性和耐久性的需求，以及对核电建设发展进程的需要，现代核电建设迫切需要一种核电专用水泥。
[0003]核电专用水泥主要运用于建设核电站，是集中热水泥、普通水泥的特性为一体的全新水泥品种，具有低水化热、高强度、干缩性小等特性。因此，核电水泥不但要满足中热水泥的水化热标准，而且还要满足道路水泥的干缩率要求和普通硅酸盐水泥的强度要求，以及工程本身所要求的特殊要求，要同时满足多品种水泥不同的技术指标要求，指标范围窄，
生产难度大。
[0004]目前核电专用水泥为硅酸盐水泥系列，包括普通硅酸盐水泥和中热硅酸盐水泥。但普通硅酸盐水泥用于核电工程混凝土时，强度虽能够满足要求，但由于水化放热高和干缩率高等因素，易导致混凝土开裂；中热硅酸盐水泥用于核电工程混凝土时，虽水化热和干缩率能满足要求，但强度不够。因此，这两种核电专用水泥用于核电工程混凝土时，都不能满足核电工程混凝土的体积稳定性和安全性要求。另外，核电工程混凝土对水泥用量也有严格的要求，即在水泥用量受限的条件下需要提高水泥强度来保障混凝土的强度等级，而现有的水泥达不到此要求。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是针对现有技术中存在的技术缺陷，提供一种水化放热和干缩率低的高强中热核电工程专用水泥熟料，按质量百分含量，由以70-80%石灰石、10-20%粘土、2 %铁矿石、4-8 %硫酸渣及0-4 %石英砂组成的生料原料制得。
[0006]所述水泥熟料，按质量百分含量，由以78%石灰石、12%粘土、2%铁矿石、6%硫酸渣及2%石英砂组成的生料原料制得。
[0007]所述生料中主要成分的含量为:按质量百分含量，氧化钙35.0-50.0 %、二氧化硅
10.0-17.0 %、三氧化二铝1.0-5.0 %和四氧化三铁2.0-7.0%。
[0008]所述生料中主要成分的含量为:按质量百分含量，氧化钙42.03-42.48%、二氧化硅 14.90-15.27%、三氧化二铝 2.80-3.06%和四氧化三铁 3.14-3.23%。
[0009]所述熟料中主要成分的含量为:按质量百分含量，铝酸三钙< 7.0%、硅酸三钙(57.0%、硅酸二钙15.0-45.0%和铁铝酸四钙8.0-20.0%;优选的，铝酸三钙1.0-7.0%、硅酸三钙44.0-57.0 %、硅酸二钙15.0-45.0 %和铁铝酸四钙8.0-20.0 % ;更优选，铝酸三钙3.20-4.01 %、硅酸三钙44.92-54.95 %、硅酸二钙23.28-32.16%和铁铝酸四钙
14.47-14.81%。
[0010]本发明的另一个目的在于提供一种由这种专用水泥熟料制得的高强中热核电工程专用水泥，是由权利要求1-5任一水泥熟料加入缓凝剂制得的，其中按质量百分含量，水泥熟料为95 %，缓凝剂为5 %。
[0011]所述缓凝剂为二水石膏。
[0012]本发明还有一个目的在于提供这种专用水泥的制备方法，包括以下步骤:
[0013](I)按质量百分含量，将70-80%石灰石、10-20%粘土、2%铁矿石、4-8%硫酸渣以及0-4%石英砂分别磨成粉末后，再混合均匀，得到水泥生料；
[0014](2)将步骤(1)得到的水泥生料加入水泥窑进行煅烧，经煅烧得到水泥熟料；
[0015](3)按质量百分含量，将步骤(2)得到的水泥熟料95%和二水石膏5%混合均匀后，磨至比表面积为300-320cm2/kg，即得到所述高强中热核电工程专用水泥。
[0016]所述制备方法，步骤(2)中水泥生料的煅烧过程参数在同样产量的现有水泥生料的煅烧生产过程参数的基础上，按水泥熟料产量500-10000吨/天，分别将以下参数进行调整:入窑投料量下调10% ;分解炉温度下调20°C ;降低分解率约3% ;窑头用煤量提高约5% ;窑尾用煤量降低约5% ;窑速降低约10% ;二次风温提高约20°C ；C1出口温度提高约10C ;窑头压力降低约IPa ;烧成带提高约20°C。
[0017]本发明另有一个目的在于提供一种使用上述高强中热核电工程专用水泥得到的核电工程混凝土。
[0018]综上所述，本发明的优点是:
[0019]为了满足核电混凝土的多种严格要求，发明人调整了原油硅酸盐水泥中各组分的比例，并意外发现了一种特殊配比的能够专门用于高强中热核电工程的水泥熟料，由该水泥熟料制得的水泥具有以下性能:28天抗压强度> 50MPa，3d水化热< 245kJ/kg，7d水化热< 285kJ/kg，28天干缩率< 0.10%。用这种水泥配制的混凝土具有水化放热低、强度高、耐久性好等特点，并且可减少混凝土裂缝，比通用的硅酸盐水泥更有利于实现核电工程混凝土的体积稳定性和安全性。
【具体实施方式】
[0020]水泥熟料是以石灰石、粘土和铁质原料为主要原料，按适当比例配制成生料(主要化学成分为氧化钙、二氧化硅和少量的氧化铝和氧化铁)，烧至部分或全部熔融，并经冷却而获得的半成品。熟料中CaO、S12, Al2O3和Fe2O3不是以单独的氧化物存在的，而是两种或两种以上的氧化物经高温化学反应生成的多种矿物的集合体，主要矿物组成为硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙和铁铝酸四钙。在水泥熟料中再加适量石膏共同磨细后，即成水泥。用水泥作胶凝材料，砂、石作集料；与水(可含外加剂和掺合料)按一定比例配合，经搅拌得到混凝土，广泛应用于土木工程。
[0021]以下结合具体实施例，更具体地说明本发明的内容，并对本发明作进一步阐述，但这些实施例绝非对本发明有任何限制。本领域技术人员在本说明书的启示下对本发明实施例中所作的任何变动都将属于本发明权利要求书的范围内。
[0022]实施例
[0023]将各组分按表1中的重量配比制成本发明的水泥熟料和水泥。该水泥的制备方法，
[0024]包括以下步骤:
[0025](I)按质量百分含量，将70-80%石灰石、10-20%粘土、2%铁矿石、4-8%硫酸渣以及0-4%石英砂分别磨成粉末后，再混合均匀，即得到水泥生料；
[0026](2)将步骤(1)得到的水泥生料加入水泥窑进行煅烧，经煅烧得到水泥熟料；
[0027](3)按质量百分含量，将步骤(2)得到的水泥熟料95%和二水石膏5%混合均匀后，磨至比表面积为300-320cm2/kg，即得到所述高强中热核电工程专用水泥。其中，步骤
(2)中水泥生料的煅烧过程参数在同样产量的现有水泥生料的煅烧生产过程参数的基础上，按水泥熟料产量500-10000吨/天，分别将以下参数进行调整:入窑投料量下调10% ；分解炉温度下调20°C ;降低分解率约3% ;窑头用煤量提高约5% ;窑尾用煤量降低约5% ；窑速降低约10% ;二次风温提高约20°C ；C1出口温度提高约10°C ;窑头压力降低约IPa ;烧成带提高约20°C。
[0028]表1本发明水泥熟料和水泥的原料配方表
[0029]
【权利要求】
1.一种水泥熟料，其特征在于，按质量百分含量，由以70-80%石灰石、10-20%粘土、2 %铁矿石、4-8 %硫酸渣及0-4 %石英砂组成的生料原料制得。
2.根据权利要求1所述水泥熟料，其特征在于，按质量百分含量，由以78%石灰石、12 %粘土、2 %铁矿石、6 %硫酸渣及2 %石英砂组成的生料原料制得。
3.根据权利要求1所述水泥熟料，其特征在于，所述生料中主要成分的含量为:按质量百分含量，氧化钙35.0-50.0%、二氧化硅10.0-17.0%、三氧化二铝1.0-5.0%和四氧化三铁 2.0-7.0%。
4.根据权利要求3所述水泥熟料，其特征在于，所述生料中主要成分的含量为:按质量百分含量，氧化钙42.03-42.48%、二氧化硅14.90-15.27%、三氧化二铝2.80-3.06%和四氧化三铁3.14-3.23%。
5.根据权利要求4所述水泥熟料，其特征在于，所述熟料中主要成分的含量为:按质量百分含量，铝酸三钙< 7.0 %、硅酸三钙< 57.0 %、硅酸二钙15.0-45.0 %和铁铝酸四钙8.0-20.0 % ;优选的，铝酸三钙1.0-7.0 %、硅酸三钙44.0-57.0 %、硅酸二钙15.0-45.0 %和铁铝酸四钙8.0-20.0% ;更优选，铝酸三钙3.20-4.01 %、硅酸三钙44.92-54.95%、硅酸二钙 23.28-32.16%和铁铝酸四钙 14.47-14.81%。
6.一种高强中热核电工程专用水泥，其特征在于，是由权利要求1-5任一水泥熟料加入缓凝剂制得的，其中按质量百分含量，水泥熟料为95%，缓凝剂为5%。
7.根据权利要求6所述高强中热核电工程专用水泥，其特征在于，所述缓凝剂为二水石骨。
8.权利要求6或7所述高强中热核电工程专用水泥的制备方法，其特征在于，包括以下步骤: (1)按质量百分含量，将70-80%石灰石、10-20%粘土、2%铁矿石、4-8%硫酸渣以及0-4%石英砂分别磨成粉末后，再混合均匀，得到水泥生料； (2)将步骤(1)得到的水泥生料加入水泥窑进行煅烧，经煅烧得到水泥熟料； (3)按质量百分含量，将步骤(2)得到的水泥熟料95%和二水石膏5%混合均匀后，磨至比表面积为300-320cm2/kg，即得到所述高强中热核电工程专用水泥。
9.根据权利要求8所述制备方法，其特征在于，步骤(2)中水泥生料的煅烧过程参数在同样产量的现有水泥生料的煅烧生产过程参数的基础上，按水泥熟料产量500-10000吨/天，分别将以下参数进行调整:入窑投料量下调10% ;分解炉温度下调20°C ;降低分解率约3% ;窑头用煤量提高约5% ;窑尾用煤量降低约5% ;窑速降低约10% ;二次风温提高约200C ；C1出口温度提高约10°C ;窑头压力降低约IPa ;烧成带提高约20°C。
10.一种高强中热核电工程专用混凝土，其特征在于，使用权利要求6或7所述高强中热核电工程专用水泥。
【文档编号】C04B28/04GK104129932SQ201410322818
【公开日】2014年11月5日 申请日期:2014年7月8日 优先权日:2013年7月10日
【发明者】姚燕, 王晶, 王敏, 文寨军, 高显束 申请人:中国建筑材料科学研究总院