一种含钡磷铝酸盐水泥的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种水泥材料，具体地说是一种含钡磷铝酸盐水泥。
【背景技术】
[0002] 传统的硅酸盐水泥是最大宗的建筑材料，在国民经济的发展中起到了重要作用。 但是对于一些在特殊环境下服役的建筑工程，如军事工程、沿海工程、岛礁工程等的建设和 防护。传统的硅酸盐水泥已经远远不能满足这些特殊服役条件下的工程对快硬早强、长期 力学性能突出、耐腐蚀、抗冻、耐碳化等性能的严苛要求。目前我国特种水泥产量不足水泥 总产量的2%，而发达国家特种水泥约占其水泥总产量6-10%。因此，具有优异特殊性能的 特种水泥的生产和应用存有巨大空间。现有的用量最大特种水泥主要是硫铝酸盐水泥，该 水泥具有快硬早强和抗硫酸盐侵蚀性能优良、可负温施工等特点。但该水泥性能也存在一 些不足之处，例如：后期强度出现倒缩现象;水化产物中的钙矾石对温度敏感性强，容易产 生分解或转变而影响基体稳定性。因此，硫铝酸盐系列水泥亦不能适应特殊服役条件下的 严酷要求。
[0003] 中国专利CN 1498870A公开了一种磷铝酸盐系统胶凝材料，该材料是一种新型高 性能水硬性胶凝材料，区别于硅酸盐水泥、铝酸盐水泥和硫铝酸盐水泥，具有良好的早期和 长期力学性能，超过硫铝酸盐水泥同龄期强度，但其力学性能离特殊环境服役工程仍存在 差距，需要采取措施提高其力学性能；同时该水泥凝结时间超快(约2-5分钟），需研发相匹 配的缓凝剂。
【发明内容】
[0004] 针对现有技术的缺点，本发明在磷酸盐水泥生料中引入一定量的重晶石尾矿或含 钡废渣，以及做矿化剂用的富铁钢渣，在相对较低的温度下获得了以含钡磷铝酸钙为主要 胶凝性矿物的新型水泥品种-含钡磷铝酸盐水泥。该水泥可进一步提高磷铝酸盐水泥早期 和后期力学性能外，凝结时间获得较大幅度的延迟，在不额外添加入缓凝剂的条件下可直 接进行工程使用；同时，也一定程度的降低了水泥熟料煅烧温度。
[0005] 本发明采用以下技术方案：
[0006] -种含钡磷铝酸盐水泥，其特征在于，它是由水泥熟料直接研磨后得到;所述水泥 熟料矿物组成按重量百分比为:含钡磷铝酸钙35.2%-39.4%，铝酸钙45.6 %-48.6%，磷酸 钙 10·0%-12·2%，玻璃体5·0%-5·2%。
[0007] 所述含钡磷铝酸钙的化学摩尔百分比含量组成为（l-z)CaO · zBaO · (1-x-y) AI2O3 · xSi〇2 · yP2〇5,其中x = 0.146-0.206，y = 0.048-0.081，z = 0.020-0.270。
[0008] 所述水泥熟料是由水泥生料在1440°C_1470°C煅烧而成;所述水泥生料中各氧化 物的重量百分比为：CaO 1-15%，P2〇5l〇_40%，Al2〇35-50%，Si〇22-15%，BaO 2-25%， Fe2〇35-15%〇
[0009] 所述水泥生料的原料是6.9 % -10.7 %重晶石尾矿、26.9 % -28.4 %铝矾土、 24.5%-29.2%石灰石、30.1%-34.3%磷灰石、3%-5%富铁钢渣。
[0010] 本发明依据水泥生料中各氧化物的重量H*&Ca0 1-15%，P20510-40%，Al2035- 50%，Si022-15%，BaO 2-25%，Fe2〇35-15%，将重晶石尾矿或含钡废渣与石灰石、铝矾土、 磷灰石、富铁钢渣配合后，经粉磨以1440°C_1470°C煅烧后制成特种水泥熟料，将水泥熟料 粉磨即形成含钡磷铝酸盐水泥。与专利CN1498870A相比，该水泥凝结时间不需添加调凝剂 即可满足国家标准。
[0011]本发明的有益效果是:本发明所制成的含钡磷铝酸盐水泥早期和后期力学性能突 出，1天、3天和28天抗压强度分别可达到8〇-11010^、90_13010^和14〇-16010^。因此利用该 水泥可以制成早强、后期强度持续发展的高性能特种混凝土，用于特殊的工程建设。其次， 与纯磷铝酸盐水泥2-5分钟的快速凝结时间相比，含钡磷铝酸盐水泥的凝结时间超过 lOOmin，并可以根据特种工程需求的进行调节，可在不额外添加入缓凝剂的条件下直接进 行工程使用。
【附图说明】
[0012]图1是实施例1的含钡磷铝酸盐水泥熟料的XRD图谱。
[0013]图2是实施例2的含钡磷铝酸盐水泥熟料的XRD图谱。
[0014]图3是实施例3的含钡磷铝酸盐水泥熟料的XRD图谱。
[0015] 图中，▼含钡磷铝酸钙，▽铝酸钙CA!-γ(Ργ)，磷酸钙CP!-z(Az)。
【具体实施方式】
[0016] 下面结合具体实施例对本发明做进一步的说明。
[0017] 实施例！
[0018] -种磷铝酸盐水泥，其生料组分重量百分比为：
[0019] 重晶石尾矿10.4%
[0020]铝矾土 27.8%
[0021] 石灰石 24.5%
[0022] 磷灰石 34.3%
[0023] 富铁钢渣3.0%
[0024]按设计比例将生料混匀，在实验室中用硅钼棒电炉对生料进行煅烧，正常升温速 率(10°C/min)，烧成温度控制在1440-1450°C之间，保温时间为90min。
[0025] 对烧成的熟料进行检测，各熟料矿物的质量百分比为：
[0026] 含钡磷铝酸钙35.4%
[0027] 铝酸钙 47.2%
[0028] 磷酸钙 12.2%
[0029] 玻璃体 5.2%
[0030]水泥熟料的抗压强度：Id为89. OMPa，3d为 104. IMPa，28d为 152.2MPa。初凝 120min， 终凝205min。如图1所示，其XRD图谱显示该含钡磷铝酸盐水泥熟料组成均含有含钡磷铝酸 钙、铝酸钙和磷铝酸钙三种主要矿相，表明水泥熟料烧成良好。
[0031] 实施例2
[0032] -种磷铝酸盐水泥，其生料组分重量百分比为：
[0033] 重晶石尾矿10.7%
[0034] 铝矾土 26.9%
[0035] 石灰石 28.3%
[0036] 磷灰石 30.1%
[0037] 富铁钢渣4.0%
[0038]按设计比例将生料混匀，在实验室中用硅钼棒电炉对生料进行煅烧，正常升温速 率(10°C/min)，烧成温度控制在1430-1440°C之间，保温时间为90min。
[0039] 对烧成的熟料进行检测，各熟料矿物的质量百分比为：
[0040] 含钡磷铝酸钙35.2%
[0041 ]铝酸钙 48.6%
[0042] 磷酸钙 11.2%
[0043] 玻璃体 5.0%
[0044] 水泥熟料的抗压强度：Id为 110.4]\0^，3(1为120.510^，28(1为158.7]\0^。初凝 115min，终凝205min。如图2所示，其XRD图谱显示该含钡磷铝酸盐水泥熟料组成均含有含钡 磷铝酸钙、铝酸钙和磷铝酸钙三种主要矿相，表明水泥熟料烧成良好。
[0045] 实施例3
[0046] -种磷铝酸盐水泥，其生料组分重量百分比为：
[0047] 重晶石尾矿6.9%
[0048] 铝矾土 28.4%
[0049] 石灰石 29.2%
[0050] 磷灰石 30.5%
[0051 ] 富铁钢渣5 %
[0052]按设计比例将生料混匀，在实验室中用硅钼棒电炉对生料进行煅烧，正常升温速 率(10°C/min)，烧成温度控制在1450-1460°C之间，保温时间为90min。
[0053] 对烧成的熟料进行检测，各熟料矿物的质量百分比为：
[0054] 含钡磷铝酸钙39.4%
[0055] 铝酸钙 45.6%
[0056] 磷酸钙 10.0%
[0057] 玻璃体 5.0%
[0058] 水泥熟料的抗压强度：Id为90.1 MPa，3d为96.5MPa，28d为 140.6MPa。初凝 125min， 终凝210min。如图1所示，其XRD图谱显示该含钡磷铝酸盐水泥熟料组成均含有含钡磷铝酸 钙、铝酸钙和磷铝酸钙三种主要矿相，表明水泥熟料烧成良好。
【主权项】
1. 一种含钡磷铝酸盐水泥，其特征在于，它是由水泥熟料直接研磨后得到;所述水泥熟 料矿物组成按重量百分比为：含钡磷铝酸钙35.2%-39.4%，铝酸钙45.6%-48.6%，磷酸钙 10 · 0%-12 · 2%，玻璃体 5 · 0%-5 · 2%。2. 根据权利要求1所述的水泥，其特征在于，所述含钡磷铝酸钙的化学摩尔百分比含量 组成为（l_z)CaO · zBaO · (l_x-y)Al2〇3 · xSi〇2 · yP2〇5,其中x=0.146-0.206，y=0.048_ 0.081，z=0.020-0.270。3. 根据权利要求1所述的水泥，其特征在于，所述水泥熟料是由水泥生料在1440°C_ 1470°C煅烧而成；所述水泥生料中各氧化物的重量百分比为：CaO 1 -15%，P2〇5 10-40%， AI2O3 5-50%，Si〇2 2-15%，BaO 2-25%，Fe2〇3 5-15%。4. 根据权利要求3所述的水泥，其特征在于，所述水泥生料的原料是6.9%-10.7%重晶石 尾矿、26 · 9%-28 · 4% 错矾土、24 · 5%-29 · 2% 石灰石、30 · 1%-34 · 3% 磷灰石、3%-5% 富铁钢渣。
【专利摘要】本发明公开了一种含钡磷铝酸盐水泥，它是由水泥熟料直接研磨后得到；所述水泥熟料矿物组成按重量百分比为：含钡磷铝酸钙35.2%-39.4%，铝酸钙45.6%-48.6%，磷酸钙10.0%-12.2%，玻璃体5.0%-5.2%。本发明的含钡磷铝酸盐水泥早期和后期力学性能突出，可以制成早强、后期强度持续发展的高性能特种混凝土，用于特殊的工程建设。其次，与纯磷铝酸盐水泥2-5分钟的快速凝结时间相比，含钡磷铝酸盐水泥的凝结时间超过100min，并可以根据特种工程需求的进行调节，可在不额外添加入缓凝剂的条件下直接进行工程使用。
【IPC分类】C04B12/02
【公开号】CN105502982
【申请号】CN201510971351
【发明人】芦令超, 杨帅, 王守德, 宫晨琛, 程新
【申请人】济南大学
【公开日】2016年4月20日
【申请日】2015年12月22日