专利名称：一种铝酸钙－硫铝酸钙水泥熟料及其膨胀剂的制造方法
技术领域：
本发明涉及一种水泥熟料的生产技术和混凝土膨胀剂的生产技术。
一般高铝水泥熟料中，不可避免要带入5～10％SiO2，SiO2被视为有害矿物。由于它形成钙黄长石C2AS是惰性矿物，难以水化。SiO2含量越高，熟料煅烧温度范围越狭窄，烧成不易掌握。根据矿物组成计算公式，在CA-CA2-C2AS相区中全部形成C2AS，C2AS＝4.56×SiO2(％)，我国高铝水泥熟料一般含有SiO2＝5～8％，由此形成C2AS约有22.8～36.5％，这种惰性矿物占总矿物的25～35％，制约了高铝水泥的活性。
国内外混凝土膨胀剂主要有日本的硫铝酸钙(CSA)膨胀剂，石灰系膨胀剂；我国有U型膨胀剂、铝酸钙膨胀剂、复合膨胀剂、硅铝酸盐膨胀剂和明矾石膨胀剂等。它们分别以高铝水泥熟料、硫铝酸盐水泥熟料、石灰系熟料、煅烧明矾石、煅烧高岭土和高铝煤矸石作为膨胀熟料，并掺入其它辅助原料磨制而成，这些膨胀剂以10％～15％掺入水泥中，经水化形成钙矾石或氢氧化钙产生体积膨胀。本发明中的低碱高效膨胀剂就是用本发明的铝酸钙—硫铝酸钙水泥熟料与石膏磨制而成的，其膨胀源为钙矾石，碱含量≤0.3％，掺量6～8％，是一种新型低碱高性能膨胀剂，在国内外文献中尚无记载。
本发明的目的在于提供一种铝酸钙—硫铝酸钙水泥熟料的化学组分和生产工艺，以达到提高其水泥熟料活性的目的，并用该水泥熟料制造高性能混凝土膨胀剂。
本发明是涉及一种新型的水泥熟料，它是一种以铝酸一钙(CA)、铝酸二钙(CA2)和无水硫铝酸钙(C3A·CaSO4)为主的铝酸钙—硫铝酸钙水泥熟料(以下简称ASC熟料)。
本发明是在高铝水泥生料中掺入适量石膏矿化剂，CaSO4可以阻止C2AS的生成，使C2AS分解为CA和C2S，与此同时，CaSO4与CA结合成无水硫铝酸钙(C4A3S)，从而大大增加高铝水泥的活性。同时，CaSO4矿化剂可以使高铝水泥熟料的煅烧温度降低至1320～1380C，扩大其烧成范围，在旋窑中更易烧成熟料。
本发明的ASC熟料的化学成分与一般高铝水泥的不同之处是根据水泥熟料中SiO2的含量，加入适量的石膏矿化剂，并调整CA和CA2的矿物比例，这是本发明的核心技术，另外则是该熟料在旋窑中的烧成技术，如何控制石膏不被分解，在阻止形成C2AS的同时，使CaSO4与CaO、Al2O3结合成C4A3S。
ASC熟料粉磨至比表面积300～400m2/kg成为早强快硬水泥，在常温下水化，主要形成水化铝酸钙CAH10、C2AH8和铝胶AH3。
本发明的膨胀剂是以ASC熟料与石膏共同粉磨可以制成低碱低掺的高性能混凝土膨胀剂，碱含量≤0.3％。它以6～8％掺入硅酸盐水泥中水化生成钙矾石(C3A·3CaSO4·32H2O)，使混凝土产生适度体积膨胀，达到抗裂防渗的补偿收缩目的。
本发明的ASC熟料是用铝矾土、石灰石和石膏制成水泥生料，在回转窑中经1320℃-1380℃煅烧而成。ASC熟料对原材料品质要求为铝矾土——Al2O3＞70％、SiO2＜10％；石灰石——CaO＞54％、SiO2＜10％；石膏——SO3＞45％；烟煤——灰份＜10％、挥发份25-32％、发热量＞26000KJ/kg。ASC熟料的原料配合比为铝矾土——50-65％、石灰石——30-40％、石膏——5-15％。本发明的铝酸钙—硫铝酸钙熟料的主要矿物组成范围为CA30～37％ C4A3S20～25％CA225～30％ C2S5～10％本发明所述的高性能混凝土膨胀剂的工艺配方铝酸钙—硫铝酸钙熟料35～40％；硬石膏60～65％膨胀剂中SO330～35％膨胀剂的细度(0.8mm筛余)10～12％
表2 ASC水泥熟料的化学成分(％)
表3 ASC熟料矿物组成(％)
表4 ASC水泥的物理性
(2)高性能混凝土膨胀剂制造用上述制造的ASC熟料与硬石膏共同粉磨成膨胀剂，其工艺参数见表5。
表5 高性能混凝土膨胀剂生产工艺
在42.5号普通水泥中分别掺入6％和8％膨胀剂，按从《混凝土膨胀剂》建材行业标准JC476-2001进行检验，其物理性能见表6。
表6 高性能混凝土膨胀剂的物理性能
本发明的ASC水泥熟料，磨制成改性高铝水泥，具有快硬早强特性，1d抗压强度为28d的70％以上，安定性良好。用该熟料磨制的高性能混凝土膨胀剂，以6％和8％掺入水泥中，7d膨胀率达0.040～0.048％，14d膨胀率为0.05～0.06％，比目前市售膨胀剂(一般掺量为10～12％)的膨胀效能更高，与空白水泥砂浆相比，强度有所提高，28d强度持续增长。可以说，它是目前国内最先进一种混凝土膨胀剂。
权利要求
1.一种铝酸钙—硫铝酸钙水泥熟料，其特征在于所述熟料的原料配合比为铝矾土——50-65％、石灰石——30-40％、石膏——5-15％，对原材料品质要求为铝矾土——Al2O3＞70％、SiO2＜10％；石灰石——CaO＞54％、SiO2＜10％；石膏——SO3＞45％；烟煤——灰份＜10％、挥发份25-32％、发热量＞26000KJ/kg，所述熟料的矿物组成范围为CA30～37％、C4A3S20～25％、CA225～30％、C2S5～10％。
2.一种制造权利要求1所述熟料的方法，其特征在于将所述原料在回转窑中经1320℃-1380℃煅烧而成。
3.一种用权利要求1所述熟料制造的高性能膨胀剂，其特征在于铝酸钙—硫铝酸钙水泥熟料35～40％，硬石膏60～65％，膨胀剂中SO330～35％，该膨胀剂的细度(0.8mm筛余)10～12％
全文摘要
本发明涉及一种水泥熟料的生产技术和混凝土膨胀剂的生产技术。所述熟料的原料配合比为:铝矾土50－65%、石灰石30－40%、石膏5－15%,对原材料品质要求为:铝矾土——Al
文档编号C04B40/00GK1374266SQ02103899
公开日2002年10月16日 申请日期2002年4月10日 优先权日2002年4月10日
发明者游宝坤, 李光明, 陈旭峰, 黄春江, 马丽媛, 韩立林, 何丹, 侯维红 申请人:中国建筑材料科学研究院