专利名称：阿利特-硫铝酸钡钙水泥的制作方法
技术领域：
本发明属于水泥材料技术领域，特别涉及一种由硫铝酸钡钙矿物与阿利特矿物复合的阿利特-硫铝酸钡钙水泥。
背景技术：
目前，大量使用的硅酸盐水泥存在某些缺点和不足，主要表现为烧成温度高(为1450℃)、早期强度低和凝结时间长，造成了水泥制造能耗高，生产成本增加，同时对建筑施工速度与施工质量均有一定影响。因此，如何进一步降低硅酸盐水泥的烧成温度并提高其早期性能，是水泥技术领域重点解决的关键问题。
如1989年9月13日公开的公开号为CN1035486A的中国专利“含钡硫铝酸盐水泥”，是以含钡硫铝酸钙为主要矿物成分制成的快硬早强型水泥，其烧成温度低，为1250-1350℃。这种水泥的主要矿物是以含钡硫铝酸盐为主，比例为40-80％，主要原料为重晶石等，成本较高，适用于特殊建设工程，属于特种工程材料，不适合于大批量生产。
发明内容本发明为了克服以上不足，提供了一种以阿利特-硫铝酸钡钙为主导矿相体系的新型水泥，具有烧成温度低，早期强度高，硬化速度快，成本低的优点。
本发明通过以下技术方案来实现本发明公开了一种阿利特-硫铝酸钡钙水泥，其水泥熟料主要是由CBAS-C3S-C2S-C3A-C4AF组成的矿相体系，各矿物的重量百分比为硫铝酸钡钙 3-38％硅酸三钙 30-60％硅酸二钙 15-40％铝酸三钙 3-20％铁铝酸盐 3-20％
其中硫铝酸钡钙(简写为CBAS)的分子式为(3-X)CaO·XBaO·3Al2O3·CaSO4(X＝0.25～3)。
本发明的水泥熟料中，各矿物的组成更佳的重量百分比为硫铝酸钡钙 10-30％硅酸三钙 36-50％硅酸二钙 20-40％铝酸三钙 3-20％铁铝酸盐 3-20％本发明的水泥，其水泥的生料组份按重量百分比为CaO 30-50％SiO27-20％Al2O3 2-20％Fe2O3 1-4％SO3 0.3-4％BaO 1-8％CaF20.6-1.2％硫铝酸钡钙矿物是一种具有突出快硬早强性能的水硬性矿物，其烧成温度低，并可利用工业废渣进行生产。制造该矿物所使用的主要原料为石灰石、低品位铝矾土和含钡尾矿或废渣，在1400℃以下就能低温烧成。所制造的硫铝酸钡钙矿物的抗压强度在1天、3天和7天龄期分别达到35.5MPa、59.3MPa和72.1MPa，并且其水化硬化速度较快，是一种具有突出快硬早强性能的高胶凝性矿物。
本技术是将快硬早强型硫铝酸钡钙矿物与硅酸盐水泥熟料的主导矿物阿利特在低温条件下复合，形成以阿利特—硫铝酸钡钙为主导矿物的新型水泥熟料矿物体系。该水泥既具有硅酸盐水泥强度稳定发展的特性，又有快硬水泥所具有的早期强度增进率高的优点，可广泛应用于具有高质量要求、高速度施工的普通建设工程。硅酸盐水泥以硅酸三钙(C3S，又称阿利特)，硅酸二钙(C2S)、铝酸三钙(C3A)和铁铝酸盐(C4AF)为主要矿物，C3S的含量一般在50％以上，需要耗费大量高品质石灰石矿产资源，并且C3S需要在1450℃高温条件下才能大量形成，造成能源消耗较高。同时，目前制造的硅酸盐水泥早期性能偏低，主要表现为水泥早期强度低，水化硬化速度慢，凝结时间长。而硫铝酸钡钙矿物具有突出的快硬早强性能，且烧成温度低，约1350℃左右，是一种性能优良的低温早强型矿物。
本发明是将C3S与CBAS进行复合，通过高温固相反应形成以C3S-CBAS为主导矿物的新的水泥熟料矿相体系。与硅酸盐水泥不同，硅酸盐水泥熟料由C3S-C2S-C3A-C4AF四种主要矿物组成，而阿利特—硫铝酸钡钙水泥熟料是由CBAS-C3S-C2S-C3A-C4AF五种矿物组成的新体系。硫铝酸钡钙矿物的引入可代替部分硅酸盐矿物，从而减少了硅酸盐水泥熟料CaO的含量，节约了高品质石灰石资源。同时，硫铝酸钡钙矿物在1400℃以下就可以大量形成，而且熟料中C3S、C2S含量的降低，使得阿利特—硫铝酸钡钙水泥熟料在1360-1380℃左右就可以烧成，比硅酸盐水泥的烧成温度降低50-100℃，节约了能源。特别是硫铝酸钡钙矿物具有突出的快硬早强性能，使得阿利特—硫铝酸钡钙水泥克服了硅酸盐水泥早期性能差的缺点。该水泥早期强度约比硅酸盐水泥提高达30％以上，后期强度也有一定程度的增加，水泥凝结硬化速度明显加快。阿利特—硫铝酸钡钙水泥的使用对全面提高建筑质量、加快施工速度具有显著效果，特别适合于高层建筑、高等级公路、机场、桥梁与隧道等高质量要求的大型建设工程。另外，由于硫铝酸钡钙矿物还具有补偿收缩的作用，因而可降低水泥的收缩率，减少收缩裂纹，提高混凝土工程的耐久性。本技术工艺简单，完全采用现有硅酸盐水泥的制造设备，需要的钡盐组分可由天然重晶石尾矿提供，也可利用含钡工业废渣，原料成本降低。
本发明的要点是利用硅酸盐水泥的原料，同时配入含钡矿石(重晶石尾矿等)或含钡工业废渣与萤石等组分，在低于1400℃条件下烧成，通过固相反应形成以C3S-CBAS为主导矿物的新的水泥熟料矿相体系，达到降低烧成温度，提高水泥早期强度的目的。
本发明的有益效果是，比普通硅酸盐水泥具有烧成温度低，早期强度高，硬化速度快，成本低的优点。
(四)
图1为本发明的水泥熟料的XRD分析图具体实施方式
实施例本发明的阿利特—硫铝酸钡钙水泥的具体实施例见表1、表2和表3。
表1 原料配比(为化学试剂)％
按以上六种配料方案配制生料，同时配入少量萤石，按CaF2计为0.6～1.2％。生料化学成分见表2表2 水泥生料化学成分％
在实验室用硅钼棒电炉对以上熟料烧成，烧成温度为1360℃-1380℃。水泥的物理性能见表3。
表3*水泥物理性能
对其中的3#熟料进行了XRD分析，见图1。可以看到在阿利特—硫铝酸钡钙水泥熟料矿物体系中，形成了一定数量的阿利特和硫铝酸钡钙矿物，进一步说明这两种矿物的复合与共存，可以达到提高水泥早期强度的目的。
权利要求
1.一种阿利特-硫铝酸钡钙水泥，其特征在于其水泥熟料主要是由CBAS-C3S-C2S-C3A-C4AF组成的矿相体系，各矿物的重量百分比为硫铝酸钡钙 3-38％硅酸三钙 30-60％硅酸二钙 15-40％铝酸三钙 3-20％铁铝酸盐 3-20％其中硫铝酸钡钙(简写为CBAS)的分子式为(3-X)CaO·XBaO·3Al2O3·CaSO4(X＝0.25～3)。
2.根据权利要求1所述的水泥，其特征在于其水泥熟料中各矿物的重量百分比为硫铝酸钡钙 10-30％硅酸三钙 36-50％硅酸二钙 20-40％铝酸三钙 3-20％铁铝酸盐 3-20％
3.根据权利要求1所述的水泥，其特征在于其水泥的生料组成按重量百分比为CaO30-50％SiO2 7-20％Al2O32-20％Fe2O31-4％SO3 0.3-4％BaO1-8％CaF2 0.6-1.2％
全文摘要
本发明属于水泥的技术领域，特别涉及一种由硫铝酸钡钙矿物与阿利特矿物复合的阿利特－硫铝酸钡钙水泥。本发明公开了一种阿利特－硫铝酸钡钙水泥，其水泥熟料主要是由CBA
文档编号C04B7/345GK1513786SQ0313900
公开日2004年7月21日 申请日期2003年8月14日 优先权日2003年8月14日
发明者程新, 芦令超, 常钧, 刘福田, 于京华, 岳云龙, 王来国, 陈亚明, 程 新 申请人:济南大学