一种耐高温复合水泥及其制备方法与流程

文档序号:12158827阅读:795来源:国知局

本发明涉及建筑材料领用领域,尤其涉及一种耐高温复合水泥及其制备方法。



背景技术:

水泥:粉状水硬性无机胶凝材料。加水搅拌后成浆体,能在空气中硬化或者在水中更好的硬化,并能把砂、石等材料牢固地胶结在一起。cement一词由拉丁文caementum发展而来,是碎石及片石的意思。早期石灰与火山灰的混合物与现代的石灰火山灰水泥很相似,用它胶结碎石制成的混凝土,硬化后不但强度较高,而且还能抵抗淡水或含盐水的侵蚀。长期以来,它作为一种重要的胶凝材料,广泛应用于土木建筑、水利、国防等工程。

复合硅酸盐水泥是由硅酸盐水泥熟料、两种或两种以上规定的混合材料及适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料,称为复合硅酸盐水泥,简称复合水泥。复合水泥中含有20%-50%混合材料,促进了工业废渣的再生利用,减轻了水泥熟料生产过程中的二氧化碳排放及生产能耗。但是,由于水泥水化产生的氢氧化钙与混合材料之间的火山灰反应通常发生在水泥水化的中后期,复合水泥的早期强度较低。大量掺用工业废渣的不利作用还表现在水泥抗折强度较低,增加砂浆、混凝土收缩及其早期开裂风险。

现有技术中已有生活污水处理厂污泥烧制水泥的技术,在水泥生料中掺入10%以下的活性污泥,能够增加生料的易烧性,降低液相形成温度,虽然明显减少f-CaO的生成,但增加了C2S的含量、降低了C3S的含量,使水泥中胶凝性矿物组分发生变化,并且污泥的掺入影响了水泥熟料的晶格结构,使水泥凝结时间延长。



技术实现要素:

针对上述现有技术中存在的问题,本发明的目的在于提供一种耐高温复合水泥及其制备方法。

一种耐高温复合水泥,原材料按照如下份数比组成:

硅酸盐水泥熟料48-72份,石膏5-9份,活性污泥11-17份,粉煤灰12-33份,石灰石3-6份,电炉磷渣12-33份,粒化高炉矿渣11-32份,陶瓷纤维2-4份,橡胶粉2-5份。

进一步说明,所述的一种耐高温复合水泥,原材料按照如下份数比组成:

硅酸盐水泥熟料49份,石膏8份,活性污泥17份,粉煤灰13份,石灰石5份,电炉磷渣13份,粒化高炉矿渣12份,陶瓷纤维3份,橡胶粉3份。

进一步说明,所述的一种耐高温复合水泥的制备方法,包括如下步骤:

(1)将硅酸盐水泥熟料,电炉磷渣,粒化高炉矿渣进行混合,然后倒入球磨机研磨9-13分钟;

(2)将陶瓷纤维,橡胶粉,石膏,活性污泥,粉煤灰和石灰石加入步骤(1)的研磨机中,混拌10-12分钟后;

(3)将步骤(2)得到的混合物在180-190℃条件下蒸压养护6-8小时,再经750-800℃煅烧8-10℃小时得到。

稠油资源占全球剩余石油资源的70%以上,其储量已远远超过常规原油。稠油开采以热力采油方式为主,热力采油时蒸汽温度通常高达300℃~350℃,火烧油层时温度将超过400℃。在如此高的温度下,井筒周围的油井水泥环抗压强度衰退,渗透率增加,稳定性和均质性遭到破坏,耐高温性能急剧衰退。目前用的稠油热采井固井水泥体系多是在水泥中添加外掺料来解决水泥本身的不耐高温缺陷,但是在热采过程中的高温条件下水泥体系仍出现高温强度急剧衰退、渗透率增大的现象,严重影响稠油热采井的生产寿命,所以提高水泥本身的耐高温性将具有重要意义。

磷矿渣和粒化高炉矿渣是一种水淬类工业废渣,主要组成为微晶玻璃体,含钙量较低的熔体在水淬过程中会形成一种畸变的硅酸盐网络结构,其中含有的磷和氟对环境有一定的污染。磷矿渣可改善水泥的力学性能,高炉矿渣也是一种废渣,它是冶炼生铁时从高炉中排出的,其主要成分是氧化钙,可改善水泥的强度。废旧橡胶是固体废弃物的一种,但是将废弃橡胶粉碎为小颗粒与水泥其他原料一起研磨可增加水泥的韧性。陶瓷纤维具有低导热率、优良的热稳定性、化学稳定性、无腐蚀性。

本发明的有益效果如下:

该热采水泥物化性能稳定,工程性能易调配,其制备方法工艺简单、操作方便、成本低廉,生产可控性强,产品一致性好;该热采水泥低温强度高、高温后强度不衰退,耐高温性能好;磷矿渣和矿渣的加入,克服了铝酸盐水泥水化后期的抗压强度下降的缺点,同时保证了300多摄氏度后的水泥石抗压强度。陶瓷纤维和橡胶粉的加入使得脆性的铝酸盐水泥石韧性增加,更能满足井下工况的需求。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。

实施例1

一种耐高温复合水泥,原材料按照如下份数比组成:

硅酸盐水泥熟料48份,石膏5份,活性污泥11份,粉煤灰12份,石灰石3份,电炉磷渣12份,粒化高炉矿渣11份,陶瓷纤维2份,橡胶粉2份。

所述的一种耐高温复合水泥的制备方法,包括如下步骤:

(1)将硅酸盐水泥熟料,电炉磷渣,粒化高炉矿渣进行混合,然后倒入球磨机研磨9分钟;

(2)将陶瓷纤维,橡胶粉,石膏,活性污泥,粉煤灰和石灰石加入步骤(1)的研磨机中,混拌10分钟后;

(3)将步骤(2)得到的混合物在180℃条件下蒸压养护6小时,再经750℃煅烧8℃小时得到。

实施例2

一种耐高温复合水泥,原材料按照如下份数比组成:

硅酸盐水泥熟料72份,石膏9份,活性污泥17份,粉煤灰33份,石灰石6份,电炉磷渣33份,粒化高炉矿渣32份,陶瓷纤维4份,橡胶粉5份。

所述的一种耐高温复合水泥的制备方法,包括如下步骤:

(1)将硅酸盐水泥熟料,电炉磷渣,粒化高炉矿渣进行混合,然后倒入球磨机研磨13分钟;

(2)将陶瓷纤维,橡胶粉,石膏,活性污泥,粉煤灰和石灰石加入步骤(1)的研磨机中,混拌12分钟后;

(3)将步骤(2)得到的混合物在190℃条件下蒸压养护8小时,再经800℃煅烧10℃小时得到。

上述实施例为本发明较佳的实施方式,但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制,其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化,均应为等效的置换方式,都包含在本发明的保护范围之内。

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