本发明涉及工程材料技术领域，具体是指一种低微热膨胀硅酸盐水泥。
背景技术：
早在1936年，法国的罗塞尔首先用50%石膏、25%铁矾土和25%的白垩作原料在回转窑中煅烧成熟料，然后与适当比例的矿渣及波特兰水泥熟料共同粉磨，制造出了膨胀水泥。1958年美国加利福尼亚大学的克莱恩及其同事在罗塞乐的基础上发明了k型膨胀水泥，其制造工艺及化学成分与罗塞尔的水泥相似。日本则在购买了克莱的专利之后经过研究和改进，开发出了硫铝酸钙水泥，与美国生产工艺不同的是，日本在煅烧硫铝酸盐熟料之后，将其单独磨制成硫铝钙水泥膨胀剂，并作为商品水泥拌制成膨胀水泥。现目前还未见有采用工业废渣为原料制备的性能良好的低微热膨胀水泥。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种以工业废渣为原料、生产工艺简单、成本低、产品质量性能良好，且节能环保的低微热膨胀硅酸盐水泥。
本发明通过下述技术方案实现：一种低微热膨胀硅酸盐水泥，按重量份计，包括以下组分：
硅酸盐水泥熟料40~70份
固硫灰20~30份
粉煤灰10~30份
石膏0~3份
激发剂0.1~1份
偏高岭土5~15份。
制备本发明所述低微热膨胀硅酸盐水泥，只需按上述重量份配料，然后将之混合均匀，即得。
本发明的理论依据和化学反应的机理如下：
固硫灰中含有赤铁矿、f-cao、ii-caso4、以及活性al2o3等，其加水后产生的膨胀的主要反应有：
caso4+h2o→caso4·h2o；体积膨胀2.26倍
cao+h2o→ca(oh)2；体积膨胀1.98倍
mca(oh)2+al2o3+nh2o→mcao·al2o3·nh2o；
3cao·al2o3·6h2o+3caso4·2h2o→3cao·al2o3·3caso4·32h2o；
体积膨胀2.22倍。
可以看出，固硫灰本身有较大的膨胀性，从其成分来看含有较多的活性al2o3、so3含量也较高。其次，固硫灰中含有的so3以硬石膏ii-caso4形式存在，与天然硬石膏有相同的结构，可以完全取代二水石膏对水泥凝结时间进行调节，并且可与活性al2o3、so3反应生成钙矾石。
最新研究和实验证明：钙矾石具有稳定性的膨胀性的特点，在干燥、潮湿、高温、低温等各种恶劣条件下，钙矾石的晶体结构均难以破坏，并且与水泥中的其它水解矿物c-s-h配合能使水泥产生较高的强度和膨胀性能。因此，可以控制钙矾石在水泥矿物中的含量而使水泥具有膨胀性能和产生自应力，增加水泥的密实度，从而增加水泥的强度、抗渗和抗硫酸盐浸蚀的能力。为了避免钙矾石的膨胀能过大导致对水泥的破坏作用，除了控制钙矾石的生成量外，同时必须使c3a转化成钙矾石的膨胀反应控制在水泥的塑性阶段与弹性极限强度以内完成。
通过对循环流化床燃烧固硫灰的成分分析，认为可以通过铝质、硫质原料对固硫灰中的铝和硫进行一定校正制备成钙矾石为主要膨胀源的膨胀水泥，而本专利选用偏高岭土作为铝质原料。
偏高岭土是高岭土在高温下脱水形成的产物，具有火山灰活性，其掺入水泥后可以显著的将水泥水化诱导期的时间缩短，而且还可以提前水化放热峰及钙矾石的开成峰，这样的环境下，浆体的水化放热速度是逐渐缓和的。
循环流化床固硫灰渣是指含硫煤和固硫剂（通常为石灰石）按一定的比例混合后，在流化床锅炉内经850-900℃燃烧固硫之后排出的固体废弃物，包括在烟道收集到的固硫灰和从炉底排出的固硫渣。由于在循环流化床锅炉中燃烧温度未达到煤形成液相的温度，所排出的固硫灰渣相对于在煤粉1300℃左右燃烧产生的废弃物——粉煤灰而言，其各方面性能都有较大差别。固硫灰渣通常呈疏松多孔状，故需水量远高于粉煤灰；固硫灰中的无定形sio2和a12o3使其具有火山灰活性，能够在石灰质激发剂的作用下发生水化反应生成c-s-h和c-a-h凝胶；固硫灰中的硫主要以ii-caso4的形式存在。ii-caso4难溶且水化缓慢，其水化产物钙矾石和二水石膏是固硫灰的主要膨胀源；固硫灰中的钙含量远高于粉煤灰，是固硫灰白硬性的重要来源。
为了更好地实现本发明，进一步地，所述硅酸盐水泥熟料的比表面积为300kg/m2~350kg/m2，固硫灰的比表面积为380kg/m2~430kg/m2。
为了更好地实现本发明，进一步地，所述硅酸盐水泥熟料的强度满足42.5强度等级水泥的要求。
为了更好地实现本发明，进一步地，其中so3的含量＜3.5%。
为了更好地实现本发明，进一步地，所述粉煤灰中cao含量＜10%，so3含量＜3%，f-cao含量＜1%。
为了更好地实现本发明，进一步地，所述石膏的比表面积为200~400m2/kg。
为了更好地实现本发明，进一步地，所述石膏为硬石膏、二水石膏、磷石膏和脱硫石膏中的至少一种。
为了更好地实现本发明，进一步地，所述激发剂为硫酸钾、氢氧化钠和水玻璃中的至少一种。
本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：
（1）本发明以工业废弃物固硫灰为主要原料，变废为宝，降低成本，使得经济效益高，与同类产品比较，更具有市场竞争力，同时，减少了环境污染，为固硫灰的利用开辟了一条新的途径；
（2）采用本发明，低热微膨胀水泥的制备只需要粉磨，不需煅烧，生产工艺简单，能耗较低，可以节省大量的能源；
（3）本发明产品制备工艺简单，容易操作，实用性强；利用发展循环经济，有效利用工业废渣，为固硫灰提供一个新的利用途径，为循环流化床燃煤技术的推广拓宽道路。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此，在不脱离本发明上述技术思想情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段，做出各种替换和变更，均应包括在本发明的范围内。为使本发明的目的、工艺条件及优点作用更加清楚明白，结合以下实施实例，对本发明作进一步详细说明。此处所描述的具体实施实例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1：
本实施例制备低微热膨胀硅酸盐水泥，按重量份计，包括以下组分：
粉煤灰：10份；固硫灰：20份；熟料70份；石膏1份；激发剂：0.2份；偏高岭土：7份。
将上述组分混合均匀，即得所需低微热膨胀硅酸盐水泥。该水泥的初凝时间为1小时30分钟，终凝时间为2小时55分钟，3天与28天的抗折强度分别为4.2mpa与8.6mpa，3天与28天的抗压强度分别为25mpa与48mpa，1天、7天与28天的线膨胀率分别为0.13%、0.17%与0.44%。
实施例2：
本实施例制备低微热膨胀硅酸盐水泥，按重量份计，包括以下组分：
粉煤灰：10份；固硫灰：25份；熟料65份；石膏0.5份；激发剂：0.3份；偏高岭土：10份。
将上述组分混合均匀，即得所需低微热膨胀硅酸盐水泥。该水泥的初凝时间为2小时5分钟，终凝时间为3小时40分钟，3天与28天的抗折强度分别为4.1mpa与9.9mpa，3天与28天的抗压强度分别为27mpa与53mpa，1天、7天与28天的线膨胀率分别为0.16%、0.22%与0.52%。
实施例3：
本实施例制备低微热膨胀硅酸盐水泥，按重量份计，包括以下组分：
将上述组分混合均匀，即得所需低微热膨胀硅酸盐水泥。该水泥的初凝时间为2小时55分钟，终凝时间为6小时10分钟，3天与28天的抗折强度分别为4.0mpa与8.9mpa，3天与28天的抗压强度分别为24mpa与53mpa，1天、7天与28天的线膨胀率分别为0.18%、0.25%与0.58%。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。
本发明公开了一种低微热膨胀硅酸盐水泥，按重量份计，包括以下组分：硅酸盐水泥熟料40~70份，固硫灰20~30份，粉煤灰10~30份，石膏0~3份，激发剂0.1~1份，偏高岭土5~15份。本发明以工业废弃物固硫灰为主要原料，变废为宝，降低成本，使得经济效益高，与同类产品比较，更具有市场竞争力，同时，减少了环境污染，为固硫灰的利用开辟了一条新的途径；低热微膨胀水泥的制备只需要粉磨，不需煅烧，生产工艺简单，能耗较低，可以节省大量的能源；制备工艺简单，容易操作，实用性强；利用发展循环经济，有效利用工业废渣，为固硫灰提供一个新的利用途径，为循环流化床燃煤技术的推广拓宽道路。