一种贝利特水泥及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及建筑材料技术领域，具体涉及一种贝利特水泥及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 传统硅酸盐水泥由四大矿物组成，分别是硅酸三钙（3Ca0 ? Si02，简写为C3S，又叫 阿利特）、硅酸二钙（2Ca0*Si02，简写为(：#，又叫贝利特）、铝酸三钙（3Ca0*Al 203，简写为 C3A)和铁铝酸四钙（4Ca0*Al20 3 *Fe203，简写SC4AF，又叫才利特），其中硅酸三钙是最主要 的构成矿物，含量为50~70%。传统硅酸盐水泥早期强度较高、水化放热量较大，制备时需 要高钙配料和较高的烧成温度（1450~1500°C )，且0)2排放量高，增加了能耗和环境污染。 以C2S为主要矿物的贝利特水泥，其C 2S含量为40~70%，具有水化放热低、后期强度增长 率大、制备过程中烧成温度低（1350°C )、0)2排放量低等特点，在水工大坝等重点工程广泛 应用。然而由于贝利特矿物水化活性低于阿利特，导致高贝利特水泥的早期强度较传统水 泥低，制约了其在通用水泥领域的应用。现有技术中提高贝利特水泥早期强度主要通过快 速冷却、化学活化和低温合成等途径来增加其水化反应活性，但这些手段效果并不理想。
[0003] 以硫铝酸钙为主要矿物的硫（铁）铝酸盐水泥因为优异的早强特性而在水泥制 品、低温施工、快速施工等领域有着广泛的应用。由于硫铝酸钙在早期就发挥出了全部的强 度，后期强度几乎不增进甚至有倒缩的趋势，而且硫铝酸钙水泥对养护要求较高，稍有不慎 极容易造成混凝土表面起砂，从而使混凝土吸水率增加，降低混凝土抗渗能力和耐久性。另 外，硫铝酸盐水泥的制备过程中需要用到高品位的铝质原材料，优质铝质原材料的缺乏和 成本问题也是制约硫铝酸盐水泥广泛应用的一个重要问题。
【发明内容】
[0004] 本发明提供一种贝利特水泥及其制备方法，该贝利特水泥具有优异的早期强度和 水化反应活性，其制备方法具有低钙低排放的优点。
[0005] 本发明提供了一种贝利特水泥，其水泥熟料包括以下重量配比的矿物组分：
[0006] 硅酸二钙：40%~70% ;
[0007] 硅酸三钙：10 %~40 % ;
[0008] 铁铝酸四钙：6%~15% ;
[0009] 无水硫铝酸钙：1 %~10% ;
[0010] 铝酸三钙：0%~8%;
[0011] 硫酸钙：0%~2%。
[0012] 作为优选，其中所述无水硫铝酸钙的化学式为3Ca0 ? 3A1203 ? CaS04，简写为 ;硫酸钙的化学式为CaS04，简写为cT
[0013] 作为优选，所述贝利特水泥熟料的游离氧化钙的重量百分含量不大于0. 5%，所述 贝利特水泥熟料的升重不小于l〇〇〇g/L。
[0014] 作为优选，所述贝利特水泥熟料的硫铝比为0. 15~0. 35,石灰饱和系数为0. 7~ 0. 8,硅率为2. 0~3. 5,铝率为0. 7~2. 0。
[0015] 作为优选，所述贝利特水泥的比表面积为350±20m2/Kg。
[0016] 另外，本发明还提供了一种贝利特水泥的制备方法，包括以下步骤：
[0017] 步骤1，根据所述贝利特水泥熟料的组成及其熟料的硫铝比、石灰饱和系数、硅率 和铝率四个率值选择生料组分和确定各生料组分的重量配比，所述贝利特水泥熟料包括以 下重量配比的矿物组分：
[0018]硅酸二钙：40%~70% ;
[0019] 硅酸三钙：10 %~40 %;
[0020] 铁铝酸四钙：6%~15%;
[0021] 无水硫铝酸钙：1 %~10 %;
[0022] 铝酸三钙：0%~8%;
[0023] 硫酸钙：0%~2%;
[0024] 所述贝利特水泥熟料的硫铝比为0. 15~0. 35,石灰饱和系数为0. 7~0. 8,硅率 为2. 0~3. 5,铝率为0. 7~2. 0;
[0025] 步骤2,将步骤1中配好的生料组分进行充分混合，然后粉磨成生料粉；
[0026] 步骤3,将所述生料粉先预热再经高温煅烧，冷却至常温，制得贝利特水泥熟料；
[0027] 步骤4,将所述贝利特水泥熟料与石膏共同粉磨，制得贝利特水泥。
[0028] 作为优选，所述生料粉的细度为80 ym方孔筛筛余不大于20%。
[0029] 作为优选，所述生料粉预热的温度为850~1000°C，所述煅烧温度为1300~ 1400°C，所述煅烧时间为20~60min，且煅烧过程中保证炉内或窑内处于氧化气氛。
[0030] 作为优选，所述石膏的用量满足制得的贝利特水泥中S03的重量百分含量为2%~
[0031] 作为优选，步骤4中所述贝利特水泥熟料与石膏共同经粉磨至比表面为 350±20m 2/Kg。
[0032] 所述生料组分的原材料均为工业原材料或者工业废渣，钙质原料可采用水泥生产 常用石灰石或较低品味的石灰石，铝质原料可采用粘土、粉煤灰、铝废石、高铝粉煤灰等，铁 质原料可以选用铁尾矿、硫酸渣、铜矿渣等，石膏可为天然二水石膏、工业副产品石膏如脱 硫石膏、磷石膏等。
[0033] 与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
[0034] 1、本发明制备的贝利特水泥在配料中加入少量石膏一方面引入少量无水硫铝酸 钙组分，另一方面引入部分硫，来同时增强该贝利特水泥的水化活性，从而增强其早期强 度，使其接近于普通硅酸盐水泥的强度。同时，该贝利特水泥熟料中无水硫铝酸钙矿物的含 量少可以使该贝利特水泥避免出现硫铝酸盐水泥后期强度倒缩和表面起砂的缺点。
[0035] 2、本发明制备的贝利特水泥主要以低钙的贝利特为主要矿物组分，具有普通贝利 特水泥的低钙低排放、高耐久性和对原材料品味要求低等特点。
[0036]3、本发明方法对原材料的品味要求低于传统硅酸盐生产，可以利用较低品味的石 灰石以及工业废渣资源，且其煅烧温度低于传统硅酸盐水泥，在生产过程中可使用部分劣 质的煤炭和替代燃料，具有显著的节约资源和能源的效果。
【具体实施方式】
[0037] 下面结合具体实施例对本发明作进一步详细描述，但不作为对本发明的限定。
[0038] 以下实施例中所述贝利特水泥熟料的硫铝比（Pm)、石灰饱和系数（KH)、硅率（SM) 和铝率（IM)四个率值的具体公式为：
【主权项】
1. 一种贝利特水泥，其特征在于，其水泥熟料包括以下重量配比的矿物组分： 硅酸二钙：40%~70% ; 硅酸三钙：1〇%~40% ; 铁铝酸四钙：6%~15% ; 无水硫铝酸钙：1%~10% ; 铝酸三钙：〇%~8% ; 硫酸钙：〇%~2%。
2. 根据权利要求1所述的贝利特水泥，其特征在于，其水泥熟料的游离氧化钙的重量 百分含量不大于〇. 5%，其水泥熟料的升重不小于1000g/L。
3. 根据权利要求1所述的贝利特水泥，其特征在于，其水泥熟料的硫铝比为0. 15~ 0. 35,石灰饱和系数为0. 7~0. 8,硅率为2. 0~3. 5,铝率为0. 7~2. 0。
4. 根据权利要求1所述的贝利特水泥，其特征在于，该水泥的比表面积为350±20mV Kgo
5. -种贝利特水泥的制备方法，其特征在于，包括以下步骤： 步骤1，根据所述贝利特水泥熟料的组成及其熟料的硫铝比、石灰饱和系数、硅率和铝 率四个率值选择生料组分和确定各生料组分的重量配比，所述贝利特水泥熟料包括以下重 量配比的矿物组分： 硅酸二钙：40%~70% ; 硅酸三钙：1〇%~40% ; 铁铝酸四钙：6%~15% ; 无水硫铝酸钙：1%~10% ; 铝酸三钙：〇%~8% ; 硫酸钙：〇%~2% ; 所述贝利特水泥熟料的硫铝比为〇. 15~0. 35,石灰饱和系数为0. 7~0. 8,硅率为 2. 0~3. 5,铝率为0? 7~2. 0 ; 步骤2,将步骤1中配好的生料组分进行充分混合，然后粉磨成生料粉； 步骤3,将所述生料粉先预热再经高温煅烧，冷却至常温，制得贝利特水泥熟料； 步骤4,将所述贝利特水泥熟料与石膏共同粉磨，制得贝利特水泥。
6. 根据权利要求5所述的贝利特水泥的制备方法，其特征在于，所述生料粉的细度为 80ym方孔筛筛余不大于20%。
7. 根据权利要求5所述的贝利特水泥的制备方法，其特征在于，所述生料粉预热的温 度为850~KKKTC，所述煅烧温度为1300~1400°C，所述煅烧时间为20~60min，且煅烧 过程中保证炉内或窑内处于氧化气氛。
8. 根据权利要求5所述的贝利特水泥的制备方法，其特征在于，所述石膏的用量满足 制得的贝利特水泥中SO3的重量百分含量为2%~5%。
9. 根据权利要求5所述的贝利特水泥的制备方法，其特征在于，步骤4中所述贝利特水 泥熟料与石膏共同经粉磨至比表面为350 ± 20m2/Kg。
【专利摘要】本发明公开了一种贝利特水泥及其制备方法，该贝利特水泥熟料包括以下重量配比的矿物组分：硅酸二钙：40～70％，硅酸三钙：10～40％，铁铝酸四钙：6～15％，无水硫铝酸钙：1～10％，铝酸三钙：0～8％，硫酸钙：0～2％。本发明在贝利特水泥熟料中引入少量的无水硫铝酸钙矿物，在不改变贝利特水泥低钙、低能耗、对原材料品味要求低等优势的基础上，大幅度提高贝利特水泥的早期强度，接近普通水泥，且利用较低品味的石灰石以及工业废渣资源，具有显著的节约资源和能源的效果。
【IPC分类】C04B11-30, C04B7-32
【公开号】CN104788032
【申请号】CN201510166198
【发明人】王敏, 汪智勇, 文寨军, 王晶
【申请人】中国建筑材料科学研究总院
【公开日】2015年7月22日
【申请日】2015年4月9日