早强高强利废的水泥 【技术领域】
本发明涉及建筑水泥。
背景技术
长期以来，人们所使用的硅酸盐水泥为人类的建筑事业作出了重大贡献。在科学与技术飞速发展的今天，未来的建筑业向高层次、大跨度的方向发展，对于建筑结构型的水泥基材提出了更高的强度和耐久性的要求，然而硅酸盐水泥的强度和耐久性难以满足现代化建筑业的高要求。近几十年来，世界各国的水泥研究工作者虽经艰苦努力，并未能使硅酸盐水泥的性能有较大幅度的提高，因为硅酸盐水泥含有三大有害物质：(1)游离子氧化钙；(2)氧化镁；(3)三氧化硫，同时，硅酸盐水泥的水化产物Ca(OH)2易与CO2、SO3反应而产生腐蚀，而水化碳酸钙及水化硫酸钙的形成和相变容易诱发破坏作用，而且这些产物的溶解度较高，导致水泥的耐久性不好，也可以说硅酸盐水泥的潜力在极大程度上已耗尽。为了提高混凝土的强度，水泥研究工作者不得不寻求其它出路，于是出现了新型有机胶结材混凝土和有机无机复合胶结材混凝土，这些混凝土不但价格昂贵，而且施工工艺也较复杂，尤其是其性能并未能满足六大指标的要求。
【发明内容】
本发明的目地在于针对硅酸盐水泥的性能在某些建筑领域还难以满足工程需求的问题，提供一种六大指标能达到高性能而且节能利废的早强高强利废的水泥。
本发明的目的是这样实现的：本发明包括工业矿渣、碱金属激发剂和缓凝剂，碱金属激发剂的重量为工业矿渣的40-70％，缓凝剂的重量为工业矿渣的0-25％；所述工业矿渣中有40-100％重量百分含量的高炉水淬矿渣，其余为经煅烧以后具有活性的灰和渣；所述碱金属激发剂的组成为，SiO23-9％、Na2O2-8％、H2O83-95％；所述缓凝剂为氟化钾，缓凝剂可以与工业矿渣混磨，也可以外掺。
本发明中工业矿渣的基材是高炉水淬矿渣，当工业矿渣采用100％的高炉水淬矿渣时水泥的性能最好，为了利废可以掺入其它废弃的炉渣、钢渣作为细骨料，使用效果很好。前述高炉水淬矿渣的化学成份中：碱性系数(CaO+MgO)/(SiO2+Al2O3)≥0.6，活性系数：Al2O3/SiO2≥0.25。
如果用于生产特快硬早强型水泥，本发明中缓凝剂的用量为工业矿渣重量的0％，即水泥中不加缓凝剂；而缓凝剂的常用量为工业矿渣重量的3.5-15％。
本发明中工业矿渣的研磨细度比表面积一般为300-400m2/kg。
本发明中缓凝剂的研磨细度比表面积一般为300-400m2/kg。
本发明水泥的生产工艺为一磨。
本发明的技术效果详述如下：
1.本发明节能、利废，把多种暂未利用的工业废渣有效地利用起来：
我国工业废渣累计堆放已达65亿吨之多，与世界发达国家利用工业废渣的差距还很大，虽然这些废弃的工业渣活性很差或无活性，但掺入水淬矿渣内作为细骨料使用效果很好，如攀枝花钢厂的炼铁、炼钢渣由于含钛量过高，未被硅酸盐水泥使用，但用于本发明中经试验用碱激发后强度仍可达到70Mpa左右，变废为宝已成现实。
2.本发明在早强、高强、高抗渗、高抗冻、低水化热、抗化学腐蚀等六大指标上达到了优异的性能：
本发明的水泥一天的抗压强度高达72Mpa，二十八天抗压强度高达125Mpa；抗折强度一天高达7Mpa，二十八天高达12Mpa；抗渗性能大于4Mpa；抗冻性能高达900次冻融循环；抗化学腐蚀，在2％的MgSO4溶液中浸泡一年，强度未下降，氯离子抗蚀系数K＞1，氯离子扩散系数(D×109(cm2·s-1))，比525硅酸盐水泥小一个数量级；水化热三天30Kj/kg。六年胶砂试验检测结果如下：(试验方法为GB177-85) 抗折强度MPa 抗压强度MPa 一天 7.70 57.60 三天 8.10 82.10 二十八天 8.51 118.16 一年 8.80 125.10 六年 9.03 133.30
以上数据足以说明本发明水泥早强、高强以及质量的稳定性和耐久性，因此适用于工业建筑、交通建筑、水工建筑、海洋建筑、军事工程以及民用建筑的防水、防渗、防腐工程。我国公路交通路面大部分是水泥混凝土路面，近几年来公路交通事业迅猛发展，高等级、次高等级公路长达近五万公里，水泥路面的使用寿命一般可达三十年以上，近年来发现，新建路面出现过早损坏，在六、七十年代修建的水泥路面，现已接近或超过使用年限需要不同程度的修补，用普通水泥修补路面，由于普通水泥强度增长慢、养护期长，一旦进行路面修补，需中断交通时间较长，不仅影响经济效益，也引发因中断交通而产生的社会问题，严重的还影响投资环境，而采用本发明的早强特快硬型水泥快速修补水泥混凝土路面，可以做到当天破路面、当天施工、当天通车，这样减少车辆阻塞，提高水泥混凝土路面的修补技术，改善投资环境，不仅具有好的经济效益，也获得好的社会效益。总之，可以利用本发明水泥的多种特殊性能开发出系列产品来满足市场的需求。
3.本发明与普通硅酸盐水泥相比，具有生产工艺简单、环保、质量好的优点：
硅酸盐水泥的生产工艺是“两磨一烧”，一次生料磨，一次入窑煅烧，在煅烧过程中，向大气排放灰尘和温室效应气体CO2，污染大气层；本发明的水泥只需“一磨”，减少“一磨一烧”，大幅度节约能源约70％，降低大气污染，没有温室效应气体CO2向大气层排放，保护了大气臭氧层。
在生产原材料与水泥质量方面：(1)硅酸盐水泥是石灰石作主要原材料，煅烧的熟料中含有游离氧化钙，所谓游离氧化钙就是不定型-破坏水泥结构，游离氧化钙在国家水泥标准中严格控制在1％以下，本发明的水泥不用熟料，不含有游离氧化钙；(2)硅酸盐水泥熟料中含有氧化镁，氧化镁在国家水泥标准中控制在5％以下，熟料中的氧化镁是以方镁石分子结构存在于熟料之中，而本发明的水泥中氧化镁是以方柱石分子结构存在于矿渣之中，不含有方镁石分子结构的氧化镁；(3)硅酸盐水泥加入生石膏作缓凝剂，石膏含有三氧化硫，三氧化硫在国家水泥标准中控制在3.5％以下，而本发明的水泥不用石膏作缓凝剂，而是用无机水化物作缓凝剂，不含Cl-、SO42-；(4)4硅酸盐水泥最高标号725#，而大量生产的是425#和525#，水泥结构随使用时间的延长而降低，而本发明的水泥最高可达1125#，大量生产的是625#－825#，水泥结构随使用时间的延长各项技术性能都有不同程度的增长。
以下结合实施例对本发明作进一步说明。
【具体实施方式】
实施例一、二、四的水泥由A、B、C三个组分组成，A组分为工业矿渣，为100％的宝钢矿渣，研磨矿渣细度，比表面积为390m2/kg，矿渣中含有CaO 39.65％、SiO2 33.48％、Al2O3 16.09％、MgO 8.19％、MnO 0.89％、Fe2O3 1.40，其余为杂质；B组分为碱金属激发剂，其组成为，SiO2 5.46％、Na2O 4.48％、H2O 90.06％；C组分为缓凝剂氟化钾，磨细后比表面积为350m2/kg。
实施例三中A组分工业矿渣中50％重量为宝钢矿渣，50％重量为粉煤灰，其B组分的组成和C组分的组成与实施一相同。
实施例一至四中A、B、C三个组分在水泥中采用不同的含量，从而对水泥砂浆的强度产生影响，见下表：
本发明中B组分和C组分在水泥中的含量可根据不同的用途及情况来确定，如用于坡道施工时，其B组分的用量可采用A组分重量的40-50％；当用于泵送混凝土时，则B组分的用量可采用A组分重量的60-70％；当用于远距离运输混凝土或砂浆时，或在某些特殊情况时，C组分的用量可采用A组分重量的10-15％。