一种抗硫酸盐硅酸盐水泥及其制备方法.pdf

一种抗硫酸盐硅酸盐水泥及其制备方法，涉及建筑材料领域，包括以下质量百分比的各个组分：（1）硅酸盐水泥熟料45.0%-60.0%；（2）煅烧高岭土5.0%-10.0%；（3）钨尾矿15.0%-25.0%；（4）铬渣5.0%-15.0%；（5）化铁炉渣10.0%-20.0%；（6）石膏2.5%-5.0%。该抗硫酸盐硅酸盐水泥的制备方法，包括（1）备料；（2）粉碎；（3）粉磨。因此，本发明提供的抗硫酸盐硅酸盐水泥性质稳定，质量均一，具体有早期强度大，后期强度稳定和良好的抗硫酸盐的作用。

1.  一种抗硫酸盐硅酸盐水泥，其特征在于，包括以下质量百分比的各个组分：
（1）硅酸盐水泥熟料45.0%-60.0%；
（2）煅烧高岭土5.0%-10.0%；
（3）钨尾矿15.0%-25.0%；
（4）铬渣5.0%-15.0%；
（5）化铁炉渣10.0%-20.0%；
（6）石膏2.5%-5.0%。

2.  根据权利要求1所述的抗硫酸盐硅酸盐水泥，其特征在于：所述钨尾矿中二氧化硅的含量为75-83%，氧化铝的含量为4-7%。

3.  根据权利要求1所述的抗硫酸盐硅酸盐水泥，其特征在于：所述石膏为脱硫石膏。

4.  根据权利要求1所述的抗硫酸盐硅酸盐水泥，其特征在于：所述石膏的质量百分比为2.8%-4.3%。

5.  一种根据权利要求1所述的抗硫酸盐硅酸盐水泥的制备方法，其特征在于，制备步骤如下：
（1）备料：根据各个组分的质量含量准确称取各个组分；
（2）粉碎：将钨尾矿、铬渣和化铁炉渣进行粉碎处理，至粉体的平均粒径为0.2-2mm；
（3）粉磨：将各个组分按照质量百分比混合在一起进行粉磨，至平均粒径为75-100um，即得到抗硫酸盐硅酸盐水泥。

6.  根据权利要求5所述的抗硫酸盐硅酸盐水泥的制备方法，其特征在于：步骤（2）中粉体的平均粒径为0.2mm。

一种抗硫酸盐硅酸盐水泥及其制备方法
技术领域
本发明属于建筑材料领域，特别涉及一种抗硫酸盐硅酸盐水泥及该水泥的制备方法。
背景技术
抗硫酸盐硅酸盐水泥，是以硅酸盐水泥熟料为主料，加入混合料和适量石膏，磨细制成的具有抵抗浓度硫酸根离子侵蚀的水硬性胶凝材料。一般用于收到硫酸盐侵蚀的隧道、涵洞、下水道、海港、桥梁等工程。按其抗硫酸盐侵蚀程度分为中抗硫酸盐硅酸盐水泥和高抗硫酸盐硅酸盐水泥两类。
申请号为03157396 的专利文献“新型高抗硫水泥”，公开了一种抗硫酸盐硅酸盐水泥，由普通硅酸盐熟料20-70，石膏类3-10，微膨胀组分0-10，功能性矿物掺合料20-70以及助磨剂0-2按重量份混合而成，其中，所述矿物掺合料为硅灰、粉煤灰、粒化高炉矿渣、炉渣、钢渣、粒化高炉磷渣、石灰石、窑灰或其他火山灰质混合材料。由此可知，该抗硫酸盐硅酸盐水泥利用了多种矿渣和工业废料，成本较低，且该水泥的后期抗压强度较高。不足之处在于，水泥中C₃A和C₃S含量较高，水泥的抗硫酸性能较差，并不理想。
申请号为201210111869.4的专利文献“低碱抗硫型道路硅酸盐水泥及其生产方法”，公开了一种抗硫酸盐硅酸盐水泥，以低碱含量的优质石灰石、砂岩、钢铁粉为原料，按低碱钢铁粉4％-8％、低碱石灰石80％-82％、低碱砂岩12％-14％配料，生产出熟料；然后将熟料与低碱天然石膏按一定比例粉磨制成抗硫型低碱硅酸盐道路水泥。由此可知，该技术方案先利用低碱含量的优质石灰石、砂岩、钢铁粉按照比例配料生产低碱、抗硫型道路硅酸盐水泥熟料，在将熟料与石膏细化制备成水泥，由于组分的限制，其C₃A和C₃S含量较低，早起强度受到影响，且由于C₂S和C₄AF的含量也较低，故其抗硫酸性能较为一般。
发明内容                                                                                                                              
本发明解决的技术问题：针对上述不足，克服现有技术的缺陷，本发明的目的是提供一种抗硫酸盐硅酸盐水泥及其制备方法。
本发明的技术方案：一种抗硫酸盐硅酸盐水泥，包括以下质量百分比的各个组分：
（1）硅酸盐水泥熟料45.0%-60.0%；
（2）煅烧高岭土5.0%-10.0%；
（3）钨尾矿15.0%-25.0%；
（4）铬渣5.0%-15.0%；
（5）化铁炉渣10.0%-20.0%；
（6）石膏2.5%-5.0%。
作为优选，所述钨尾矿中二氧化硅的含量为75-83%，氧化铝的含量为4-7%。
作为优选，所述石膏为脱硫石膏。
作为优选，所述石膏的质量百分比为2.8%-4.3%。
一种抗硫酸盐硅酸盐水泥的制备方法，制备步骤如下：
（1）备料：根据各个组分的质量含量准确称取各个组分；
（2）粉碎：将钨尾矿、铬渣和化铁炉渣进行粉碎处理，至粉体的平均粒径为0.2-2mm；
（3）粉磨：将各个组分按照质量百分比混合在一起进行粉磨，至平均粒径为75-100um，即得到抗硫酸盐硅酸盐水泥。
作为优选，步骤（2）中粉体的平均粒径为0.2mm。
有益效果：本发明提供的抗硫酸盐硅酸盐水泥，是一种高抗硫酸盐硅酸盐水泥，为达到良好的强度性能和抗硫酸根离子的侵蚀作用，本发明采用了两种模式。第一，是加入煅烧高岭土，煅烧高岭土不仅能够提高水泥的强度，而且具有一定的防止硫酸根粒子侵蚀的作用；第二，加入钨尾矿、铬渣和化铁炉渣，不仅有利于废弃物的重新利用，而且能够提高水泥的前期强度。通过两种模式的作用，形成了的水硬性凝胶材料，克服了水泥在凝结过程前期的强度较低的现象，而且显著提高了抗硫酸根离子的侵蚀的性能，因此，本发明提供的抗硫酸盐硅酸盐水泥具体有早期强度大，后期强度稳定和良好的抗硫酸盐的作用。
本发明提供的抗硫酸盐硅酸盐水泥的制备方法，是采用初步粉碎和混合粉磨的工艺，制备的水泥粉末粒度较小，比表面积较大，性能稳定。
具体实施方式
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解， 这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。
实施例 1：
一种抗硫酸盐硅酸盐水泥，包括以下质量百分比的各个组分：
（1）硅酸盐水泥熟料45.0%；
（2）煅烧高岭土10.0%；
（3）钨尾矿20.0%，其中钨尾矿的主要成分为SiO₂ 82.7%；Al₂O₃ 4.6%；CaO 2.2%；Fe₂O₅ 1.4%；
（4）铬渣10.0%；
（5）化铁炉渣10.0%；
（6）脱硫石膏5.0%。
根据本发明提供的制备方法制备抗硫酸盐硅酸盐水泥，制备步骤如下：
（1）备料：根据各个组分的质量含量准确称取各个组分；
（2）粉碎：将钨尾矿、铬渣和化铁炉渣进行粉碎处理，至粉体的平均粒径为0.2mm；
（3）粉磨：将各个组分按照质量百分比混合在一起进行粉磨，至平均粒径为100um，即得到抗硫酸盐硅酸盐水泥。
实施例 2：
一种抗硫酸盐硅酸盐水泥，包括以下质量百分比的各个组分：
（1）硅酸盐水泥熟料60.0%；
（2）煅烧高岭土5.0%；
（3）钨尾矿15.0%，其中钨尾矿的主要成分为SiO₂ 82.7%；Al₂O₃ 4.6%；CaO 2.2%；Fe₂O₅ 1.4%；
（4）铬渣5.0%；
（5）化铁炉渣10.0%；
（6）脱硫石膏5.0%。
根据本发明提供的制备方法制备抗硫酸盐硅酸盐水泥，制备步骤如下：
（1）备料：根据各个组分的质量含量准确称取各个组分；
（2）粉碎：将钨尾矿、铬渣和化铁炉渣进行粉碎处理，至粉体的平均粒径为0.2mm；
（3）粉磨：将各个组分按照质量百分比混合在一起进行粉磨，至平均粒径为100um，即得到抗硫酸盐硅酸盐水泥。
实施例 3：
一种抗硫酸盐硅酸盐水泥，包括以下质量百分比的各个组分：
（1）硅酸盐水泥熟料50.0%；
（2）煅烧高岭土8.0%；
（3）钨尾矿18.0%，其中钨尾矿的主要成分为SiO₂ 82.7%；Al₂O₃ 4.6%；CaO 2.2%；Fe₂O₅ 1.4%；
（4）铬渣10.0%；
（5）化铁炉渣10.0%%；
（6）脱硫石膏4.0%。
根据本发明提供的制备方法制备抗硫酸盐硅酸盐水泥，制备步骤如下：
（1）备料：根据各个组分的质量含量准确称取各个组分；
（2）粉碎：将钨尾矿、铬渣和化铁炉渣进行粉碎处理，至粉体的平均粒径为0.2mm；
（3）粉磨：将各个组分按照质量百分比混合在一起进行粉磨，至平均粒径为100um，即得到抗硫酸盐硅酸盐水泥。
实施例4：
一种抗硫酸盐硅酸盐水泥，包括以下质量百分比的各个组分：
（1）硅酸盐水泥熟料45.0%；
（2）煅烧高岭土8.0%；
（3）钨尾矿18.0%，其中钨尾矿的主要成分为SiO₂ 82.7%；Al₂O₃ 4.6%；CaO 2.2%；Fe₂O₅ 1.4%；
（4）铬渣9.0%；
（5）化铁炉渣16.0%；
（6）脱硫石膏4.0%。
根据本发明提供的制备方法制备抗硫酸盐硅酸盐水泥，制备步骤如下：
（1）备料：根据各个组分的质量含量准确称取各个组分；
（2）粉碎：将钨尾矿、铬渣和化铁炉渣进行粉碎处理，至粉体的平均粒径为0.2mm；
（3）粉磨：将各个组分按照质量百分比混合在一起进行粉磨，至平均粒径为90um，即得到抗硫酸盐硅酸盐水泥。
实施例5：
一种抗硫酸盐硅酸盐水泥，包括以下质量百分比的各个组分：
（1）硅酸盐水泥熟料50.0%；
（2）煅烧高岭土10.0%；
（3）钨尾矿16.0%，其中钨尾矿的主要成分为SiO₂ 82.7%；Al₂O₃ 4.6%；CaO 2.2%；Fe₂O₅ 1.4%；
（4）铬渣8.0%；
（5）化铁炉渣12.0%；
（6）脱硫石膏4.0%。
根据本发明提供的制备方法制备抗硫酸盐硅酸盐水泥，制备步骤如下：
（1）备料：根据各个组分的质量含量准确称取各个组分；
（2）粉碎：将钨尾矿、铬渣和化铁炉渣进行粉碎处理，至粉体的平均粒径为0.2mm；
（3）粉磨：将各个组分按照质量百分比混合在一起进行粉磨，至平均粒径为75um，即得到抗硫酸盐硅酸盐水泥。
将上述具体实施方式提供的抗硫酸盐硅酸盐水泥作为实验组；根据申请号为03157396 的专利文献“新型高抗硫水泥”公开的技术方案制备抗硫酸盐硅酸盐水泥，为对照组；将实验组和对照组分别进行性能测试。
（1）凝结时间
对实施例1-5和对照组的抗硫酸盐硅酸盐水泥进行水泥凝结时间测试，结果如下表1所示：
表1 抗硫酸盐硅酸盐水泥的凝结时间测定（单位：min）

由表可知，在初凝时间上，实施例1-5和对照组，无明显差异；在终凝时间上，对照组长于实施例1-5，其中实施例3的终凝时间最短。在初凝和终凝时间间隔中，实施例1-5的间隔短于对照组，其中实施例3的间隔最短。
（2）抗压性能
测定实施例1-5和对照组的抗压性能，结果如表2所示：
表2 抗硫酸盐硅酸盐水泥抗压性能测试（单位：MPa）

由上表可知，在7d和28d抗压强度性能上，实施例1-5均显著高于对照组，其中实施例4的抗压性能最优。
（3）抗硫酸盐侵蚀测试
将实施例1-5和对照组进行抗硫酸盐侵蚀测试，制作2cm×2cm×10cm的水泥样板，放入3%Na₂SO₄溶液中浸泡，观察计算样板的线性膨胀率，结果如表3所示：
表3 抗硫酸盐硅酸盐水泥抗硫酸亚侵蚀性能测试（单位：%）

由上表可知，在试验进行到3个月时，实施例1-5的线膨胀率均低于0.1，对照组高达0.68，显著高于实施例1-5，其中实施例3-5的线膨胀最低；在进行到6个月时，实施例1-5的线膨胀升高，但均低于0.15，处于优良水平，对照组达到3.64，显著高于实施例1-5。
综上所述，本发明提供的抗硫酸盐硅酸盐水泥，具有优良的抗压性能和抗硫酸盐侵蚀性能。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。