CN107986649B - 快凝硬性水泥及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种快凝硬性水泥及其制备方法和应用，该快凝硬性水泥由以下百分比原料制成：Al2O3 56～62%，CaO 37～43%，SiO2 0.01～0.5%，Fe2O3 0.01～0.5%。该快凝硬性水泥的制备方法具体步骤为：（1）将各配比的原料高速搅拌，至混合均匀，即为生料；（2）将所述生料缓慢投放在电弧炉内，升温至1600℃；（3）喷吹高压空气快速冷却，得熟料；（4）将所述熟料破碎；（5）分选得细粉，即成。所述的快凝硬性水泥在建材中的应用。本发明的快凝硬性水泥成本低，工序简单，操作便捷，在自然通风、外循环水接包、高压风喷吹冷却时均能够快速凝结，解决了混凝土冬季施工难的问题。
Description
技术领域
本发明涉及建筑材料技术领域，具体涉及一种快凝硬性水泥及其制备方法和应用。
背景技术
混凝土的强度是由水泥和水之间的水化反应，进而生成胶体复合物粘结钢筋和砂石。水化反应最基本的要求是有水和合适的温度，并且水化的速率随着温度下降而下降，当水低于0℃时，水开始膨胀，对混凝土结构会造成一定的损害，当温度继续下降时，混凝土中的水分开始了液相向固相的转变，可以参与水泥水化作用的水分相对变少，水泥中的水化作用降低，水泥的强度增长程度也相应降低，如果温度继续向低温方向发展，则会使商品混凝土中的水分完全转化为冰，水化作用趋于停止，水泥的强度也就不会增加。
传统的纯铝酸钙水泥在冬季使用时，由于温度非常低，水化反应慢，导致脱模时间长以及强度发挥慢等，造成很多水泥，钢铁行业在冬季无法施工的难题。
为解决以上问题，施工开始之前，在基坑或基槽搭设挡风墙，一般采用钢管脚手架和篷布搭设；冬季施工时，混凝土采用蓄热并掺和外加剂、上部覆盖的方法养护，同时搭设挡风墙围护，覆盖采用铺一层聚氯乙烯薄膜保湿，然后覆盖棉毡和草袋保湿，同时要注意围护严密、不透风，并绑扎牢固。此外，水泥使用前要运入暖棚存放，混凝土组成材料加热温度要根据需要混凝土拌和物的最终温度计算确定，并控制在35℃以内。
以上方法保证了水泥冬季施工的质量，然而成本高、工序复杂、操作繁琐。
因此，迫切需要一种成本低、操作简单便捷，能够快速凝固并保证强度的水泥。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种快凝硬性水泥及其制备方法和应用。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
设计一种快凝硬性水泥，由以下百分比原料制成：Al2O3 56～62%，CaO 37～43%，SiO2 0.01～0.5%，Fe2O3 0.01～0.5%。
述的快凝硬性水泥的制备方法，具体步骤如下：
（1）将权利要求1中各配比的原料高速搅拌，至混合均匀，即为生料；
（2）将所述生料缓慢投放在电弧炉内，升温至1600℃；
（3）喷吹高压空气快速冷却，得熟料；
（4）将所述熟料破碎；
（5）分选得细粉，即成。
优选的，在步骤（2）中，所述升温时使用的电压为120V，电流为4000～4500A。
优选的，在步骤（3）中，所述高压空气的压力为0.3～0.5Mpa。
优选的，在步骤（4）中，所述破碎的颗粒大小小于2mm。
优选的，在步骤（5）中，所述细粉的比表面积为4500～5500cm/g2。
所述的快凝硬性水泥在建材中的应用。
与现有技术相比，本发明的有益技术效果在于：
1.本发明的快凝硬性水泥在自然通风、外循环水接包、高压风喷吹冷却时均能够快速凝结，解决了混凝土冬季施工难的问题。
2.本发明的快凝硬性水泥通过铝钙比例的调整，形成了具有快速凝结的C12A7物相。
3.本发明通过多种方式的冷却速度实验，研究了对快凝硬性水泥的最终影响，确定了最佳的冷却方式和生产方式。
4.本发明的快凝硬性水泥融化温度在1600度，具有良好的高温化学稳定性，其应用领域十分广泛。
5.本发明的快凝硬性水泥成本低，工序简单，操作便捷。
具体实施方式
下面结合实施例来说明本发明的具体实施方式，但以下实施例只是用来详细说明本发明，并不以任何方式限制本发明的范围。
实施例1：一种快凝硬性水泥
该快凝硬性水泥以百分比计，由以下原料组成：Al2O3 56%，CaO 43%，SiO2 0.5%，Fe2O3 0.5%。
实施例2：一种快凝硬性水泥
该快凝硬性水泥以百分比计，由以下原料组成：Al2O3 62%，CaO 37%，SiO2 0.5%，Fe2O3 0.5%。
实施例3：一种快凝硬性水泥
该快凝硬性水泥以百分比计，由以下原料组成：Al2O3 58%，CaO 41.49%，SiO20.01%，Fe2O3 0.5%。
实施例4：一种快凝硬性水泥
该快凝硬性水泥以百分比计，由以下原料组成：Al2O3 60.49%，CaO 39%，SiO20.5%，Fe2O3 0.01%。
实施例5：电熔法制备快凝硬性水泥
采用电熔法生产，详细生产工艺如下：
（1）将实施例1中各配比的原料放入高速搅拌机内，以每分钟转速不低于3000转的速度混合20min，直至混合均匀，即为生料；
（2）将混合好的生料缓慢投放在电弧炉内，用120V电压，4000～4500A电流，使其温度达到1600℃后，慢慢融化生料；
（3）喷吹压力为0.3～0.5Mpa的高压空气快速冷却，得到具有非结晶形态的熟料；
（4）将冷却后的熟料在颚式破碎机和对辊机内联合破碎到颗粒大小在2mm以下，再用连续式球磨机研磨和分级机分选得到比表面积 4500～5500cm/g2左右的细粉，即得。
实施例6：快凝硬性水泥冷却方式和生产方式的检测
凝结时间试验方法：
试件在湿气养护箱中养护至加水后30min时进行第一次测定。测定时，从湿气养护箱中取出试模放在试针下，降低试针与水泥净浆表面接触。拧紧螺丝1s～2s后，突然放松，试针垂直自由地沉入水泥净浆。观察试针停止下沉后释放试针30s时的指针读数。临近初凝时间每间隔5min测定一次，当试针沉至距底板4mm±1mm时为水泥达到初凝状态。初凝时间测定完后立即将试模连同浆体以平移方式从玻璃板下翻转180度。放入养护箱继续养护。临近终凝时每隔15min测定一次，当试针沉入0.5mm时，即环形附件开始不能在试件上留下痕迹时，为水泥达到终凝状态。
采用多种方式的冷却速度实验，研究对实施例5所制快凝硬性水泥凝结时间影响，以确定最佳的冷却方式和生产方式。
检测结果如表1所示：
表1快凝硬性水泥冷却方式和生产方式的检测
检测结果显示，快凝硬性水泥的最佳冷却方式为高压喷吹冷却，最佳生产方式为颗粒状。
实施例7：快凝硬性水泥物相检测
采用X射线衍射物相，检测调整铝钙比例对形成了具有快速凝结的C12A7物相的百分比含量及凝结时间的影响。
非晶态C12A7由于其内部质点呈无规律排列，杂乱无章，没有一定的几何外形，所以具有更高的、亚稳态化学能，具有较快的水化速率。少量的存在能够加速水泥的凝结硬化。
凝结时间试验方法同实施例6。
检测结果如表2所示：
表2快凝硬性水泥物相检测
检测结果显示，快凝硬性水泥的原料为Al2O3 58%，CaO 41.49%，SiO2 0.01%，Fe2O30.5%时，C12A7物相含量最高，凝结时间最短。
上面结合实施例对本发明作了详细的说明，但是，所属技术领域的技术人员能够理解，在不脱离本发明宗旨的前提下，还可以对上述实施例中的各个具体参数进行变更，形成多个具体的实施例，均为本发明的常见变化范围，在此不再一一详述。
Claims (6)
1.一种快凝硬性水泥，其特征在于，由以下百分比原料制成：Al2O3 56～62%，CaO 37～43%，SiO2 0.01～0.5%，Fe2O3 0.01～0.5%；
所述快凝硬性水泥的制备方法具体步骤如下：
（1）将各配比的所述原料高速搅拌，至混合均匀，即为生料；
（2）将所述生料缓慢投放在电弧炉内，升温至1600℃；
（3）喷吹高压空气快速冷却，得熟料；
（4）将所述熟料破碎；
（5）分选得细粉，即成。
2.根据权利要求1所述的快凝硬性水泥，其特征在于，在步骤（2）中，所述升温时使用的电压为120V，电流为4000～4500A。
3.根据权利要求1所述的快凝硬性水泥，其特征在于，在步骤（3）中，所述高压空气的压力为0.3～0.5Mpa。
4.根据权利要求1所述的快凝硬性水泥，其特征在于，在步骤（4）中，所述破碎的颗粒大小小于2mm。
5.根据权利要求1所述的快凝硬性水泥，其特征在于，在步骤（5）中，所述细粉的比表面积为4500～5500cm/g2。
6.权利要求1所述的快凝硬性水泥在建材中的应用。
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