專利名稱：高級道路用水泥及其制造方法
技術領域：
本發明是一種舖筑高級道路用的水泥及制造方法。
公路路面在自然條件下經受冷熱干濕的交替影響，并經受上百噸重車輛的動荷載的頻繁作用，對水泥和混凝土的抗折、抗壓強度以及抗磨擦，抗干縮，抗氣候影響性能要求很高，尤其用于高速公路，飛機場等地方，要求更嚴格，是目前急待解決的難題，對此種問題國內外都尚未得到理想的解決方案。
目前國內外對道路水泥的質量要求可參閱以下性能要求
耐磨性水泥耐磨性是以磨耗率來表示，對道路水泥磨耗率的要求比一般水泥要嚴格，一般要求1.0%以下。
干縮性作為道路用水泥，其干縮率愈小愈好，以減小路面裂縫。
因道路水泥熟料的礦物組成明顯不同于普通熟料，在迴轉窯上煅燒時出現窯皮難掛、易掉、熟料結塊大，燒成帶短，窯內煅燒狀態變化大等現象，給生產帶來一定困難，因此，用迴轉窯生產道路水泥，窯的產量要降低5～10%，燒成帶耐火磚壽命要縮短。
目前國內采用機立窯燒道路水泥，由于立窯條件所限，水泥產質量遠不能滿足高速公路的要求。
本發明的任務是設計一種與傳統道路水泥礦物組成完全不同的道路水泥組成，其生產方法也與傳統的道路水泥不同，從而解決了以迴轉窯生產道路水泥所難解決的問題，并能降低燒成溫度，節省能源，還可摻加混合材降低成本，其性能還要優于同類產品，可以生產普通硅酸鹽水泥增產5～15%。
本發明是在CaO-SiO2-Fe2O3-Al2O3系統中引入F-，SO3離子，并對F-、SO3、Al2O3等關鍵成分進行綜合控制，配成生料，采用迴轉窯或立波爾窯生產，在1250℃～1350℃的溫度下煅燒，控制窯中氣氛為氧化氣氛，煅燒成具有下列化學成分的水泥熟料CaO＝60～65%SiO2＝18～20%Al2O3＝6.5～9.0%Fe2O3＝2.5～4.5%SO3＝3.5～6.5%F-＝0.1～0.4%其礦組成如下C3S＝40～68%C2S＝6～30%C4A3S＝5～18%C4AF＝8～15%燒成熟料容重為1300±50克/立升。游離石灰控制在1.5%以下;磨制水泥時可加入10～40%的混合材，粉磨細度為比表面積大于3500cm2/克，石膏加入量控制M量為1.0～3.5，根據混合材加入量的多少，可以磨制成各種不同標號的道路水泥。
本發明高級道路水泥與以往水泥相比，化學成分屬于高鋁，低鐵，低鈣型道路水泥，礦物組成中引入了C4A3S的礦物，避免了礦物組成中出現C3A，而SO3也結合在礦物中變成無害成分，從而降低水泥的水化熱，增加早強和耐磨性，增加抵抗硫酸鹽侵蝕的性能，抗折強度提高，不收縮，而煅燒溫度卻比普通水泥降低100℃～150℃。
本發明所用鈣質原料為石灰石，硅質原料為粘土，頁巖，煤矸石，低品位礬土、以及少量鐵粉，石膏、螢石或含氟工業廢渣等，將上述原料按控制成分范圍配成生料，使符合下述率值的要求范圍KH＝0.85～0.98P＝1.8～2.8n＝1.5～2.5KH= (C總-f·cao-0.55A-1.05F-1.48F-0.7S-)/(2.8×S)C總-代表熟料中CaO重量百分數熟料的煅燒是在干、濕法迴轉窯或立波爾窯中進行，采取大風、大料、薄料、快轉，氧化氣氛的燒成原則，控制煅燒溫度為1250℃～1350℃熟料立升重為1300±50克/立升，游離氧化鈣小于1.5%，窯內廢氣中CO＜1%。
燒成的熟料加石膏和混合材共同粉磨，制成不同標號的道路水泥，當混合材加入量為10～40%時，石膏加入量控制M值在1.0～3.5之間，石膏加入量按下式計算
G=0.13M (1.99×(A-0.64F))/(SO3) %式中G為石膏加入量M代表所配水泥中SO3/C4A3S的克分子比SO3代表石膏中SO3百分數A代表熟料中Al2O3百分數F代表熟料中Fe2O3百分數水泥粉磨細度控制在比表面＞3500cm2/克以下為生產控制中需要說明的問題1.為獲得理想礦物組成的熟料，必需嚴格控制F-，SO3，Al2O3，Fe2O3的含量，若F-小于控制范圍，則無法降低C3S形成溫度，導致礦物組成中的C3S含量減少、水泥強度降低，反之，F-大于控制范圍，易生成C11A7CaF，導致水泥凝結太快，若SO3＜3.5，且Al2O3＜5.5%則C4A3S量少，不但早期強度不夠，而且抗折、耐磨韌性等均降低，反之，如SO3＞6.5%，Al2O3＞9%則C4A3S含量過高，C3S會偏低，導致早期強度雖較高，但后期強度增長不大，Fe2O3含量起著調節礦物組成和改善水泥質量的重要作用，在Al2O3含量高的情況下，Fe2O3的加入量也要高;Fe2O3可以吸收Al2O3防止過量C4A3S礦物的形成，另一方面有利于C4AF礦物的形成，提高了耐磨性，但加入量不得過高，否則就會造成窯內結圈。
2.煅燒溫度控制在1250℃～1350℃的范圍，如溫度過低則fCaO過高，C3S不易形成;如溫度過高已形成的C4A3S會在高溫下再分解，而且SO3會揮發;還原氣氛重，料層厚、物料停留時間長也會使SO3揮發和水泥質量不穩定。
3.石膏加入量計算式中M的取值也很重要，M值過小則達不到所需強度，過大則容易引起水泥和混凝土膨脹。
本發明不同標號的高級道路水泥，可用于高級公路路面施工工程及一般道路路面工程，以及要求耐磨性能好、抗折強度高，受氣候影響小的廣場、機場;飛機跑道等工程;本發明產品所具備的優點如下1.熟料燒成溫度低，易磨性能好，節能15～20%。
2.熟料產量高，臺時產量提高5～15%。
3.水泥抗折強度高，防止局部下沉，沖擊等造成的裂紋和損壞，尤其是道路接縫處的損壞。
4.水泥耐磨系數小于1.0%，最低達0.2%，可延長路面、跑道、廣場等的使用周期。
5.抗凍性能好，抗凍循環200次，強度下降低。
6.制造此種水泥使用原料廣泛，可用廢渣配料，且可用工業廢渣作混合材，對水泥強度影響不大。
7.生產成本低，與普通水泥比較，具有顯著的經濟效益。
實施例
將上述化學成份的生料采用φ1.6/1.35×30米的中空干法窯煅燒，控制物料溫度1250～1350℃之間，熟料立升重1300±50克/立升，fCaO＜1.5%窯內氣氛CO＜1%。采用大風、大料、薄料、快轉的條件煅燒。
權利要求
1.一種高級道路水泥，其特征是該水泥的熟料化學組成(重量)如下CaO=60～65%SiO2=18～20%Al2O3=6.5～9.0%Fe2O3=2.5～4.5%SO3=3.5～6.5%F-=0.1～0.4%
2.一種如權利要求1所述的高級道路水泥的制造方法，其特征是(1)用迴轉窯或立波爾窯煆燒;(2)該水泥的煅燒溫度為1250℃～1350℃;(3)該水泥需磨制到至比表面積為＞3500cm2/克;(4)該水泥由權利要求1給出的熟料與適量石膏共同粉磨配制而成，石膏加入量的M值為1.0～3.5之間;(5)控制窯中氣氛為氧化氣氛CO＜1%;(6)熟料容重為1300±50克/立升;(7)游離氧化鈣fCaO＜1.5%。
全文摘要
本發明是一種鋪筑高級道路用的水泥及其制造方法。在CaO-SiO
文檔編號C04B7/42GK1047070SQ89103018
公開日1990年11月21日 申請日期1989年5月9日 優先權日1989年5月9日
發明者李運北 申請人:中國建筑材料科學研究院