含钡硫铝酸盐水泥

本发明属于水泥。

现有技术中的两种钡水泥，即以硅酸钡为主要矿物的硅酸钡水泥和以铝酸钡为主要矿物的铝酸钡水泥，这两种钡水泥烧成温度高（1500℃以上），硅酸钡水泥热稳定性不好，水化产物中Ba（OH）2溶解度大，易溶失，水化后其因Ba（OH）2晶体变为Ba（OH）2·8H2O，使体积增大而导致水泥石开裂，铝酸钡水泥由于铝酸钡是水溶性的，所以只能作为一种气硬性材料。

本发明克服了现有技术中存在的缺点，是以一种新的含钡硫铝酸盐作为熟料的主要矿物而设计的水泥。本发明水泥的主要矿物含钡硫铝酸盐是一种水硬性胶凝化合物。水泥的早期强度和后期强度都很高，三天强度就可达到二十八天强度的80%以上，二十八天抗压强度可达90-100MPa，抗折强度12MPa，是一种长期性能稳定的水硬性材料。本发明水泥还含有一定量的硅酸盐，为水泥后期强度持续增长提供了保证。可用于一般土建工程，快速施工，紧急抢修工程，国防工程，以及装配式混凝土预制构件的生产中。并且，由于本发明水泥比重大，可与重质集料（如重晶石）配制成防γ射线或X射线的混凝土，所以它又是一种很好的防辐射和抗腐蚀的建筑材料，可用于防辐射工程，例如：核电站、核废料处理、防射线实验室等工程。本发明水泥烧成温度低，为1250-1350℃，生产工艺过程简单，用现有硅酸盐水泥生产线即可，水泥原料和现有水泥原料基本一致，硫酸钡由天然重晶石提供，水泥成本较低。

本发明的要点在于以一种含钡硫铝酸盐作为熟料的主要矿物，这种含钡硫铝酸盐的分子式为：

xCaO·yBaO·3Al2O3·SO3

其中，x＝0-3，y＝1-4

硅酸盐包括：硅酸三钡3BaO·SiO2，硅酸二钡2BaO·SiO2，硅酸三钙3CaO·SiO2，硅酸二钙中的一种以上。

铝酸盐：CmBnAw其中：m＝0-12，n＝1-6，w＝1-7。

铁铝酸盐包括：xCaO·yBaO·mAl2O3·nFe2O3，

其中，x＝0-4，y＝0-4，m＝1-2，n＝1-2

本发明水泥熟料的矿物组成，按重量百分比为：

含钡硫铝酸盐：    40-80%

硅酸盐：    10-50%

铝酸盐：    0-20%

铁铝酸盐：    0-40%

生料中的CaO，SiO2，Al2O3，Fe2O3，SO3及BaO的含量，按重量百分比为：

CaO：    10-37%

SiO2： 3-14%

Al2O3： 9-26%

Fe2O3： 0-10%

SO3： 3-7%

BaO：    6-45%

本发明设计的含钡硫铝酸盐水泥，是一种早强、高强水泥，同时具有优良的防辐射、抗腐蚀性能，本发明生产工艺过程简单、成本较低。

实施例：

水泥熟料在硅碳棒电炉中烧成，烧成温度为1300℃。

对于以上三种熟料，水泥的物理性能见下表：

对于Ⅰ，Ⅱ熟料，它的防辐射性能见下表：

熟料的防射线能力测定是用净浆按标稠用水量制成4×14×16cm大试块，一天脱模后在水中养护十四天，然后测定防射线的铅当量。

实施例：

原料成份及原料配方见下表：

原料中氧化物百分含量（%）    原料配方

烧失量 SiO2Al2O3Fe2O3CaO MgO BaSO4Ⅰ Ⅱ Ⅲ

石灰石    41.42    3.52    0.15    0.16    48.89    3.74    /    44.26    49.86    54.46

铁粉    0.92    15.91    3.40    68.28    3.98    2.53    /    2.36    2.05    1.90

矾土    13.82    10.63    66.34    2.49    1.87    0    /    19.62    29.76    23.71

粘土    4.60    68.60    14.88    5.00    1.66    1.76    /    0    3.45    7.69

重晶石    0    0    0.20    0    1.39    0    96.76    19.67    14.88    12.23

氧化铝    100    /    14.10    0    0

水泥熟料在硅碳棒电炉中烧成，烧成温度为1300℃。

对于以上三种熟料，水泥的物理性能见下表：

凝结时间    抗折强度（MPa）    抗压强度（MPa）

比重    比表面积    标稠

（g/cm3） （cm2/g） % 初凝 终凝 二十八 二十八

（分）    （分）    一天    三天    天    一天    三天    天

Ⅰ    3.059    3022    29.5    209    500    7.3    12.5    12.2    48.4    84.6    93.4

Ⅱ    3.113    2656    22.5    112    452    5.1    7.8    7.5    32.7    58.7    73.7

Ⅲ    3.149    2589    21.0    57    400    4.4    6.3    6.0    23.6    54.8    600

对于Ⅰ，Ⅱ熟料，它的防辐射性能见下表：

射线    铅当量（mm）    编号    Ⅰ    Ⅱ    625硅酸盐

水泥熟料

x-ray    120KV    1.44    1.37    0.66

200KV    0.95    0.92    0.52

熟料的防射线能力测定是用净浆按标稠用水量制成4×14×16cm大试块，一天脱模后在水中养护十四天，然后测定防射线的铅当量。