[发明专利]一种阻止高贝利特硫铝酸盐水泥抗折强度倒缩的矿物掺合料及其应用

说明书

本发明公开了一种阻止高贝利特硫铝酸盐水泥抗折强度倒缩的矿物掺合料及其应用，该矿物掺合料由如下重量份的原料干混均匀得到：磨细石灰石粉30～35份；磨细二氧化硅粉30～35份；磷石膏粉30～35份；柠檬酸1～3份；酒石酸1‑3份。该矿物掺合料按照质量比例的5％添加到高贝利特硫铝酸盐水泥中。本发明可以完全阻止高贝利特硫铝酸盐水泥水化过程中出现的抗折强度倒缩问题，而且还可以进一步将高贝利特硫铝酸盐水泥的28d抗压强度提高10％以上。

技术领域

本发明属于水泥技术领域，特别是涉及一种阻止高贝利特硫铝酸盐水泥抗折强度倒缩的矿物掺合料及其应用。

背景技术

当前，低碳排放水泥的研发和应用是水泥工业实现“双碳”目标的主要技术途径。在众多的低碳水泥技术中，高贝利特硫铝酸盐水泥，相比传统硅酸盐水泥可节约能耗和降低二氧化碳排放分别达20％以上，同时在性能上能够和普通硅酸盐水泥熟料相媲美，是近年来新型低碳水泥的研究热点。

中国专利公开号CN102584045A公开的一种活性贝利特硫铝酸盐水泥熟料，3d强度达到30-50MPa，28d强度达到60-70Mpa，需水量和凝结特性与普通硅酸水泥熟料接近。中国专利公开号CN101786812A公开的高贝利特硫铝酸盐水泥，性能优于52.5R等级的普通硅酸盐水泥。中国专利公开号CN111635152A公开的高贝利特硫铝酸盐水泥熟料，28d强度满足42.5水泥标准要求，28d干缩值相对普通硅酸盐水泥降低40％以上。

尽管高贝利特硫铝酸盐水泥具有良好的物理性能，但是和传统硅酸盐水泥不同，高贝利特硫铝酸盐水泥在水化过程中会产生抗折强度倒缩的问题，这是由该种水泥中硫铝酸钙矿物的水化特点和水化产物类型决定的，一般发生在3-7天之间。如果原料条件较差或熟料煅烧不充分导致抗折强度倒缩严重时，还会造成抗压强度的后期倒缩。中国专利公开号CN110498631A公开了一种将工业原料煅烧制备的硫硅酸钙作为改性剂应用到硫铝酸盐水泥中，解决后期强度倒缩问题的方法，主要针对的是硫铝酸盐水泥的后期抗压强度倒缩问题。而关于高贝利特硫铝酸盐水泥早期水化过程中存在的抗折强度倒缩问题，尚未有相关解决方案。

高贝利特硫铝酸盐水泥抗折强度的倒缩，一般发生在水化过程的3-7d，在后期(28d)抗折强度又会持续提高，所以往往被人们所忽视。高贝利特硫铝酸盐水泥发生抗折强度倒缩的原因，主要是水化早期产生了大量的钙矾石晶体，生成了致密的本体结构和微裂纹，当高贝利特硫铝酸盐水泥中高活性的C₂S开始水化时(一般从3-7d开始)，促进了长径比较大的钙矾石晶体形成，成为具有膨胀性的钙矾石晶体，提高了硬化浆体内部的膨胀应力，本体结构的微裂纹变宽、变长甚至相互连通，导致抗折强度倒缩。随着硫铝酸钙的进一步水化，硬化浆体的本体结构进一步提高，抵抗膨胀应力的能力也相应增强，同时C₂S水化产生的水化硅酸钙凝胶会对微裂缝进行不断修补，抗折强度又恢复正常提高。

抗折强度的倒缩反映了高贝利特硫铝酸盐水泥水化产物存在不稳定性，虽然在水化后期抗折强度随着龄期的增长又能够明显恢复提高，从静态的混凝土试验或者检测结果对最终混凝土性能和质量没有明显的影响，但是在实际应用中，在混凝土养护当中，尚未达到完全硬化就出现的抗折倒缩，会造成混凝土工程或者制品的性能受损，影响到其质量。因此，抗折强度倒缩问题是高贝利特硫铝酸盐水泥应用中必须要解决的问题。

发明内容

为有效解决高贝利特硫铝酸盐水泥抗折强度倒缩的问题，本发明在研究抗折强度倒缩产生原因的基础上，提出了一种阻止高贝利特硫铝酸盐水泥抗折强度倒缩的矿物掺合料及其应用，该矿物掺合料在高贝利特硫铝酸盐水泥中掺加5％，就可以完全阻止高贝利特硫铝酸盐水泥水化过程中出现的抗折强度倒缩问题，而且还可以进一步将高贝利特硫铝酸盐水泥的28d抗压强度提高10％以上。