CN112608047A - 一种改性硫铝酸盐水泥及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种改性硫铝酸盐水泥及其制备方法，所述改性硫铝酸盐水泥，以质量百分比计，锂盐改性水泥熟料75％～85％；石膏15％～25％。其制备方法是将锂盐与硫铝酸盐水泥生料混合，经高温煅烧30～60min，速冷至室温得到锂盐改性水泥熟料，再将该水泥熟料与石膏混合，粉磨，最终得到改性硫铝酸盐水泥。本发明不仅降低了硫铝酸盐水泥熟料的制备能耗和CO₂排放量，而且通过在水泥熟料中引入氧化锂和硫硅酸钙矿物，使硫铝酸盐水泥凝结时间得到大幅度缩短，早期强度得到显著提高，并且能够保持硫铝酸盐水泥中后期强度稳定持续发展，解决了其后期强度发生倒缩的问题。

Description

一种改性硫铝酸盐水泥及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及建筑材料领域，特别是涉及一种改性硫铝酸盐水泥及其制备方法和应用。

背景技术

硫铝酸盐水泥相对于硅酸盐水泥不仅在制备过程中能够降低能耗，减少CO₂等气体的排放，而且具有凝结速度快、早期性能发展迅速、耐腐蚀性能优异等特点，是目前我国产量最大的非硅酸盐类水泥，在快速施工、低温施工、海洋工程和混凝土制品等领域得到了广泛使用。虽然以硫铝酸钙为主要矿物的硫铝酸盐水泥具有早强快硬的特征，但当其应用于防水堵漏和快速修补等紧急工程时，仅依靠硫铝酸盐水泥本身的早期水化和性能发展不能满足其工程需求，需要掺入适宜的速凝剂进行性能调整。同时，硫铝酸盐水泥在水化过程中，硫铝酸钙矿物于早期水化生成高硫型水化硫铝酸钙(钙矾石)，但随水化反应的进行，硫酸钙逐渐被消耗完毕，水泥硬化体孔溶液中SO₄ ^2-的浓度降低，强度贡献体钙矾石逐渐向低硫型水化硫铝酸钙转化，加上水泥中贝利特矿物水化活性低，从而导致硫铝酸盐水泥中后期强度增长乏力，甚至出现水泥后期强度倒缩的问题。因此，进一步加快硫铝酸盐水泥早期水化和改善硫铝酸盐水泥中后期强度稳定发展是适应当前建设日益多样化亟待解决的问题。

目前研究结果表明，锂盐可作为硫铝酸盐水泥的有效促凝剂，能够对硫铝酸盐水泥早期水化起到促进作用，降低凝结时间，提高早期强度。然而目前，利用锂盐加快硫铝酸盐水泥早期水化的应用过程，通常是将锂盐预先分散在水中，然后再与水泥拌合，此措施难以使锂盐与水泥充分混合，导致水泥早期水化与锂盐作用时机不匹配，进而经常出现性能不稳定的情况，且由于锂盐在水泥颗粒的外部环境下促使钙矾石晶体快速生成，易在水泥颗粒表面形成致密的水化产物层，包裹其未水化矿物，从而阻碍硫铝酸盐水泥后续的水化进程，降低水泥后期强度。为了能使锂盐均匀分布在水泥中，在水泥水化过程中同步释放，最大程度发挥其功效，且不影响水泥后续水化进程，目前有研究试图通过将锂盐与水泥生料预先混合均匀，再经高温煅烧制备锂盐改性硫铝酸盐水泥熟料，最后制得符合要求的快硬硫铝酸盐水泥。但此研究具有如下技术问题：(1)部分锂盐在水泥生料中经煅烧易释放SO₂和NO等有害气体；(2)硫铝酸盐水泥熟料的烧成范围一般在1300～1400℃，而Li₂O在高于1250℃时易大量挥发，易造成熟料中锂组分的损失。

发明内容

针对上述现有技术存在的不足，本发明的主要目的在于，提供一种改性硫铝酸盐水泥及其制备方法和应用，所要解决的技术问题是通过将热分解无有害气体释放的锂盐固溶到所制备的改性硅酸二钙-硫铝酸钙-硫硅酸钙水泥熟料中，在硫铝酸盐水泥中最大程度地同时发挥锂盐和硫硅酸钙矿物的促进作用，进一步加快硫铝酸盐水泥的早期水化进程并改善水泥中后期强度的稳定发展。

本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种改性硫铝酸盐水泥，以质量百分比计，其包括：

锂盐改性水泥熟料75％～85％；

石膏15％～25％。

进一步的，前述的改性硫铝酸盐水泥中，其中所述锂盐改性水泥熟料中锂盐的含量为0.002～0.9wt％。

进一步的，前述的改性硫铝酸盐水泥中，其中所述锂盐选自硫酸锂、硝酸锂、氯化锂、锂渣、含锂尾矿和碳酸锂中的一种。

进一步的，前述的改性硫铝酸盐水泥中，其中所述锂盐为碳酸锂。

进一步的，前述的改性硫铝酸盐水泥中，其中所述石膏选自硬石膏、二水石膏和磷石膏中的一种。

进一步的，前述的改性硫铝酸盐水泥中，其中所述石膏选自硬石膏。

进一步的，前述的改性硫铝酸盐水泥中，其中所述水泥熟料以质量百分比计包括：无水硫铝酸钙40～55％；硫硅酸钙20～40％；硅酸二钙10～20％；铁铝酸盐矿物3～8％；游离石膏0～5％；游离氧化钙0～0.2％；氧化锂0.001～0.5％，钙铝黄长石0.1～1.2％，钙钛矿0.05～0.8％。

进一步的，前述的改性硫铝酸盐水泥中，其中所述改性硫铝酸盐水泥初凝时间为5～18min，终凝时间9～25min，4h抗压强度为18～31MPa，6h抗压强度为32～40MPa，1d抗压强度为40～50MPa，3d抗压强度为45～55MPa，28d抗压强度为75～85MPa，90d抗压强度为95～108MPa。

本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种改性硫铝酸盐水泥的制备方法，包括以下步骤：

将水泥生料和锂盐按照质量百分比进行粉磨混合，经高温煅烧，速冷至室温制得锂盐改性水泥熟料，再将该水泥熟料与硬石膏混合，粉磨，最终得到改性硫铝酸盐水泥。

进一步的，前述的改性硫铝酸盐水泥的制备方法，其中所述水泥生料与锂盐的质量比例为100：(0.002～0.009)。

进一步的，前述的改性硫铝酸盐水泥的制备方法，其中所述锂盐为硫酸锂、硝酸锂、氯化锂、锂渣、含锂尾矿或碳酸锂。

进一步的，前述的改性硫铝酸盐水泥的制备方法，其中所述锂盐为碳酸锂。

进一步的，前述的改性硫铝酸盐水泥的制备方法，所述水泥生料选自石灰石、矾土、二水石膏、赤泥、磷石膏、铬渣和粉煤灰中的至少一种。

进一步的，前述的改性硫铝酸盐水泥的制备方法，当所述水泥生料由石灰石、矾土、二水石膏、赤泥、磷石膏、铬渣和粉煤灰组成时，所述水泥生料以质量百分比计包括：

石灰石35～55％；矾土15～20％；二水石膏0～20％；赤泥0～25％；磷石膏0～30％；铬渣0～5％；粉煤灰2～4％。

进一步的，前述的改性硫铝酸盐水泥的制备方法，其中所述高温煅烧的温度为1150～1250℃，保温时间为30～60min。

进一步的，前述的改性硫铝酸盐水泥的制备方法中，其中所述速冷的时间为2～5min。

进一步的，前述的改性硫铝酸盐水泥的制备方法中，其中所述粉磨的比表面积范围为480～500m²·kg^-1。

本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种建筑材料，所述建筑材料包括上述的改性硫铝酸盐水泥。

优选的，前述的建筑材料，其中所述建筑材料为砂浆或混凝土。

借由上述技术方案，本发明所述的改性硫铝酸盐水泥及其制备方法和应用具有如下有益效果：

1、本发明根据Na₂O、K₂O、P₂O₅、CaF₂和Cr₂O₃等可加速硫铝酸钙矿物在低温下形成的效应，利用赤泥、磷石膏和铬渣等工业固体废弃物替代部分石灰石、矾土和二水石膏等传统原材料，并与锂盐如碳酸锂混合在1150～1250℃低温条件下煅烧制得锂盐改性硅酸二钙-硫铝酸钙-硫硅酸钙水泥熟料，最后制得符合设计要求(初凝时间不高于18min，水泥净浆4h抗压强度不低于15MPa，且28d龄期以后的抗压强度能持续增加)的改性硫铝酸盐水泥。

2、本发明所述的制备方法扩大了赤泥和铬渣等其他工业固体废弃物在硫硅酸钙-硫铝酸盐水泥熟料制备中的应用，同时又避免了氧化锂在超过1250℃会发生大量挥发的现象，为氧化锂在水泥熟料中的有效固溶提供了条件。

3、本发明所制备的改性硫铝酸盐水泥，其早期水化放热速率更快，凝结时间更短，早期强度得到显著提高，并且水泥中后期强度能够得到稳定增长。水泥初凝时间为5～18min，终凝时间9～25min，4h抗压强度为18～31MPa，6h抗压强度为32～40MPa，1d抗压强度为40～50MPa，3d抗压强度为45～55MPa，28d抗压强度为75～85MPa，90d抗压强度为95～108Mpa；这是因为，一方面，氧化锂的固溶可稳定立方体晶型的硫铝酸钙，其早期水化活性更高。另一方面，在与水拌和发生水化的过程中，固溶在熟料矿物中的氧化锂能够随矿物溶解水化同时释放，与水反应生成的氢氧化锂，提高硫铝酸盐水泥水化环境的碱度，促进铝的溶解，加快水化产物钙矾石和铝胶的形成，同时铝胶又能参与硫硅酸钙矿物的水化反应，促进硫硅酸钙矿物于水泥水化反应中后期生成钙矾石、水化钙铝黄长石和C-S-H凝胶等水化产物，促进了硫铝酸盐水泥中后期强度的进一步发展，避免了后期强度倒缩现象的发生。

4、本发明所制备的改性硫铝酸盐水泥，其中的硅酸二钙-硫铝酸钙-硫硅酸钙水泥熟料的烧成温度比普通硫铝酸盐水泥熟料低100～200℃，且石灰石的消耗量要低于普通硫铝酸盐水泥，制备能耗和CO₂排放量得到显著降低。

5、本发明所制备的改性硫铝酸盐水泥，能够适用于防水堵漏和快速修补等工程，且水泥后期强度不发生倒缩。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例详细说明如后。

附图说明

图1为实施例1-3及对比例制得水泥的水化放热速率图。

图2为实施例2及对比例1-2制得水泥水化6h后其水化产物XRD分析图。

图3为实施例2及对比例1-2制得水泥水化28d后其水化产物热分析图。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合较佳实施例，对依据本发明提出的一种改性硫铝酸盐水泥及其制备方法和应用其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。在下述说明中，不同的“一实施例”或“实施例”指的不一定是同一实施例。此外，一或多个实施例中的特定特征、结构、或特点可由任何合适形式组合。

以下材料或试剂，如非特别说明，均为市购。

本发明提供了一种改性硫铝酸盐水泥，以质量百分比计，其包括：

锂盐改性水泥熟料 75％～85％；

石膏 15％～25％；

所述锂盐改性水泥熟料中锂盐含量可以为0.002～0.9％，优选为0.02wt％，优选后可使得改性硫铝酸盐水泥的早期4h强度达到最高，为30.2MPa；所述石膏可以是硬石膏，也可以是二水石膏或磷石膏，优选为硬石膏，选择硬石膏可以使得水泥强度更高，水泥的90d强度最高可达108MPa。

具体实施时，所述改性硫铝酸盐水泥的以质量百分比计，其优选地包括：

锂盐改性水泥熟料 80％；

硬石膏 20％；

这样优选后相对于其他比例组成的水泥，使得水泥强度更高。

具体实施时，所述水泥熟料以质量百分比计包括：无水硫铝酸钙40～55％；硫硅酸钙20～40％；硅酸二钙10～20％；铁铝酸盐矿物3～8％；游离石膏0～5％；游离氧化钙0～0.2％；氧化锂0.001～0.5％，钙铝黄长石0.1～1.2％，钙钛矿0.05～0.8％；优选的比例为：硫铝酸钙40.39％，硫硅酸钙36.27％，硅酸二钙14.95％，铁铝酸盐矿物7.93％，游离石膏0.24％，游离氧化钙0.05％，氧化锂0.01％，钙铝黄长石0.1％，钙钛矿0.07％；这样优选后水泥的强度更高。

实验证明，本发明得到的改性硫铝酸盐水泥初凝时间为5～18min，终凝时间9～25min，4h抗压强度为18～31MPa，6h抗压强度为32～40MPa，1d抗压强度为40～50MPa，3d抗压强度为45～55MPa，28d抗压强度为75～85MPa，90d抗压强度为95～108MPa。

本发明还提供了一种改性硫铝酸盐水泥的制备方法，包括以下步骤：

将水泥生料和锂盐按照质量配比进行粉磨混合，经高温煅烧，速冷至室温制得锂盐改性水泥熟料，再将该水泥熟料与硬石膏混合，粉磨，最终得到改性硫铝酸盐水泥。

具体实施时，所述速冷的时间为2～5min，优选为2min，这样优选后使得水泥强度更高。

具体实施时，所述粉磨的比表面积范围为480～500m²·kg^-1，优选值为490m²·kg^-1，优选后的效果为水泥强度发展更稳定。

具体实施时，所述制备方法可以包括以下步骤：

将水泥生料和锂盐按照一定的质量配比进行粉磨混合，得到生料粉；

将生料粉加入占该生料粉质量6-10wt％的去离子水搅拌均匀压制成生料饼，并烘干；

将生料饼置于高温炉中以4-6℃/min的升温速率从室温升至1100-1200℃保温50-70min，2-5min速冷至室温，制得锂盐改性水泥熟料；

再将该水泥熟料与硬石膏按上述比例混合，粉磨至480～500m²·kg^-1，最终得到改性硫铝酸盐水泥。

具体实施时，所述水泥生料可以选自石灰石、矾土、二水石膏、赤泥、磷石膏、铬渣和粉煤灰中的至少一种。当所述水泥生料由石灰石、矾土、二水石膏、赤泥、磷石膏、铬渣和粉煤灰组成时，所述水泥生料以质量百分比计包括：石灰石35～55％；矾土15～20％；二水石膏0～20％；赤泥0～25％；磷石膏0～30％；铬渣0～5％；粉煤灰2～4％；以质量百分比计的优选比列为：石灰石40％；矾土20％；二水石膏0％；赤泥15％；磷石膏18％；铬渣5％；粉煤灰2％；这样优选后既能保证所制备的水泥具有优良的力学性能又能充分利用多种工业固体废弃物。

具体实施时，所述锂盐可以选自硫酸锂、硝酸锂、氯化锂、锂渣、含锂尾矿和碳酸锂中的一种；考虑到节能环保，本发明在此处优选为碳酸锂，这是因为碳酸锂释放的CO₂仅仅是温室气体，相对于SO₂和NO对环境影响更小。

具体实施时，所述水泥生料与锂盐的质量比例可以为100：(0.002～0.009)，优选的质量比例为100:0.02％，这样优选后可以使得所制备的水泥早、中、后期强度最高，早期4h强度可达30.2MPa，中期28d强度可达80.2MPa，后期90d强度可达104.5MPa。

具体实施时，所述高温煅烧的温度可以为1150～1250℃，保温时间可以为30～60min；优选地，所述高温煅烧的温度为1200℃，保温时间为60min，这样优选后烧成的水泥熟料所制备的水泥后期强度最高，90d强度可达108MPa。

本发明还提供了一种建筑材料，所述建筑材料包括上述的改性硫铝酸盐水泥；所述建筑材料为砂浆或混凝土。

下面结合实施例对本发明做具体详细说明。实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，以下实施例给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。下述实施例中所用方法如无特别说明均为常规方法。

实施例1：

本实施例提供了一种改性硫铝酸盐水泥，各组分按质量百分比计为：锂盐改性水泥熟料75％，硬石膏25％；

上述改性硫铝酸盐水泥的制备方法，包括以下步骤：

(1)水泥生料各组分按质量百分比计为：石灰石51％，矾土19％，磷石膏28％，粉煤灰2％，各原料的具体组分见表1。碳酸锂以质量比0.002％外掺于水泥生料中，最后用实验室球磨机将其粉磨成生料粉(450m²·kg^-1)；

(2)将生料粉加入占该生料粉质量8wt％的去离子水搅拌均匀，压制成生料饼，并烘干；

(3)将生料饼置于高温炉中以5℃/min的升温速率从室温升至1150℃保温60min，取出鼓风急冷(3min)至室温，制得硅酸二钙-硫铝酸钙-硫硅酸钙水泥熟料。经检测分析，该水泥熟料以质量百分比计的主要矿物组成为：硫铝酸钙46.18％，硫硅酸钙32.25％，硅酸二钙12.36％，铁铝酸盐矿物5.27％，游离石膏2.11％，游离氧化钙0.03％，氧化锂0.001％，钙铝黄长石1.1％，钙钛矿0.7％；

(4)在水泥熟料中加入25wt％的硬石膏(硬石膏化学组成见表1)，经球磨机粉磨(30min)制得改性硫铝酸盐水泥，控制其比表面积为(490±10)m²·kg^-1。

表1原料化学组成(％)

实施例2：

本实施例提供了一种改性硫铝酸盐水泥，各组分按质量百分比计为：锂盐改性水泥熟料80％，硬石膏20％；

上述改性硫铝酸盐水泥的制备方法，包括以下步骤：

(1)水泥生料各组分按质量百分比计为：石灰石43％，赤泥23％，矾土15％，二水石膏16％，粉煤灰3％，各原料的具体组分见表2。碳酸锂以质量比0.02％外掺于水泥生料中，最后用实验室球磨机将其粉磨成生料粉(470m²·kg^-1)；

(2)将生料粉加入占该生料粉质量8wt％的去离子水搅拌均匀，压制成生料饼，并烘干；

(3)将生料饼置于高温炉中以5℃/min的升温速率从室温升至1200℃保温60min，取出鼓风急冷(2min)至室温，制得硅酸二钙-硫铝酸钙-硫硅酸钙水泥熟料。经检测分析，该水泥熟料以质量百分比计的主要矿物组成为：硫铝酸钙40.39％，硫硅酸钙36.27％，硅酸二钙14.95％，铁铝酸盐矿物7.93％，游离石膏0.24％，游离氧化钙0.05％，氧化锂0.01％，钙铝黄长石0.11％，钙钛矿0.06％；

(4)在水泥熟料中加入20％的硬石膏(硬石膏化学组成见表2)，经球磨机粉磨(25min)制得改性硫铝酸盐水泥，控制其比表面积为(490±10)m²·kg^-1。

表2原料化学组成(％)

实施例3：

本实施例提供了一种改性硫铝酸盐水泥，各组分按质量百分比计为：锂盐改性水泥熟料85％，硬石膏15％；

一种改性硫铝酸盐水泥的制备方法，包括以下制备步骤：

(1)水泥生料各组分按质量百分比计为：石灰石40％，赤泥15％，矾土20％，磷石膏18％，铬渣5％，粉煤灰2％，各原料的具体组分见表3。碳酸锂以质量比0.9％外掺于水泥生料中，最后用实验室球磨机将其粉磨成生料粉(430m²·kg^-1)；

(2)将生料粉加入占该生料粉质量8wt％的去离子水搅拌均匀，压制成生料饼，并烘干；

(3)将生料饼置于高温炉中以5℃/min的升温速率从室温升至1250℃保温30min，取出鼓风急冷(5min)至室温，制得硅酸二钙-硫铝酸钙-硫硅酸钙水泥熟料。经检测分析，水泥熟料的主要矿物组成为：硫铝酸钙47.64％，硫硅酸钙20.68％，硅酸二钙19.81％，铁铝酸盐矿物6.41％，游离石膏3.22％，游离氧化钙0.03％，氧化锂0.5％，钙铝黄长石1.0％，钙钛矿0.71％。

(4)在水泥熟料中加入15％的硬石膏(硬石膏化学组成见表3)，经球磨机粉磨(35min)制得改性硫铝酸盐水泥，控制其比表面积为(490±10)m²·kg^-1。

表3原料化学组成(％)

对比例1：

以石灰石34wt％，矾土48wt％，二水石膏18wt％为原料配成水泥生料，于1350℃条件下保温30min烧成普通硫铝酸盐水泥熟料，其矿物组成为硫铝酸钙69.17wt％，硅酸二钙23.85wt％，铁铝酸盐矿物5.36wt％，游离石膏1.20wt％，游离氧化钙0.02wt％。再将水泥熟料中加入分别占水泥质量18wt％的硬石膏，以制得普通硫铝酸盐水泥，经球磨机粉磨控制水泥比表面积为(490±10)m²·kg^-1。

对比例2：

以石灰石30wt％，矾土50wt％，二水石膏20wt％为原料配成水泥生料，于1350℃条件下保温30min烧成普通硫铝酸盐水泥熟料，其矿物组成为硫铝酸钙65.20wt％，硅酸二钙25.38wt％，铁铝酸盐矿物8.21wt％，游离石膏1.16wt％，游离氧化钙0.05wt％。再将水泥熟料中加入分别占水泥质量15wt％的硬石膏和0.03wt％的碳酸锂，以制得普通硫铝酸盐水泥，经球磨机粉磨控制水泥比表面积为(490±10)m²·kg^-1。

根据GB1346-2001《水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法》和GB/T17671-1999《水泥强度检验方法》，分别对实施例1-3和对比例进行了水泥凝结时间和净浆抗压强度测试，其测试结果见表4。利用METTLER TOLEDO FE20 pH计分别测定了实施例1-3和对比例所制备水泥6h水化产物的pH值，其测试结果见表5。利用TAM-Air八通道等温量热仪分别测定了实施例1-3和对比例1-2所制备水泥的水化放热曲线，其结果见图1。利用D8 X射线衍射仪分别测定了实施例2和对比例1-2所制备的水泥6h水化产物的矿相组成，其测试结果见图2。采用同步等温差示扫描量热仪分别测定了实施例2和对比例1-2所制备的水泥28d水化产物在升温过程中的物理化学变化，其测试结果见图3。

表4本发明实施例1-3所制备的改性硫铝酸盐水泥和对比例1-2的硫铝酸盐水泥的物理性能测试结果

表5本发明实施例1-3所制备的改性硫铝酸盐水泥和对比例1-2的硫铝酸盐水泥水化6h后的pH值

	实施例1	实施例2	实施例3	对比例1	对比例2
						pH值	11.5	11.9	12.3	10.2	10.9

从表4及图1中的数据可以看出，本发明实施例1-3制备的改性硫铝酸盐水泥相比于对比例1，其早期水化放热速率明显加快，初凝、终凝时间显著缩短，4h、6h和1d早期抗压强度明显提高，且水泥中后期强度持续增长，无对比例1-2中水泥后期强度倒缩现象的发生。表5中的数据显示，本发明实施例1-3制得的改性硫铝酸盐水泥其早期(水化6h)水化产物的pH值明显高于对比例1-2，说明固溶在水泥熟料中的氧化锂随着矿物溶解、水化同时释放，与水反应生成的氢氧化锂，提高了硫铝酸盐水泥水化环境的碱度。同时从图2中可以看出，此时实施例2所制备的水泥水化产物中的钙矾石和铝胶的衍射峰强度要明显高于对比例1-2，说明生成的氢氧化锂又进一步促进了铝的溶解，加快了水化产物钙矾石和铝胶的形成。从图3中可以得出，实施例2所制备的改性硫铝酸盐水泥经养护28d后，其钙矾石、水化钙铝黄长石和C-S-H凝胶等水化产物的分解吸热峰强度要明显高于对比例1-2，说明水化早期形成的铝胶又能参与硫硅酸钙矿物的水化反应，促进硫硅酸钙矿物于水泥水化反应中后期生成钙矾石、水化钙铝黄长石和C-S-H凝胶等产物，促进了硫铝酸盐水泥中后期强度的进一步发展，避免了后期强度倒缩现象的发生。

综上说明本发明实施例1-3所采取的措施是有效的，通过本发明制备的改性硫铝酸盐水泥不仅可以加快水泥早期水化进程，而且可以改善水泥中后期强度稳定发展，解决水泥后期强度发生倒缩的问题，扩大硫铝酸盐水泥在更多领域的应用。

本发明中所述的数值范围包括此范围内所有的数值，并且包括此范围内任意两个数值组成的范围值。本发明所有实施例中出现的同一指标的不同数值，可以任意组合，组成范围值。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (13)

1.一种改性硫铝酸盐水泥，以质量百分比计，其特征在于，包括：

锂盐改性水泥熟料 75％～85％；

石膏 15％～25％。

2.如权利要求1所述的改性硫铝酸盐水泥，其特征在于，所述锂盐改性水泥熟料中锂盐的含量为0.002～0.9wt％。

3.如权利要求1或2所述的改性硫铝酸盐水泥，其特征在于，所述锂盐选自硫酸锂、硝酸锂、氯化锂、锂渣、含锂尾矿和碳酸锂中的一种；所述石膏选自硬石膏、二水石膏和磷石膏中的一种。

4.如权利要求3所述的改性硫铝酸盐水泥，其特征在于，所述锂盐选自碳酸锂；所述石膏选自硬石膏。

5.如权利要求1所述的改性硫铝酸盐水泥，其特征在于，所述水泥熟料以质量百分比计包括：无水硫铝酸钙40～55％；硫硅酸钙20～40％；硅酸二钙10～20％；铁铝酸盐矿物3～8％；游离石膏0～5％；游离氧化钙0～0.2％；氧化锂0.001～0.5％；钙铝黄长石0.1～1.2％；钙钛矿0.05～0.8％。

6.如权利要求1所述的改性硫铝酸盐水泥，其特征在于，所述改性硫铝酸盐水泥初凝时间为5～18min，终凝时间9～25min，4h抗压强度为18～31MPa，6h抗压强度为32～40MPa，1d抗压强度为40～50MPa，3d抗压强度为45～55MPa，28d抗压强度为75～85MPa，90d抗压强度为95～108MPa。

7.一种权利要求1-6任一项所述的改性硫铝酸盐水泥的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

将水泥生料和锂盐按照质量百分比进行粉磨混合，经高温煅烧，速冷至室温制得锂盐改性水泥熟料，再将该水泥熟料与石膏混合，粉磨，最终得到改性硫铝酸盐水泥。

8.如权利要求7所述的改性硫铝酸盐水泥的制备方法，其特征在于，所述水泥生料与锂盐的质量比例为100：(0.002～0.9)；所述锂盐选自硫酸锂、硝酸锂、氯化锂、锂渣、含锂尾矿和碳酸锂中的一种；所述石膏选自硬石膏、二水石膏和磷石膏中的一种。

9.如权利要求8所述的改性硫铝酸盐水泥的制备方法，其特征在于，所述水泥生料选自石灰石、矾土、二水石膏、赤泥、磷石膏、铬渣和粉煤灰中的至少一种；所述锂盐选自碳酸锂；所述石膏选自硬石膏。

10.如权利要求9所述的改性硫铝酸盐水泥的制备方法，其特征在于，当所述水泥生料由石灰石、矾土、二水石膏、赤泥、磷石膏、铬渣和粉煤灰组成时，所述水泥生料以质量百分比计包括：

石灰石35～55％；矾土15～20％；二水石膏0～20％；赤泥0～25％；磷石膏0～30％；铬渣0～5％；粉煤灰2～4％。

11.如权利要求7所述的改性硫铝酸盐水泥的制备方法，其特征在于，所述高温煅烧的温度为1150～1250℃，保温时间为30～60min；所述速冷的时间为2～5min；所述粉磨的比表面积范围为480～500m²·kg^-1。

12.一种建筑材料，其特征在于，所述建筑材料包括权利要求1-6任一项所述的改性硫铝酸盐水泥。

13.如权利要求12所述的建筑材料，其特征在于，所述建筑材料为砂浆或混凝土。

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