一种3D打印硅酸盐水泥熟料及其制备方法技术

3D打印熟料是一种可制备成早期强度高、凝结时间快且后期强度稳定的可用于3D打印及其他用途的特种胶凝材料，其特征在于以重量百分比计，所述熟料中SiO

【技术实现步骤摘要】
一种3D打印硅酸盐水泥熟料及其制备方法
本专利技术属于水泥材料
，特别涉及一种3D打印硅酸盐水泥熟料及其制备方法。
技术介绍
3D打印水泥熟料由是SiO2，Al2O3，Fe2O3，CaO，SO3等组分的原材料经配料、混合、粉磨、烧成等制备工艺获得，其矿相主要为硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙、铁铝酸四钙等。随着科技水平的不断提高，3D打印技术正快速改变着人们的生产及生活方式。在建筑行业中，应用3D打印技术的“轮廓工艺”，根据设计图的指示，喷嘴在指定地点挤出建筑材料，通过逐层打印的方式来构造物体。3D打印水泥的出现使得3D打印技术更为成熟和方便，也更安全的运用于施工打印中。目前使用的是3D打印水泥材料存在一些缺点，主要表现在：早期强度低：凝结时间长，材料流动性差、不易粘聚等缺点，导致打印材料落位后易发生坍塌、变形等问题，且水泥水化后期，由于硬化水泥浆体体积收缩而造成收缩裂纹，影响3D打印构件的体积稳定性与耐久性。因此，本领域技术人员致力于研发一种新的3D打印硅酸盐水泥熟料及其制备方法，以多种材料的复配并添加有机或无机添加剂进行性能优化与调整，克服早期强度低：凝结时间长，材料流动性差、不易粘聚等缺点，以满足3D打印的技术要求。
技术实现思路
鉴于现有技术的上述缺陷，本专利技术提供了一种新的3D打印硅酸盐水泥熟料及其制备方法，以多种材料的复配并添加有机或无机添加剂进行性能优化与调整，克服早期强度低：凝结时间长，材料流动性差、不易粘聚等缺点，以满足3D打印的技术要求。为实现上述目的，本专利技术提供了一种3D打印硅酸盐水泥熟料，按照化学组成以质量百分比计，所述熟料中包括：SiO220-25％，Al2O31-5％，Fe2O30-2％，CaO60-80％，SO30-2％。本专利技术还提供了一种3D打印硅酸盐水泥熟料的制备方法，所述方法包括如下步骤：S100、将复合矿化剂与水泥生料粉混合，得到3D打印水泥生料，其中，所述复合矿化剂为萤石与石膏比例为1∶1混合磨细制成，所述水泥生料粉为石灰石、硅质材料和铝质材料的混合粉末，所述混合粉末的筛余小于等于8％；S200、将所述3D打印水泥生料煅烧制得所述3D打印硅酸盐水泥熟料。与现有技术相比，本专利技术的优势在于：(1)本专利技术是在3D打印水泥生料原有组分的基础上，添加了复合矿化剂，降低烧成温度70-150℃，促进主要矿相的形成，从而在保证在提高该水泥物理性能基础上，改善生料易烧性、提高熟料的产量及质量、降低能耗的目的，从而降低了生产该水泥的成本，保证其工作性能；(2)本专利技术与硅酸水泥相比，硅酸三钙和铝酸三钙含量较高故具有较高的早期强度、加入复合矿化剂引入氟离子后与水泥生料粉中的CaO和Al2O3共融形成11CaO·7Al2O3·CaF2具有很好的抗侵蚀性和微膨胀等优良特性；(3)本专利技术在实验室经多次试验后发现当加入2％复合矿化剂时可使硅酸水泥熟料相比烧成温度降低150℃；表2：矿化剂矿化效果(4)本专利技术中复合矿化剂有效的利用工业副产品脱硫石膏生产特种水泥熟料，生产该种熟料不仅可以减少水泥企业对资源的消耗、降低生产成本、减少环境污染，而且可以提高脱硫石膏的利用率，减轻脱硫石膏带来的环保隐患，无疑对建材行业起到推动作用，给企业和社会带来可观的经济效益和社会效益。附图说明图1为实施例1烧成矿物的XRD分析图；图2为实施例2烧成矿物的XRD分析图；图3为实施例3烧成矿物的XRD分析图；图4为实施例3制备的3D打印硅酸盐水泥熟料在2000倍下SEM图；图5为实施例3制备的3D打印硅酸盐水泥熟料在20000倍下SEM图；图6为实施例3水化后的水化产物图在16000倍下的SEM图。具体实施方式本专利技术公开了一种3D打印硅酸盐水泥熟料，按照化学组成以质量百分比计，所述熟料中包括：SiO220-25％，Al2O31-5％，Fe2O30-2％，CaO60-80％，SO30-2％。一方面，本专利技术的3D打印硅酸盐水泥熟料是在3D打印水泥生料原有组分的基础上，添加了复合矿化剂，降低烧成温度70-150℃，促进主要矿相的形成，从而在保证在提高该水泥物理性能基础上，改善生料易烧性、提高熟料的产量及质量、降低能耗的目的，从而降低了生产该水泥的成本，保证其工作性能；另一方面，本专利技术与硅酸水泥相比，硅酸三钙和铝酸三钙含量较高故具有较高的早期强度、加入复合矿化剂引入氟离子后与水泥生料粉中的CaO和Al2O3共融形成11CaO·7Al2O3·CaF2具有很好的抗侵蚀性和微膨胀等优良特性；其次，本专利技术在实验室经多次试验后发现当加入2％复合矿化剂时可使硅酸水泥熟料相比烧成温度降低150℃，如下表1所示：表1复合矿化剂矿化效果如下表2复合矿化剂最佳含量实验所示：矿化剂含量％012357f-cao含量％3.723.000.721.321.521.61最后，本专利技术的3D打印硅酸盐水泥熟料与同石灰饱和比系数硅酸水泥熟料相比烧成温度降低150℃，且烧成的熟料矿物发育良好。在一个较佳的实施例中，其中，所述熟料的矿相组成为C3S60-90％，C2S5-20％，C4AF0-10％，C3A3-12％及少量其他物质或矿相，如：MgO等；在一个较佳的实施例中，所述熟料的三率值石灰饱和比系数为：0.95±0.05；铝率：4.0±1.0；硅率：4.5±1.5。本专利技术还提供了一种3D打印硅酸盐水泥熟料的制备方法，所述方法包括如下步骤：S100、将复合矿化剂与水泥生料粉混合，得到3D打印水泥生料，其中，所述复合矿化剂为萤石与石膏比例为1∶1混合磨细制成，所述水泥生料粉为石灰石、硅质材料和铝质材料的混合粉末，所述混合粉末的筛余小于等于8％，当混合粉末的筛余大于8％的时候，水泥生料粉过粗导致熟料煅烧困难，生料粉过细的话成本太高，水泥厂一般控制在10％左右；S200、将所述3D打印水泥生料在煅烧制得所述3D打印硅酸盐水泥熟料。在一个较佳的实施例中，其中，所述复合矿化剂与所述生料粉的当其重量份数比为0～2：100～98，经多次试烧试验后确定其中游离钙含量及物理检验数据最佳。在一个较佳的实施例中，其中，S100中，所述水泥生料粉中，按质量百分比计，石灰石75-85％、硅质材料11-15％、铝质材料2-8％。在一个较佳的实施例中，以质量百分比计，所述石灰石中CaO≥52％；所述硅质材料为砂岩、亚砂土、页岩中的一种，以质量百分比计，所述硅质材料中SiO2≥90％；所述铝质材料为铝矾土、煤矸石中的一种，以质量百分比计，所述铝质材料中Al2O3≥20％。在一个较佳的实施例中，其中，步骤S200中，所述煅烧的温度本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种3D打印硅酸盐水泥熟料，按照化学组成以质量百分比计，所述熟料中包括：SiO

【技术特征摘要】
1.一种3D打印硅酸盐水泥熟料，按照化学组成以质量百分比计，所述熟料中包括：SiO220-25％，Al2O31-5％，Fe2O30-2％，CaO60-80％，SO30-2％。


2.如权利要求1所述的熟料，其中，优选的，所述熟料的矿相组成包括C3S60-90％，C2S5-20％，C4AF0-10％，C3A3-12％。


3.如权利要求1所述的熟料，其中，所述熟料的三率值石灰饱和比系数为：0.95±0.05；铝率：4.0±1.0；硅率：4.5±1.5。


4.一种如权利要求1～3任一项所述的3D打印硅酸盐水泥熟料的制备方法，所述方法包括如下步骤：
S100、将复合矿化剂与水泥生料粉混合，得到3D打印水泥生料，其中，所述复合矿化剂为萤石与石膏比例为1∶1混合磨细制成，所述水泥生料粉包括为石灰石、硅质材料和铝质材料的混合粉末，所述混合粉末...

【专利技术属性】
技术研发人员：李海宏，席峥，白明科，黄增，马慧，徐惠惠，
申请(专利权)人：尧柏特种水泥技术研发有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61