本發明涉及一種水泥熟料及其制備方法，屬于水泥熟料生產技術領域。
背景技術：
近年來，世界各國都十分重視海洋資源的開發，我國港口、海塘、海岸防護、跨海大橋、海上加油站等海上工程建設發展很快。眾所周知，海洋工程砼構筑物長期受海水中鹽類的化學腐蝕，特別是Cl-腐蝕，還受海浪沖刷等，環境非常惡劣，因此海工砼的耐久性問題越來越受到重視。目前我國在港口、碼頭、海洋工程上主要使用的是普通水泥和少量抗硫酸鹽水泥。這類水泥的抗滲性、耐磨性較差，其抗海水侵蝕、耐海水沖刷和抗凍融性不能完全滿足海洋工程的特殊要求，以至于造成工程質量不高、使用壽命較短，給國民經濟帶來了較大的損失。
現有技術中，如公開號為CN101343150、CN101659535、CN101445351等發明專利公開的海工水泥，主要是以硅酸鹽水泥為主，高摻量礦渣和粉煤灰，雖具備后期強度高，耐腐蝕性好的特點，但缺點是早期強度低，雖然后期研究通過采用組成材料的細微化技術和復合技術，內摻特定的無機膠凝材料，激發了膠凝料中的“潛在活性”，克服了高摻量水泥早期強度低的缺點，保留后期強度高、耐腐蝕性好的優點，但目前的海工硅酸鹽水泥的抗氯離子滲透性及抗硫酸鹽侵蝕性，還是無法達到長時間使用的要求。
如公開號為CN101224968，名稱為“海工耐久水泥混凝土”的發明專利，該專利公開的混凝土由水與膠凝材料、骨料、減水劑、外加劑拌合而成，所述外加劑包括松香或石蠟的一種以上，以及阻銹劑和松香熱聚物，其中松香、石蠟或其混合物的摻量以所述膠凝材料的總重量計為2～8%，阻銹劑為1～5%，松香熱聚物為0.01～0.04%。所述膠凝材料由水泥和摻合料組成，其中摻合料包括礦粉和粉煤灰，水泥的摻量以所述膠凝材料的總重量計為25～35%，礦粉為45～55%，粉煤灰為15～20%。
又如公開號為CN102584044A，名稱為“硫鋁酸鹽海工水泥及其制備方法”的發明專利，該專利公開的水泥包括水泥熟料50～80份，硬石膏8.0～20份，石灰石0～30份，礦渣0～30份，減水劑0.1～0.5份，引氣劑0.001～0.005份，緩凝劑0.1～0.5份，硅粉2～5份。
該專利是以硫鋁酸鹽熟料為基礎的海工水泥，其凝結時間快，需要借助大量外加劑來解決與外摻料的相容性的問題，增加了額外的成本。
技術實現要素：
本發明旨在解決現有技術中海工水泥存在的生產成本高、抗氯離子滲透性及抗硫酸鹽侵蝕性不夠好、高摻混合材解決一些抗腐蝕性能，但膠凝材料用量少，耐久性差，導致維修成本高等技術問題，提供一種新的水泥熟料，尤其適用于海洋工程的水泥熟料，通過原料的選擇以及原料特定的配比設計，大大降低水泥熟料的生產成本，提高海洋用水泥熟料的使用性能。
為了實現上述發明目的，本發明的技術方案如下：
水泥熟料，其特征在于：包括以下按質量百分比計的原料：鈣質材料30～60%，硅質材料0～25%，鋁質材料10～40%，鐵質材料0～10%，石膏類材料5～20%；熟料的礦物組成為C4AS:10%～40%，C2S：25%～40%，C4AF：10%～30%。
為了更好地實現本發明，所述鈣質材料為石灰石。
所述硅質材料低品位石灰石、低品位鋁礬土、砂巖、頁巖中的至少一種，所述低品位石灰石中含硅量≥3%，所述低品位鋁礬土中含硅量≥17%。
所述鋁質材料位低品位鋁礬土、煉鋁廢渣、鋁尾礦、粉煤灰中的至少一種。
所述鐵質材料為高鐵鋁礬土、鐵渣、鋼渣、硫酸渣中的一種。
所述石膏類材料為二水石膏、硬石膏、脫硫石膏、磷石膏、脫硫灰渣中的至少一種。
本發明的另一個目的是提供水泥熟料的制備方法，其特征在于：包括配料和煅燒兩個步驟，所述配料是指將各原料破碎、粉磨后，進行混合；所述煅燒是指將混合的生料于1100～1350℃的溫度下，煅燒10～90min，冷卻后即制得所述熟料。
本發明的有益效果：
（1）本發明通過選擇的鈣質材料，硅質材料，鋁質材料，鐵質材料，石膏類材料為原料，并設計特定比例，制得的熟料具有以下礦物組成：C4AS:10%～40%，C2S：25%～40%，C4AF：10%～30%，該熟料中其中含有一定量的早強礦物硫鋁酸鈣，不含有鋁酸三鈣，可大大減少水泥的收縮；并且能夠在水化過程中形成鈣礬石，不僅產生早期強度，而且還可以彌補水化過程中整體體積膨脹以及普通硅酸鹽水泥體系硬化后造成的干縮現象，本發明的熟料在失去層間水后呈現低收縮，對工程應用沒有破壞性；同時含有較高量的硅酸二鈣，使后期強度穩定增長，水化漿體致密，抗滲性好；相比其他水泥熟料，鐵含量低，增加了其抗海水侵蝕能力。
（2）本發明通過對原料：硅質材料，鋁質材料，鐵質材料，石膏類材料的進一步優選，可有效解決大量低品位鈣質、鋁質材料以及工業廢棄物的堆放，減輕填埋的環境壓力以及現在建材行業出現的資源短缺、高消耗的技術問題，并實現降低生產成本、提高資源利用率的有益效果，實現環境效益、經濟效益、社會效益三位一體的統一，符合國家國情。
（3）本發明的配方中，原料來源廣泛，可充分利用廢物，降低石灰石的消耗量，減少二氧化碳的排放，適應性更廣。
（4）本發明的制備方法中，煅燒的溫度為1100～1350℃，比普通硅酸鹽水泥的煅燒溫度低，水泥的易燒性好，且煅燒后的熟料易磨性好，可大大降低能耗，并縮短生產時間，提高經濟效益。
（5）采用本發明的熟料制得的水泥，不僅具有低收縮性，還具有早強、低堿度、快硬、抗凍、抗滲、耐蝕、低熱、后期強度增長穩定、耐久性好等良好的性能，其低收縮性可以減少工程中出現的開裂造成的破壞；本發明的熟料廣泛用于修補工程、防水建筑工程等，具有良好的建筑施工性能，尤其適用于海洋建筑工程。
具體實施方式
下面結合實施例對本發明作進一步地詳細說明，但本發明的實施方式不限于此。
實施例1
一種水泥熟料，由以下按質量百分比計的原料組成：低品位石灰石50%，砂巖9%，高鐵鋁礬土34%，脫硫石膏7%。
本實施例的熟料制備方法如下：
將前述各原料破碎、粉磨后，進行混合，然后再將混合后的生料于1100～1350℃的溫度下，煅燒10min，冷卻后制得所述熟料。
實施例2
一種水泥熟料的制備方法，包括以下步驟：
a、配料：將低品位石灰石49%，頁巖11%，煉鋁廢渣32%，脫硫石膏8%；所述配料是指將各原料破碎、粉磨后，進行混合。
b、煅燒：將混合的生料于1100～1350℃的溫度下，煅燒90min，冷卻后即制得所述熟料。
實施例3
一種水泥熟料的制備方法，包括以下步驟：
a、配料：將低品位石灰石50%，頁巖7%，高鐵鋁礬土25%，脫硫灰渣18%；所述配料是指將各原料破碎、粉磨后，進行混合。
b、煅燒：將混合的生料于1100～1350℃的溫度下，煅燒50min，冷卻后即制得所述熟料。
實施例4
一種水泥熟料的制備方法，包括以下步驟：
a、配料：將低品位石灰石50%，頁巖5%，高鐵鋁礬土28%，硬石膏7%；所述配料是指將各原料破碎、粉磨后，進行混合。
b、煅燒：將混合的生料于1100～1350℃的溫度下，煅燒40min，冷卻后即制得所述熟料。
實施例5
一種水泥熟料的制備方法，包括以下步驟：
a、配料：將低品位石灰石51%，頁巖5%，煉鋁廢渣31%，鋼渣2%，脫硫石膏8%；所述配料是指將各原料破碎、粉磨后，進行混合。
b、煅燒：將混合的生料于1100～1350℃的溫度下，煅燒80min，冷卻后即制得所述熟料。
實施例6～14
實施例15
將實施例5制得的熟料，摻入一定量的二水石膏，進行粉磨，然后檢測器物理性能，其抗壓強度性能指標如下：
以上所述，僅是本發明的較佳實施例，并非對本發明做任何形式上的限制，凡是依據本發明的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化，均落入本發明的保護范圍之內。