本发明专利技术提供了一种水硬性水泥熟料，以重量百分含量计，包含以下矿物组分：磷铝酸钙30％～95％；铝酸钙1～50％；磷酸钙1～50％；玻璃体0.1～10％，所述磷铝酸钙的分子式为Ca8Al12P2O31。本发明专利技术提供的水硬性水泥熟料，1天净浆抗压强度可达到60.1～86.7MPa，3天抗压强度可达到66.9～103.9MPa，28天抗压强度可达到82.1～115.4MPa，90天抗压强度可达到96.9～133.8MPa，具有早期强度高、长期强度稳定发展的特点。本发明专利技术还提供了一种水硬性水泥，同样具有早期强度高、长期强度稳定发展的特点，适用于海洋工程的承重、补强与防护。
A hydraulic cement clinker and its preparation method, hydraulic cement and its application
The present invention provides a hydraulic cement clinker, which consists of the following mineral components by weight percentage: calcium aluminate 30%-95%; calcium aluminate 1-50%; calcium phosphate 1-50%; vitreous body 0.1-10%. The molecular formula of calcium aluminate is Ca8Al12P2O31. The hydraulic cement clinker provided by the invention has a compressive strength of 60.1-86.7 MPa in one day, 66.9-103.9 MPa in three days, 82.1-115.4 MPa in 28 days and 96.9-133.8 MPa in 90 days, which has the characteristics of high early strength and stable development of long-term strength. The invention also provides a hydraulic cement, which has the characteristics of high early strength and stable long-term strength development, and is suitable for loading, strengthening and protection of marine engineering.
【技术实现步骤摘要】
一种水硬性水泥熟料及其制备方法、水硬性水泥及其应用
本专利技术涉及建筑材料
，尤其涉及一种水硬性水泥熟料及其制备方法和一种水硬性水泥及其应用。
技术介绍
开拓海洋经济需要抗海水腐蚀的水泥用于构建海洋工程和沿海能源基础设施建设，以及对受损的海洋工程进行补强与防护。在海洋环境下，海水中的氯离子半径小，电负性强，有较高的扩散和渗透能力，易于侵入到钢筋混凝土中，到达钢筋表面，当积累到一定浓度后，破坏钢筋表面钝化膜，引起钢筋锈蚀，一方面，锈蚀产物产生膨胀，在混凝土-钢筋界面产生应力，导致混凝土开裂破坏；另一方面，钢筋锈蚀使钢筋有效截面积减小，导致钢筋与混凝土握裹力削弱，结构承载力下降。同时，开裂导致水和空气进入裂缝，加速钢筋的锈蚀，形成恶性循环。此外，海洋环境还会造成硫酸盐侵蚀。海水中的硫酸盐侵入硅酸盐水泥基混凝土后，会与水泥石中的氢氧化钙和水化铝酸钙反应生成钙矾石，固相体积增大，引起混凝土的膨胀、开裂、解体。因此，海洋工程水泥最重要的是要求混凝土固化氯离子能力强、抗氯离子渗透性高，抗硫酸盐腐蚀性能好。现有技术中多采用在硅酸盐水泥中添加大掺量的矿渣、粉煤灰等提高抗氯离子渗透能力和抗硫酸盐腐蚀性能，虽然耐腐蚀性得到提高，但是存在早期强度低的问题。此外，海洋工程中的钢筋混凝土结构，服役环境恶劣，受到海水的侵蚀、冲刷等作用，导致混凝土结构受损，耐久性下降，结构甚至无法正常工作，对损伤的结构进行补强成为了经济且可持续的解决办法。普通硅酸盐水泥或混凝土修补材料养护时间长，强度发展慢，港口设施等海洋工程结构需要在受损后尽快恢复使用，采用传统混凝土进行修补，会影响海洋工程的正常使用，且会受到硫酸盐腐蚀。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种水硬性水泥熟料及其制备方法和一种水硬性水泥及其应用，本专利技术提供的水硬性水泥熟料和水硬性水泥，均具有早期强度高、长期强度稳定发展、固化氯离子能力强，优良的抗氯离子侵蚀和抗硫酸盐腐蚀性能。为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：本专利技术提供了一种水硬性水泥熟料，以重量百分含量计，包含以下矿物组分：所述磷铝酸钙的分子式为Ca8Al12P2O31。本专利技术提供了上述技术方案所述的水硬性水泥熟料的制备方法，包括以下步骤：将氧化钙、五氧化二磷和三氧化二铝混合，得到混合物；以重量百分含量计，所述混合物包括氧化钙30％～60％、五氧化二磷10％～35％和三氧化二铝30％～60％；煅烧所述混合物，得到水硬性水泥熟料。优选的，所述煅烧的温度为1500～1650℃，煅烧的时间为0.5～6.5h。本专利技术还提供了一种水硬性水泥，包含上述技术方案所述的水泥熟料或上述技术方案所述制备方法制备得到的水泥熟料。优选的，以重量百分比计，所述水泥包含以下组分：优选的，所述石膏为天然二水石膏、天然硬石膏、半水石膏、α型高强石膏、脱硫石膏、磷石膏和氟石膏中的一种或多种。优选的，所述水泥混合材为粒化高炉矿渣、粉煤灰、钢渣、铁尾矿砂、石灰石、白云石砂岩、煤矸石和微硅粉中的一种或多种。优选的，所述调凝促强组分为氢氧化锂、氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙、硫酸锂、硫酸钠、硫酸钾、硫酸铝、碳酸锂、硼酸、硼砂、碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸钾、碳酸氢钾、硅酸钠、氯化锂、柠檬酸、柠檬酸钠和葡萄糖酸钠中的一种或多种。优选的，所述调凝促强组分包括硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、硅酸盐水泥熟料、硫铝酸盐水泥熟料、铝酸盐水泥熟料和铝酸盐水泥中的一种或多种。本专利技术另提供了上述技术方案所述的水泥在海洋工程承重、补强与防护中的应用。本专利技术提供了一种水硬性水泥熟料，以重量百分含量计，包含以下矿物组分：磷铝酸钙30～95％；铝酸钙1～50％；磷酸钙1～50％；玻璃体0.1～10％；所述磷铝酸钙的分子式为Ca8Al12P2O31。本专利技术水泥熟料的水化产物无氢氧化钙产生，硫酸盐侵入后不会生成钙矾石，因此耐硫酸盐腐蚀；水化产物生成水化铝酸钙和大量凝胶，化学固化和物理固化氯离子能力强，且水化凝胶形成的浆体密实，抗硫酸盐和氯离子渗透能力优良。由于水泥熟料中的磷铝酸钙和铝酸钙水化速度较快，水化生成大量凝胶，形成相互连接的块体，因此可以为早期强度提供保障；磷酸钙水化速度慢，水化产物羟基磷灰石交错生长、相互穿插，具有提高水化硬化浆体强度和韧性的能力，为长期强度提供保障。实施例结果表明，本专利技术提供的水硬性水泥熟料，1天净浆抗压强度可达到60.1～86.7MPa，3天抗压强度可达到66.9～103.9MPa，28天抗压强度可达到82.1～115.4MPa，90天抗压强度可达到96.9～133.8MPa，说明本专利技术提供的水硬性水泥熟料早期强度高、长期强度稳定发展。此外，实施例结果还表明，本专利技术提供的水硬性水泥，1天抗压强度可达到73～94MPa，3天抗压强度可达到77～108MPa，28天抗压强度可达到94～119MPa，90天抗压强度可达到108～139MPa，说明本专利技术提供的水硬性水泥同样具有早期强度高、长期强度稳定发展的特点，适用于海洋工程的承重、补强与防护。具体实施方式本专利技术提供了一种水硬性水泥熟料，以重量百分含量计，包含以下矿物组分：所述磷铝酸钙的分子式为Ca8Al12P2O31。本专利技术提供的水硬性水泥熟料，以重量百分含量计，包含30～95％的磷铝酸钙矿物组分，优选为30～90％，更优选为40～90％。在本专利技术中，所述磷铝酸钙的分子式为Ca8Al12P2O31，优选为磷铝酸钙晶体。本专利技术所述磷铝酸钙在常温下水化速度快，为所述水硬性水泥熟料的早期强度提供保障。在本专利技术中，以重量百分含量计，本专利技术提供的水硬性水泥熟料包含1～50％的铝酸钙矿物组分，优选为3～45％。在本专利技术中，所述铝酸钙由铝酸一钙(CaAl2O4)、二铝酸一钙(CaAl4O7)、铝酸三钙(Ca3Al2O6)和七铝酸十二钙(Ca12Al14O33)中的一种或多种组成。在本专利技术中，所述铝酸钙优选为铝酸钙晶体。本专利技术所述铝酸钙在常温下水化速度快，与前述磷铝酸钙共同作用为所述水硬性水泥熟料的早期强度提供保障。在本专利技术中，以重量百分含量计，本专利技术提供的水硬性水泥熟料包含1～50％的磷酸钙矿物组分，优选为3～45％。在本专利技术中，所述磷酸钙(Ca3P2O8)优选为磷酸钙晶体。本专利技术所述磷酸钙常温下水化速度慢，最终水化产物交错生长，相互穿插，具有提供高强度、高韧性等优良的力学性能的能力，为水泥熟料的长期强度提供保障。在本专利技术中，以重量百分含量计，本专利技术提供的水硬性水泥熟料包含0.1～10％的玻璃体矿物组分，优选为1～8％。本专利技术所述玻璃体参与早期水化反应，与本专利技术所述磷铝酸钙和所述铝酸钙共同作用，参与提供早期强度。从化学组成上，本专利技术提供的水硬性水泥熟料，以重量百分含量计，包括：氧化钙30～60％；五氧化二磷10～35％；三氧化二铝30～60％，优选为氧化钙37～45％；五氧化二磷10～20％；三氧化二铝35～52％。本专利技术提供了上述技术方案所述水硬性水泥熟料的制备方法，包括以下步骤：将氧化钙、五氧化二磷和三氧化二铝混合，得到混合物；以重量百分含量计，所述混合物包括氧化钙30％～60％、五氧化二磷10％～35％和三氧化二铝30％～60％；煅烧所述混合物，得到水硬性水泥熟料。本专利技术将氧化钙、五氧化二磷和三氧化二铝混合，得到混合物。本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种水硬性水泥熟料，以重量百分含量计，包含以下矿物组分：
【技术特征摘要】
1.一种水硬性水泥熟料，以重量百分含量计，包含以下矿物组分：所述磷铝酸钙的分子式为Ca8Al12P2O31。2.权利要求1所述的水硬性水泥熟料的制备方法，包括以下步骤：将氧化钙、五氧化二磷和三氧化二铝混合，得到混合物；以重量百分含量计，所述混合物包括氧化钙30％～60％、五氧化二磷10％～35％和三氧化二铝30％～60％；煅烧所述混合物，得到水硬性水泥熟料。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述煅烧的温度为1500～1650℃，煅烧的时间为0.5～6.5h。4.一种水硬性水泥，包含权利要求1所述的水泥熟料或权利要求2～3任意一项所述制备方法制备得到的水泥熟料。5.根据权利要求4所述的水泥，其特征在于，以重量百分比计，所述水泥包含以下组分：6.根据权利要求5所述的水泥，其特征在于，所述石膏为天然二水...
【专利技术属性】
技术研发人员：丁铸，王晓东，张宁，刘飚，徐沐睿，田炳瑶，洪鑫，李玉玉，李定发，
申请(专利权)人：深圳大学，
类型：发明
国别省市：广东,44
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