一种基于胶凝材料的高抗海水侵蚀复合水泥的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种基于胶凝材料的高抗海水侵蚀复合水泥的制备方法；主要由以下按质量分数计的组分组成：按照硅酸盐水泥30‑40％、细粒度矿渣粉20‑45％、粗粒度粉体15‑30％、偏高岭土2‑7％、沸石5‑15％、石膏5‑9％。本发明专利技术的硅酸盐水泥基材料早期强度较高，后期强度持续增长，并具有优异的抗海水侵蚀能力，如3天抗压强度大于24MPa、28天抗压强度大于52.5MPa、28天抗氯离子侵蚀系数小于0.6×10

A Method of Preparing Composite Cement with High Seawater Erosion Resistance Based on Cementitious Material

【技术实现步骤摘要】
一种基于胶凝材料的高抗海水侵蚀复合水泥的制备方法
本专利技术涉及水泥材料，尤其涉及一种基于胶凝材料的高抗海水侵蚀复合水泥的制备方法。
技术介绍
随着国家海洋发展战略的推进，海洋工程大量兴建，对抗海水侵蚀的复合水泥需求量日益增大。现有方法制备抗海水侵蚀复合水泥需要掺入大量高活性、高细度辅助性胶凝材料，按照国家标准GB/T31289-2014《海工硅酸盐水泥》的要求，水泥中矿渣粉、粉煤灰与硅灰用量共计50-70％。我国南海周边区域内高质量粉煤灰与硅灰产量较少，难以满足抗海水侵蚀复合水泥生产要求。同时应该注意到复合水泥中水泥熟料、矿渣等高活性组分含有大量粗颗粒，导致整体水化程度低，造成了胶凝性能的浪费。为降低高抗海水侵蚀复合水泥生产成本与难度，可以通过充分发挥胶凝材料的水化特性实现胶凝材料高效利用，从而减少抗海水侵蚀复合水泥对高品质胶凝材料的需求，同时提高地方性低活性材料或惰性材料利用率。从水泥浆体组成、结构角度出发，密实的结构与良好的有害离子固化能力是提高抗海水侵蚀能力的必要条件。水泥浆体水化程度相同时颗粒初始堆积密度越高，浆体结构越密实；水化产物内表面积越大，物理吸附氯离子能力越强，而水化产物中含铝水化产物含量的提高则有利于提高化学固化氯离子能力。由水泥颗粒级配与水化理论可知水泥强度主要由中粒度胶凝材料提供；细粒度胶凝材料通过填充粗颗粒堆积造成的孔隙细化水泥浆体孔径，同时发挥对有害离子的阻滞作用；粗粒度胶凝材料的颗粒堆积则形成水泥浆体的骨架支撑结构，其水化效能对水泥浆体密实程度及有害离子固化能力影响较小。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述现有技术的缺点和不足，提供一种基于胶凝材料的高抗海水侵蚀复合水泥的制备方法。本专利技术充分发挥胶凝材料的填充作用与水化效能，实现了胶凝材料的高效利用，同时显著提高了复合水泥抗海水侵蚀能力。本专利技术通过下述技术方案实现：一种基于胶凝材料的高抗海水侵蚀复合水泥的制备方法，主要由以下按质量分数计的组分混合组成：硅酸盐水泥30-40％、细粒度矿渣粉20-45％、粗粒度粉体15-30％、偏高岭土2-7％、沸石5-15％、石膏5-9％。本专利技术的硅酸盐水泥基材料早期强度较高，后期强度持续增长，并具有优异的抗海水侵蚀能力，如3天抗压强度大于24MPa、28天抗压强度大于52.5MPa、28天抗氯离子侵蚀系数小于0.6×10-12m2/s、28天抗海水侵蚀系数大于1.2。本专利技术的高抗海水侵蚀复合水泥应用于抗海水侵蚀性能要求高的领域。所述硅酸盐水泥的勃氏比表面积320-380m2/kg，粒径大于45μm的颗粒体积含量小于20％，粒径小于8μm的颗粒体积含量小于15％。3天抗压强度大于27MPa、28天抗压强度大于57MPa。所述细粒度矿渣粉的勃氏比表面积520-600m2/kg，粒径大于20μm的颗粒体积含量小于10％，粒径小于5μm的颗粒体积含量大于20％。3天活性指数大于90％、28天活性指数大于120％。所述粗粒度粉体为(低活性)胶凝材料(例如粉煤灰、钢渣和/或镍铁渣)或惰性填料(例如石灰石粉和/或硅质石粉)，其特征为勃氏比表面积180-250m2/kg、粒径大于60μm的颗粒体积含量小于20％、粒径小于30μm的颗粒体积含量小于20％。28天活性指数大于60％、MgO含量小于15％。所述偏高岭土平均粒径3-5μm。3天活性指数大于95％，28天活性指数大于110％。本专利技术相对于现有技术，具有如下的优点及效果：基于颗粒级配模型与胶凝材料水化理论，本专利技术所得高抗海水侵蚀复合水泥浆体初始堆积密度高，后期持续、高效水化，因此能够保证高抗海水侵蚀复合水泥在大掺量辅助性胶凝材料，尤其是低活性胶凝材料甚至惰性材料掺入后仍具有较高早期强度与持续发展的后期强度。实现不同活性胶凝材料的高效利用，在发挥水泥浆体中粗粒度粉体骨架支撑作用基础上，通过提高中粒度硅酸盐水泥的水化程度保证了高抗海水侵蚀复合水泥的力学性能，同时使细粒度矿渣粉起细化孔径、密实浆体的作用，最终提高了不同活性辅助性胶凝材料的利用效率。采用偏高岭土与沸石分别提高复合水泥的化学结合与物理吸附氯离子能力，保证了高抗海水侵蚀复合水泥具有优秀的抗侵蚀能力。采用大量低活性胶凝材料甚至惰性材料制备高抗海水侵蚀水泥，为地方性低活性胶凝材料或惰性材料的资源化利用提供途径，具有显著的环境效益。通过不同活性胶凝材料的合理搭配以制备海洋工程用高抗蚀水泥，氯离子扩散系数与抗海水侵蚀系数远优于现行海工水泥国家标准的要求，能大幅度提高海洋工程的耐久性与结构服役寿命，具有显著的经济效益，同时降低海洋工程全周期的环境负荷。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术作进一步详细地描述，但本专利技术的实施方式不限于此。本专利技术的基于胶凝材料高效利用的高抗海水侵蚀复合水泥包括采用硅酸盐水泥，细粒度矿渣粉，粗粒度粉体，石膏，偏高岭土和沸石；本专利技术将各组分按照一定配比混合均匀。不同胶凝材料粒度要求，活性指数及其含量所占质量分数如表1所示。不同组分粒度、活性指数以及质量分数可以在规定范围内波动，要求各组分质量分数之和为100％。表1不同组分粒度要求与质量分数备注：“/”表示对该项指标不作要求。实施例1：本实施例中基于胶凝材料高效利用的高抗海水侵蚀复合水泥，主要由粗粒度粉煤灰、硅酸盐水泥、细粒度矿渣粉、偏高岭土、沸石和石膏组成；各组分质量含量以及本实施例制备的高抗海水侵蚀复合水泥性能测试如表2所示。表2一种基于胶凝材料高效利用的高抗海水侵蚀复合水泥的配比及性能实施例2：本实施例中基于胶凝材料高效利用的高抗海水侵蚀复合水泥，主要由粗粒度石灰石粉、硅酸盐水泥、细粒度矿渣粉、偏高岭土、沸石和石膏组成；各组分质量含量以及本实施例制备的高抗海水侵蚀复合水泥性能测试如表3所示。表3一种基于胶凝材料高效利用的高抗海水侵蚀复合水泥的配比及性能实施例3：本实施例中基于胶凝材料高效利用的高抗海水侵蚀复合水泥，主要由粗粒度煤矸石、硅酸盐水泥、细粒度矿渣粉、偏高岭土、沸石和石膏组成；各组分质量含量以及本实施例制备的高抗海水侵蚀复合水泥性能测试如表4所示。表4一种基于胶凝材料高效利用的高抗海水侵蚀复合水泥的配比及性能上述实施例为本专利技术部分实施方式，但本专利技术的实施方式并不受上述实施例的限制，其它的任何未背离本专利技术的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本专利技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于胶凝材料的高抗海水侵蚀复合水泥的制备方法，其特征在于主要由以下按质量分数计的组分混合组成：硅酸盐水泥30‑40％、细粒度矿渣粉20‑45％、粗粒度粉体15‑30％、偏高岭土2‑7％、沸石5‑15％、石膏5‑9％。

【技术特征摘要】
1.一种基于胶凝材料的高抗海水侵蚀复合水泥的制备方法，其特征在于主要由以下按质量分数计的组分混合组成：硅酸盐水泥30-40％、细粒度矿渣粉20-45％、粗粒度粉体15-30％、偏高岭土2-7％、沸石5-15％、石膏5-9％。2.根据权利要求1所述基于胶凝材料的高抗海水侵蚀复合水泥的制备方法，其特征在于硅酸盐水泥的勃氏比表面积320-380m2/kg，粒径大于45μm的颗粒体积含量小于20％，粒径小于8μm的颗粒体积含量小于15％。3.根据权利要求2所述基于胶凝材料的高抗海水侵蚀复合水泥的制备方法，其特征在于细粒度矿渣粉的勃氏比表面积520-600m2/kg，粒径大...

【专利技术属性】
技术研发人员：张同生，庞欢欣，郭奕群，韦江雄，余其俊，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东,44