一种用于海洋工程的高抗蚀低收缩硅酸盐水泥及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种用于海洋工程的高抗蚀低收缩硅酸盐水泥及其制备方法。所述的水泥以质量百分含量计，其包含以下组分：水泥熟料，25‑45％；石膏，8‑14％；矿粉，40‑60％；粉煤灰，3‑5％；亚微米材料，1‑3％；性能调节组分，0‑3％；所述的水泥的制备方法包括以下步骤：步骤一：将水泥熟料、石膏球磨，得第一粉磨细粉；步骤二：将硫铝酸盐水泥熟料球磨，得第二粉磨细粉；步骤三：所述的第一粉磨细粉、第二粉磨细粉与矿粉、粉煤灰及亚微米材料充分混合均匀。所述水泥成本低廉，制备工艺简单，具有极强的抗氯离子侵蚀能力和较高的强度，适用于复杂海洋环境的海工混凝土工程建设的需要，具有广阔的应用前景。

A kind of high corrosion resistance and low shrinkage Portland cement used in marine engineering and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种用于海洋工程的高抗蚀低收缩硅酸盐水泥及其制备方法
本专利技术属于建筑材料领域，具体涉及一种用于海洋工程的高抗蚀低收缩硅酸盐水泥及其制备方法。
技术介绍
我国是海洋大国，海域面积约300万平方公里，海洋资源丰富，开发潜力巨大。随着近年我国“丝绸之路经济带”、“21世纪海上丝绸之路经济带”以及“海洋强国”的陆续展开，我国海洋工程建设迎来了新的高速发展期。然而，在海浪冲刷、湿度、温度、盐侵等极端复杂海洋环境下，水泥基材料收缩大、易开裂、抗蚀性不足等问题仍较突出，对混凝土工程使用寿命造成重要影响。硅酸盐水泥是海洋环境下混凝土工程中重要的基本胶凝材料，其组成与结构对水泥基材料工作性和抗氯盐侵蚀性能等有重要影响。近些年，法国、荷兰、日本等发达国家采用高掺量矿渣、粉煤灰等矿物材料开发了海洋工程专用抗侵蚀水泥基材料，我国在海洋工程专用水泥方面也开展了大量研究，目前，多数研究通常采取水泥熟料与高掺量矿粉、粉煤灰、炉底渣以及少量硅灰或改性偏高岭土等复合方法提高水泥抗海水侵蚀能力；同时，也有研究报道利用硫铝酸钙水泥提高水泥抗海水侵蚀及耐磨性能。不过，水泥基材料中矿物复合材料的大量引入，也会给水泥基材料带来早期强度低、凝结速度慢、易离析、干缩大、抗冻及抗碳化性能差等负面影响。为此，近年高抗蚀水泥基材料的研究已列入国家重点研发计划，复杂海洋环境下高抗蚀、低收缩、低热水泥基胶凝材料成为当前急需解决的研究课题。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于，提供一种用于海洋工程的高抗蚀低收缩硅酸盐水泥(下文简称其为“高抗蚀低收缩海工水泥”)及其制备方法；所述的水泥原材料的成本低廉，制备的工艺简单，而且所述的水泥具有极强的抗氯离子侵蚀能力和高的强度，适用于复杂海洋环境的海工混凝土工程建设的需要，具有广阔的应用前景。本专利技术的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本专利技术提出的一种高抗蚀低收缩海工水泥，以质量百分含量计，其包含以下组分：水泥熟料，25-45％；石膏，8-14％；矿粉，40-60％；粉煤灰，3-5％；亚微米材料，1-3％；性能调节组分，0-3％。本专利技术的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。优选的，前述的高抗蚀低收缩海工水泥，其中所述的水泥熟料为符合GB/T21372技术要求的通用硅酸盐水泥熟料；所述的水泥熟料的3d抗压强度≥34.0MPa、28d抗压强度≥58.0MPa。优选的，前述的高抗蚀低收缩海工水泥，其中所述的石膏为符合GB/T5483标准要求的天然石膏或混合石膏，其中硬石膏含量不大于石膏总量的50％，以质量百分含量计。优选的，前述的高抗蚀低收缩海工水泥，其中所述的矿粉为符合GB/T18046标准要求的S95级及以上的活性矿粉。优选的，前述的高抗蚀低收缩海工水泥，其中所述的粉煤灰为符合GB/T1596标准要求的I级或II粉煤灰，且烧失量≦5.0％。优选的，前述的高抗蚀低收缩海工水泥，其中所述的亚微米材料为亚微米硅质细粉和/或亚微米铝质细粉；所述的亚微米硅质细粉为粒径≦1000nm的SiO2微粉；所述的亚微米级铝质细粉为粒径≦1000nm的Al2O3微粉。优选的，前述的高抗蚀低收缩海工水泥，其中所述的性能调节组分为无水硫铝酸钙早强矿物；所述的无水硫铝酸钙早强矿物取自于硫铝酸盐水泥熟料；所述的硫铝酸盐水泥熟料中无水硫铝酸钙早强矿物的含量≥55％，以质量百分含量计。本专利技术的目的及解决其技术问题还采用以下的技术方案来实现。依据本专利技术提出的一种高抗蚀低收缩海工水泥的制备方法，包括：步骤一：将水泥熟料、石膏球磨，得第一粉磨细粉；步骤二：将硫铝酸盐水泥熟料球磨，得第二粉磨细粉；步骤三：所述的第一粉磨细粉、第二粉磨细粉与矿粉、粉煤灰及亚微米材料充分混合均匀。本专利技术的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。优选的，前述的高抗蚀低收缩海工水泥的制备方法，其中所述的第一粉磨细粉的比表面积为360m2/Kg≦S≦400m2/Kg；所述的第二粉磨细粉的比表面积S≥350m2/Kg；所述的水泥的比表面积S≥420m2/Kg；所述的水泥的细度为45um的筛余6％-10％，以质量百分含量计。本专利技术的目的及解决其技术问题还采用以下的技术方案来实现。依据本专利技术提出的一种高抗蚀低收缩海工水泥在水泥工业和混凝土行业中应用。借由上述技术方案，本专利技术提供的高抗蚀低收缩海工水泥及其制备方法至少具有下列优点：1、本专利技术提供的高抗蚀低收缩海工水泥及其制备方法，可显著提高复杂海洋环境条件下水泥和混凝土抗氯离子侵蚀能力。经实验验证，本专利技术高抗蚀低收缩海工水泥氯离子扩散系数DCL仅0.45×10-12m2/s左右(远低于GB/T31289-2014海工硅酸盐水泥DCL不大于1.5×10-12m2/s)，表现出极强的抗氯离子渗透能力极强；而且，在5倍高浓度海水中，高抗蚀低收缩海工水泥的120d抗压强度损失率仅约10％左右，抗侵蚀系数KC>1.0，表现出非常好的抗蚀性能。进一步的，使用本专利技术提供的高抗蚀低收缩海工水泥配制的混凝土，其抗氯离子的渗透能力极强，混凝土28d的电通量仅约为普通硅酸盐水泥的1/5，尤其在水灰比W/C＝0.3时，其电通量仅为320库仑左右。2、本专利技术提供的高抗蚀低收缩海工水泥及其制备方法，可显著改善水泥基材料的干缩性，提高水泥早期和后期强度。经实验验证，本专利技术高抗蚀低收缩海工水泥的28d干缩率低(≤0.05％)；远低于海工水泥POP32.5的干缩率水平(0.072％)；进一步的，使用本专利技术提供的高抗蚀低收缩海工水泥配制的混凝土，其各龄期的干缩率均低于PO42.5水泥混凝土；特别的，其28d干缩率仅为0.029％，远低于普通硅酸盐水泥PO42.5(28d干缩率为0.034％)。3、本专利技术提供的高抗蚀低收缩海工水泥及其制备方法，成本低廉，制备工艺简单。一方面，在原材料选用上，其大量利用矿(渣)粉等工业废渣，以及粉煤灰为来自粉煤灰燃煤电厂排放的废弃物，不仅便宜，还能解决环保问题，同时，在原料中添加了亚微米材料，虽然亚微米材料相比纳米材料来讲很便宜，但是在所述的高抗蚀低收缩海工水泥中，其属于相对价格较高的材料，综合考虑经济成本以及水泥的性能平衡，所述的亚微米材料的使用比例相对较小；另一方面，高抗蚀低收缩海工水泥的制备方法简单。其仅需要将熟料和石膏球磨至一定细度，再与其他材料混合球磨即可实现其优异的综合性能，具有非常好的有益效果，而不像其他的水泥制备那样需要添加防腐剂、引气剂等诸多外加剂进行性能调节。4、本专利技术提供的高抗蚀低收缩海工水泥所用的原材料，便于购买与获取，同时矿(渣)粉、粉煤灰等材料的使用，也有助于降低水泥生产成本与污染物排放。综上所述，本专利技术提供的高抗蚀低收缩海工水泥及其制备方法，成本低廉、制备工艺简单，性能可靠，适用于复杂海洋环境的海工混凝土工程建设的需要，具有广阔的应用前景。上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于海洋工程的高抗蚀低收缩硅酸盐水泥，其特征在于，以质量百分含量计，其包含以下组分：/n

【技术特征摘要】
1.一种用于海洋工程的高抗蚀低收缩硅酸盐水泥，其特征在于，以质量百分含量计，其包含以下组分：





2.根据权利要求1所述的用于海洋工程的高抗蚀低收缩硅酸盐水泥，其特征在于，
所述的水泥熟料为符合GB/T21372技术要求的通用硅酸盐水泥熟料；所述的水泥熟料的3d抗压强度≥34.0MPa、28d抗压强度≥58.0MPa。


3.根据权利要求1所述的用于海洋工程的高抗蚀低收缩硅酸盐水泥，其特征在于，
所述的石膏为符合GB/T5483标准要求的天然石膏或混合石膏，其中硬石膏含量不大于石膏总量的50％，以质量百分含量计。


4.根据权利要求1所述的用于海洋工程的高抗蚀低收缩硅酸盐水泥，其特征在于，
所述的矿粉为符合GB/T18046标准要求的S95级及以上的活性矿粉。


5.根据权利要求1所述的用于海洋工程的高抗蚀低收缩硅酸盐水泥，其特征在于，
所述的粉煤灰为符合GB/T1596标准要求的I级或II粉煤灰，且烧失量≦5.0％。


6.根据权利要求1所述的用于海洋工程的高抗蚀低收缩硅酸盐水泥，其特征在于，
所述的亚微米材料为亚微米级硅质细粉和/或亚微米铝质细粉；
所述的亚微米级硅质细粉为粒径≦10...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚燕，王昕，郭隋华，董刚，刘晨，郑旭，宋立春，
申请(专利权)人：中国建筑材料科学研究总院有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11