一种海工水泥及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及特种水泥材料领域，提供了一种海工水泥及其制备方法和应用。以质量份数计，所述海工水泥包括：高铁硫铝酸盐水泥熟料50～80份；矿渣微粉10～40份；偏高岭土5～15份；石膏5～15份；所述矿渣微粉的比表面积为400～600m

A marine cement and its preparation and Application

【技术实现步骤摘要】
一种海工水泥及其制备方法和应用
本专利技术涉及特种水泥材料领域，尤其涉及一种海工水泥及其制备方法和应用。
技术介绍
21世纪是公认的“海洋世纪”，世界各国都非常重视海洋资源的开发。在海洋开发过程中，水泥是海洋工程基础建设中不可或缺的原材料。传统水泥耐蚀性不足，长期浸泡在海水中，受海水腐蚀以及海浪冲刷的影响，无法满足海洋工程使用的需求。目前使用的海工水泥，大部分是在普通硅酸盐水泥熟料中引入大量的矿渣、粉煤灰、硅灰等混合材料制成，使得水泥早期强度不高，后期收缩率较高；而且部分厂家利用硫铝酸盐水泥熟料、矿渣等配制海工水泥，使得水泥的生产成本较高，推广受到影响。
技术实现思路
本专利技术提供了一种海工水泥，本专利技术提供的海工水泥早期强度较高，本专利技术提供的海工水泥3d抗压强度高于36.6MPa，28d抗压强度高于55.7MPa；抗硫酸盐浸蚀系数高于1.25；而且本专利技术提供的海工水泥混合材添加少，后期收缩率较低，干缩率低于0.015％。本专利技术提供了一种海工水泥，以质量份数计，包括以下组分：所述矿渣微粉的比表面积为400～600m2/kg；所述偏高岭土的比表面积为400～600m2/kg；制备高铁硫铝酸盐水泥熟料的原料包括脱碱赤泥、粉煤灰、石灰石、铝矾土和磷石膏。优选的，所述高铁硫铝酸盐水泥熟料中C4A3S、C2S和C4AF的质量分数依次为25～40％、25～50％和15～30％。优选的，所述高铁硫铝酸盐水泥熟料的制备方法包括以下步骤：将脱碱赤泥、粉煤灰、石灰石、铝矾土和磷石膏混合，经煅烧后急冷处理，得到高铁硫铝酸盐水泥熟料；所述煅烧的温度为1300～1400℃，煅烧的保温时间为30～60min。优选的，所述脱碱赤泥为脱碱后的拜耳法赤泥，所述脱碱赤泥中Fe2O3的质量分数≥20％，Al2O3的质量分数≥15％，Na2O的质量分数≤1.0％。优选的，以质量份数计，所述脱碱赤泥、粉煤灰、石灰石、铝矾土和磷石膏的质量份数分别为：优选的，所述偏高岭土的制备方法包括以下步骤：将高岭土经烧结后冷却，然后进行球磨处理，得到偏高岭土；所述烧结的温度为600～900℃，烧结的保温时间为10～30min。本专利技术提供了上述技术方案所述海工水泥的制备方法，包括以下步骤：将高铁硫铝酸盐水泥熟料和石膏混合球磨，得到球磨混合物；将所述球磨混合物与矿渣微粉和偏高岭土混合，得到海工水泥。优选的，所述球磨混合物的比表面积为350～450m2/kg。本专利技术还提供了上述技术方案所述海工水泥或上述技术方案所述制备方法得到的海工水泥的应用。本专利技术提供了一种海工水泥，以质量份数计，包括以下组分：高铁硫铝酸盐水泥熟料50～80份；矿渣微粉10～40份；偏高岭土5～15份；石膏5～15份；所述矿渣微粉的比表面积为400～600m2/kg；所述偏高岭土的比表面积为400～600m2/kg；制备高铁硫铝酸盐水泥熟料的原料包括脱碱赤泥、粉煤灰、石灰石、铝矾土和磷石膏。本专利技术提供的海工水泥以脱碱赤泥为原料制备高铁硫铝酸盐水泥熟料，从源头上消除了因赤泥引入碱的危害，而且高铁硫铝酸盐水泥熟料中铁相水化形成的铁胶不仅能够吸附氯离子，还能够提高结构密实性，进而提高海工水泥的早期强度和抗浸蚀性；并且本专利技术以废渣赤泥为原料，可以降低生产成本。本专利技术以高比表面积的矿渣微粉和偏高岭土为原料，有利于提高海工水泥的密实性，进而有利于提高海工水泥的强度以及抗硫酸盐浸蚀性；所述偏高岭土能够提供高活性的Al2O3和SiO2，与高铁硫铝酸盐水泥熟料中的碱进一步反应，生成硅酸钠和铝酸钠，能够进一步消除因赤泥引入碱的危害，提高海工水泥的早期强度和抗浸蚀性能；所述矿渣能够与C4AF相水化产物Ca(OH)2反应，生成更多的C-S-H凝胶，提高制品的致密性。实施例结果表明，本专利技术提供的海工水泥3d抗压强度高于36.6MPa，28d抗压强度高于55.7MPa；抗硫酸盐浸蚀系数高于1.25。而且本专利技术提供的海工水泥原料中混合材添加少，避免了现有技术中添加大量混合材导致的海工水泥后期收缩率高的问题，本专利技术提供的海工水泥干缩率低于0.015％。本专利技术提供的海工水泥，大量利用工业固废，绿色环保，且高铁硫铝酸盐水泥熟料的煅烧温度低、CO2排放量少，环境污染小。具体实施方式本专利技术提供了一种海工水泥，以质量份数计，包括以下组分：所述矿渣微粉的比表面积为400～600m2/kg；所述偏高岭土的比表面积为400～600m2/kg；制备高铁硫铝酸盐水泥熟料的原料包括脱碱赤泥、粉煤灰、石灰石、铝矾土和磷石膏。本专利技术提供的海工水泥包括50～80质量份高铁硫铝酸盐水泥熟料，优选为55～75份，更优选为60～70份。在本专利技术中，所述高铁硫铝酸盐水泥熟料中C4A3S的质量分数为25～40％，优选为30～35％；所述高铁硫铝酸盐水泥熟料中C2S的质量分数为25～50％，优选为36～50％，更优选为40～50％；所述高铁硫铝酸盐水泥熟料中C4AF的质量分数为15～30％，优选为20～25％。本专利技术优选将C4A3S、C2S和C4AF的质量分数控制在上述范围内，有利于提高海工水泥的早期强度和抗硫酸盐浸蚀性能。在本专利技术中，所述高铁硫铝酸盐水泥熟料的制备方法优选包括以下步骤：将脱碱赤泥、粉煤灰、石灰石、铝矾土和磷石膏混合，经煅烧后急冷处理，得到高铁硫铝酸盐水泥熟料。在本专利技术中，所述脱碱赤泥、粉煤灰、石灰石、铝矾土和磷石膏的质量份数优选为：在本专利技术中，所述海工水泥中原料的质量份数与高铁硫铝酸盐水泥熟料中原料的质量份数的基准不同。在本专利技术中，所述高铁硫铝酸盐水泥熟料的制备原料优选包括10～25质量份脱碱赤泥，更优选为15～20份。在本专利技术中，所述脱碱赤泥优选为脱碱后的拜耳法赤泥。在本专利技术中，所述脱碱的方法优选包括：将拜耳法赤泥、CaO和水混合进行脱碱，得到脱碱后的拜耳法赤泥。在本专利技术中，所述氧化钙的质量优选为拜耳法赤泥中Na2O质量的3～4倍，更优选为3.5倍，所述水的质量优选为拜耳法赤泥与CaO质量和的3.5～4.5倍，更优选为4倍。在本专利技术中，所述脱碱的温度优选为80～90℃，脱碱的时间优选为1～3h。本专利技术以脱碱赤泥为原料，能够从源头上消除了因赤泥引入碱的危害，而且以废渣赤泥为原料，可以降低生成成本。脱碱完成后，本专利技术优选将脱碱得到的脱碱物料依次进行抽滤、洗涤和烘干，得到脱碱后的拜耳法赤泥。本专利技术对抽滤、洗涤和烘干的具体实施方式没有特别要求，采用本领域技术人员熟知的方法即可。在本专利技术中，所述脱碱后的拜耳法赤泥中Fe2O3的质量分数优选≥20％；所述脱碱后的拜耳法赤泥中Al2O3的质量分数优选≥15％；所述脱碱后的拜耳法赤泥中Na2O的质量分数优选≤1.0％。本专利技术优选采用脱碱后的拜耳法赤泥，避免碱含量高引起碱集料反应，有利于提高海工水泥的强度和抗硫酸盐浸蚀性能。在本专利技术中，以脱碱赤泥的质量份数为基本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种海工水泥，其特征在于，以质量份数计，包括以下组分：/n

【技术特征摘要】
1.一种海工水泥，其特征在于，以质量份数计，包括以下组分：



所述矿渣微粉的比表面积为400～600m2/kg；
所述偏高岭土的比表面积为400～600m2/kg；
制备高铁硫铝酸盐水泥熟料的原料包括脱碱赤泥、粉煤灰、石灰石、铝矾土和磷石膏。


2.根据权利要求1所述的海工水泥，其特征在于，所述高铁硫铝酸盐水泥熟料、C2S和C4AF的质量分数依次为25～40％、25～50％和15～30％。


3.根据权利要求1或2所述的海工水泥，其特征在于，所述高铁硫铝酸盐水泥熟料的制备方法包括以下步骤：
将脱碱赤泥、粉煤灰、石灰石、铝矾土和磷石膏混合，经煅烧后急冷处理，得到高铁硫铝酸盐水泥熟料；所述煅烧的温度为1300～1400℃，煅烧的时间为30～60min。


4.根据权利要求3所述的海工水泥，其特征在于，所述脱碱赤泥为脱碱后的拜耳法赤泥，所述脱碱赤泥中Fe2O3的质量分数≥20％，Al2O3...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵艳荣，陈平，张忠飞，刘荣进，叶虔薪，明阳，韦家崭，韦锦璨，
申请(专利权)人：桂林理工大学，
类型：发明
国别省市：广西;45