一种海洋环境下抗硫酸盐侵蚀的水泥、水泥砂浆及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及一种海洋环境下抗硫酸盐侵蚀的水泥、水泥砂浆及其制备方法和应用。该水泥的原料组分及重量含量如下：贝壳石灰粉25‑35份、硬石膏15‑20份、煅烧球土40‑50份，煅烧球土为经过煅烧处理的球土。制备过程先将贝壳进行煅烧，然后将硬石膏、球土进行粉磨，球土煅烧后，与硬石膏贝壳石灰粉混合。克服了现有技术中高压旋喷桩在海洋环境下硫酸盐侵蚀严重，导致地基加固效果差的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种海洋环境下抗硫酸盐侵蚀的水泥、水泥砂浆及其制备方法和应用
本专利技术属于道路与材料工程
，具体涉及一种海洋环境下抗硫酸盐侵蚀的水泥及其制备方法和旋喷桩的应用。
技术介绍
公开该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。高压旋喷桩，是利用钻机把带有喷嘴的注浆管，钻入土层的预定位置，将浆液以高压流的形式从喷嘴里射出，冲击破坏土体，使土层呈颗粒状分散，与浆液搅拌混合，随浆液凝固组成具有一定强度的和抗渗能力的固结体，目前已广泛应用于滨海软土地基的处理，通过在海堤土体和护岸砌体底部形成高压旋喷桩，形成以桩体、桩间淤泥及下卧硬层共同承受上部荷载的复合地基。沿海地区地质条件复杂，具有地下水位高、硫酸盐侵蚀等不利因素，使得高压旋喷桩成桩后，常出现水泥石侵蚀等情况，导致成桩质量差，地基加固效果达不到预期目标的问题。现有抗硫酸盐硅酸盐水泥由于具有低C3S和C3A的特点，这种水泥早期强度较低，后期强度递进率高的特点。在实际工程应用中，水泥水化早期水泥石强度结构不密实，孔隙率大，渗透性大，且在强烈碳化条件下，钙矾石要进一步转化为碳硫硅钙石，产生膨胀应力，线膨胀率高，不适用于高压旋喷桩的加固。长期以来，关于高压旋喷桩的研究都集中在施工机械与异性桩的改进上，对高压旋喷桩浆体材料的研究相对缺乏。
技术实现思路
针对上述现有技术中存在的问题，本专利技术的目的是提供一种海洋环境下抗硫酸盐侵蚀的水泥、水泥砂浆及其制备方法和应用。为了解决以上技术问题，本专利技术的技术方案为：第一方面，一种海洋环境下抗硫酸盐水泥，该水泥的原料组分及重量含量如下：贝壳石灰粉25-35份、硬石膏15-20份、煅烧球土40-50份，煅烧球土为经过煅烧处理的球土。专利技术人发现，贝壳类主要成分为碳酸钙，可以替代天然石灰石作为生产水泥的原料，且来自海洋，具有生物陶瓷的微观结构，天然抗硫酸盐腐蚀，性能稳定；硬石膏主要成分为无水硫酸钙(CaSO4)现有技术中并没有利用硬石膏作为水泥的制备原料，主要原因是硬石膏单独水化慢，但在适宜硫酸盐活化剂作用下，水化凝结时间短，强度也得到了提升。球土的主要成分为SiO2和Al2O3，与高岭土相比，价格低，粉磨能耗低，煅烧脱水后，结构发生变化，具有高火山活性，水化速度快。本专利技术的水泥抗硫酸盐侵蚀的原理为：以贝壳、硬石膏、球土通过复配技术，贝壳煅烧提供CaO、硬石膏提供CaSO4、球土煅烧提供Al2O3和SiO2，形成通过[SiO4]和[AlO4]四面体随机分布的三维网络结构，以低碱度、水中稳定存在相、无定型C-S-H凝胶为主要产物的水泥石结构。第二方面，上述海洋环境下抗硫酸盐水泥的制备方法，具体步骤为：将贝壳进行煅烧，煅烧后将贝壳进行粉磨得到贝壳石灰粉；将硬石膏破碎和粉磨得到硬石膏粉；将球土进行粉磨，然后高温煅烧得到煅烧球土；将贝壳石灰粉、硬石膏粉、煅烧球土混合即为抗硫酸盐水泥。球土进行煅烧主要是降低球土中的结合水，剩余的主要成分为SiO2和Al2O3。具有更好的火山活性，水化速度快。第三方面，一种海洋环境下抗硫酸盐水泥砂浆，包括上述的抗硫酸盐侵蚀高压旋喷桩水泥和水，砂子与水泥的质量比为2-4：1，水泥和水的重量比为1-2:1。第四方面，上述海洋环境下抗硫酸盐水泥砂浆的制备方法，将上述水泥、砂子和水混合即得到抗硫酸盐侵蚀水泥砂浆。第五方面，上述抗硫酸盐侵蚀水泥和抗硫酸盐侵蚀水泥砂浆在利用高压旋喷桩施工领域中的应用。第六方面，利用上述的抗硫酸盐侵蚀水泥进行地基施工的方法，具体步骤为：利用引孔机在需打桩的桩点上进行打孔；利用高压旋喷桩进行喷浆；喷浆结束后，浆液凝固前，在相邻桩之间开挖浆液存储沟，浆液凝固完成地基中桩的施工。本专利技术得到的桩相比于现有的利用硅酸盐水泥，延长了抗硫酸盐侵蚀的时间。本专利技术的有益效果：本专利技术采用以海产品废弃物如扇贝、牡蛎壳、蛤蜊等贝壳类为原料，替代天然石灰石，制备的新型抗硫酸盐侵蚀高压旋喷桩浆体，具有来源广、生态环保、成本低、工期短等优点；贝壳类来自海洋，天然具有抗硫酸盐腐蚀性；来自沿海地区，来源广泛；含钙量高，性能稳定。属于利用废弃物生产建筑材料，生态环保，符合国家绿色建筑的理念。本专利技术的抗硫酸盐侵蚀水泥制桩，克服了现有技术中高压旋喷桩在海洋环境下硫酸盐侵蚀严重，导致地基加固效果差的问题。水泥制备中常用的二水石膏资源短缺，本专利技术中利用硬石膏为原料，开发利用硬石膏资源就解决了当前石膏荒的问题，生产的高压旋喷桩浆体材料具有抗硫酸盐侵蚀、废物利用、生态环保、节能的优点。高压旋喷桩施工中的引孔作业，解决了传统高压旋喷桩机在抛石、块石等透水性好区域由于水泥浆流失，而导致的旋喷成桩效果差和加固效果差的问题。附图说明构成本专利技术的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。图1为实施例1的桩平面布置图；其中，1、高透水性区域，2、临水侧最外排高压旋喷桩，3、高压旋喷桩，4、临岸侧，5、临水侧。具体实施方式应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本专利技术提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本专利技术所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。硬石膏是一种硫酸盐矿物，它的成分为无水硫酸钙，与天然二水石膏相比，不含结晶水，单独水化非常慢，故影响其推广。但在适宜硫酸盐或碱性活化剂作用下，水化硬化能力增强，凝结时间缩短，强度提高。球土为天然源的沉积粘土，这种粘土一般包含约20％-80％高岭土、约10％-25％云母、约6％-65％石英和各种其它有机和无机材料。主要成分包括SiO2和Al2O3，与高岭土相比，价格低，粉磨能耗低，可降低成本；煅烧脱水，具有高火山活性，水化速度快，有助于缩短工期。贝壳石灰粉为海产品废料，主要成分是CaCO3，在沿海地区来源广泛，可以替代天然石灰石作为生产水泥的原料。第一方面，一种海洋环境下抗硫酸盐水泥，该水泥的原料组分及重量含量如下：贝壳石灰粉25-35份；硬石膏15-20份；煅烧球土40-50份。在本专利技术的一些实施方式中，所述水泥的原料组分及重量含量如下：贝壳石灰粉25-30份；硬石膏15-18份；煅烧球土45-50份。在本专利技术的一些实施方式中，所述水泥的原料组分及重量含量如下：贝壳石灰粉28份、硬石膏16份、煅烧球土46份。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种海洋环境下抗硫酸盐水泥，其特征在于：该水泥的原料组分及重量含量如下：贝壳石灰粉25-35份；硬石膏15-20份；煅烧球土40-50份。/n

【技术特征摘要】
1.一种海洋环境下抗硫酸盐水泥，其特征在于：该水泥的原料组分及重量含量如下：贝壳石灰粉25-35份；硬石膏15-20份；煅烧球土40-50份。


2.如权利要求1所述的海洋环境下抗硫酸盐水泥，其特征在于：所述水泥的原料组分及重量含量如下：贝壳石灰粉25-30份；硬石膏15-18份；煅烧球土45-50份；
优选的，水泥的原料组分及重量含量如下：贝壳石灰粉28份、硬石膏16份、煅烧球土46份。


3.如权利要求1所述的海洋环境下抗硫酸盐水泥，其特征在于：贝壳石灰粉以海产贝壳类生物的外壳为原料，海产贝壳类生物的外壳包括扇贝壳、牡蛎壳、蛤蜊壳、蛏子壳等中的一种或多种；
或，煅烧球土为经过煅烧处理后的球土。


4.如权利要求1-3任一所述的海洋环境下抗硫酸盐水泥的制备方法，其特征在于：具体步骤为：
将贝壳进行煅烧，煅烧后将贝壳进行粉磨得到贝壳石灰粉；
将硬石膏破碎和粉磨得到硬石膏粉；
将球土进行粉磨，然后高温煅烧得到煅烧球土；
将贝壳石灰粉、硬石膏粉、煅烧球土混合即为抗硫酸盐水泥。


5.如权利要求4所述的海洋环境下抗硫酸盐水泥的制备方法，其特征在于：贝壳进行煅烧的温度为900-950℃，煅烧的时间为1.5-3h。


6.如权利要求4所述的海洋环境下抗硫酸盐水泥的制备方法，其特征在于：贝壳粉磨的细度为0.05-0.15mm，筛余<3％；优选细度为0.05-0.1mm；
或，硬石膏粉磨后的细度为0.05-0.15mm，筛余<3％；优选细度为0.05-0.1m...

【专利技术属性】
技术研发人员：樊守亮，闫志平，韩建国，王连军，樊琼琼，赵硕，崔新壮，纪惠强，颜华，孙华琛，张滨，石会君，武凯，郭继敏，王乐飞，宁述涛，姜涵，
申请(专利权)人：山东恒泰工程集团有限公司，山东大学，
类型：发明
国别省市：山东;37