CN102584044A - 硫铝酸盐海工水泥及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种硫铝酸盐海工水泥及其制备方法，本海工水泥包括以下主要原料和重量份数：水泥熟料50～80份，硬石膏8.0～20份，石灰石0～30份，矿渣0～30份，减水剂0.1～0.5份，引气剂0.001～0.005份，缓凝剂0.1～0.5份，硅粉2～5份。其制备方法将硫铝酸盐熟料、硬石膏、石灰石和矿渣分别破碎，磨粉，均化，然后按比例配料混合均化，再加入减水剂、引气剂、缓凝剂和硅粉混合均化制得产品。采用本产品所新拌混凝土的泌水率小，浆体的粘稠性高，浆体对骨料的包裹和承托作用强，混凝土保持了良好的匀质性，具有早强快硬，后期强度持续增长，浆体结构致密性好，体积稳定性高，施工使用操作简便。
Description
技术领域
本发明属于水泥技术领域，涉及一种海工水泥，尤其是一种硫铝酸盐海工水泥及其制备方法。
背景技术
近年来，世界各国都十分重视海洋资源的开发，我国港口、海塘、海岸防护、跨海大桥、海上加油站等海上工程建设发展很快。众所周知，海洋工程砼构筑物长期受海水中盐类的化学腐蚀，特别是Cl-腐蚀，还受海浪冲刷等，环境非常恶劣，因此海工砼的耐久性问题越来越受到重视。
目前我国在港口、码头、海洋工程上主要使用的是普通水泥和少量抗硫酸盐水泥。这类水泥的抗渗性、耐磨性较差，其抗海水侵蚀、耐海水冲刷和抗冻融性能不能完全满足海洋工程的特殊要求，以至于造成工程质量不高、使用寿命较短，给国民经济带来了较大的损失。在现有技术中检索到的海工水泥及其制备方法如下：
中国专利CN200510025690.7，发明名称：抗侵蚀高性能海工混凝土及其制造方法。该海工混凝土由包括水泥、掺合料、骨料和减水剂，其中：掺合料与水泥的重量比例为：65～70∶30～35；减水剂与水泥和掺合料的重量比例为：1.0～1.4∶98.6～99；骨料与水泥和掺合料的重量比例为：70～76∶24～30；该海工混凝土具有抗氯离子渗透性、高耐久性、高尺寸稳定性、良好的工作性和较高的强度，提高了混凝土本身的护筋性能；适用于经常与海水接触并处于潮湿环境中，易受氯离子渗入引起钢筋锈蚀的海港工程。
中国专利CN200810014100.4，发明名称：海工耐久水泥混凝土。该海工水泥混凝土由水与胶凝材料、骨料、减水剂、外加剂拌合而成，所述外加剂包括松香或石蜡的一种以上，以及阻锈剂和松香热聚物，其中松香、石蜡或其混合物的掺量以所述胶凝材料的总重量计为2～8％，阻锈剂为1～5％，松香热聚物为0.01～0.04％。所述胶凝材料由水泥和掺合料组成，其中掺合料包括矿粉和粉煤灰，水泥的掺量以所述胶凝材料的总重量计为25～35％，矿粉为45～55％，粉煤灰为15～20％。所述减水剂掺量与胶凝材料的总重量计为0.80～0.99％。骨料的掺量以胶凝材料的总重量计为74～76.4％。水的掺量与胶凝材料的总重量比例为0.30～0.40。该发明提高了海工水泥混凝土的耐久性，对碱骨料反应、氯离子侵蚀有较好的抗蚀能力。
中国专利CN200810134410.X，发明名称：一种高性能海工水泥及其制造方法。该工水泥由以下材料配方的重量百分比组成：熟料10～50％，矿渣20～60％，粉煤灰0～40％，硅铝质微粉5～30％。该产品能耐海水腐蚀，并且简化了施工工艺，具有使用方便、施工性能好，易于质量控制，可减少三分之一以上的施工时间，加快施工进度，降低施工成本。
中国专利CN200810146926.6，发明名称：海工混凝土水泥。该海工混凝土水泥的材料配方的重量百分比如下：水泥熟料30～35％；磨细矿渣粉40～45％；粉煤灰20～25％；石膏5～8％。试验结果表明，该水泥的3天和28天抗压强度分别在15.2～22.7MPa和45.6～58.0Mpa，安定性和凝结时间均满足《普通硅酸盐水泥》(GB175-2007)要求；抗裂性能相对较高，抗氯离子扩散性能好，满足海工水泥常规物理力学性能的材料参数及配比方案。
中国专利CN200810163849.5，发明名称：海工C50泵送混凝土。该发明涉及一种应用于海洋环境中的海工C50泵送混凝土。该发明包括水泥、粉煤灰、矿粉、石子、砂子、外加剂和水，其特征在于：所述石子包括大粒径石子和小粒径石子；其中所述泵送混凝土中含水泥为193～199kg之间，粉煤灰为94～101kg之间，矿粉为193～200kg之间，大粒径石子为711～729kg之间，小粒径石子为280～295kg之间，砂子为702～749kg之间，外加剂为4.87～5.0kg之间，水为145～150kg之间，以上各组分均按重量百分比计。该发明的强度较高，耐久性较好，能够较好的抵抗环境化学介质腐蚀。
中国专利CN200810044547.6，发明名称：海工混凝土及其施工方法。该海工混凝土主要由水泥、高炉矿渣细粉、粉煤灰、砂、碎石、外加剂和水组成，具有良好的耐久性，能满足海洋大型工程对混凝土体系高耐久性的要求，在使用年限内能有效地避免钢筋腐蚀，并能保持良好的外观。该海工混凝土的施工方法采用拌合楼工厂化生产、集中供料、输送泵和罐车相结合场内运输混凝土于浇筑地点，并采用布料杆布料，能有效控制下料点、下料量和速度，在有效提高施工进度的同时能保证混凝土满足施工要求的均匀性和规定的坍落度等工作指标，促进工程的顺利完成，梁体初期养护采用保湿保温养护，提高其早期强度，加快了制梁台座和模型的周转，降低了制梁成本。
中国专利CN201010266236.1，发明名称：海工预应力耐久性混凝土。该混凝土以100份重量单位计含有以下物质：8.5份的强度为42.5的硅酸盐水泥；42.7份的直径为5～31.5毫米的碎石；30.4份中粗砂；6.2份的水；3份的粉煤灰；9.2份的矿粉。该混凝土特别适合于在海水中进行的土建施工，在保证混凝土结构的强度的同时具有优越的耐久性能。
采用硅酸盐水作泥海工混凝土，它的早期水化速度较慢，强度低，水化后Ca(OH)2含量高等造成在抗渗和抗腐蚀方面的不足之处。
发明内容
本发明的目的：为解决上述现有技术中存在的缺陷，提高混凝土的密实度和抗渗性、抗冻性，使其具有高抗氯离子扩散性、体积稳定性及高抗硫酸盐侵蚀性，满足海洋工程建设的需要，提供一种硫铝酸盐海工水泥及其制备方法。
本发明的技术方案是：
利用硫铝酸盐水泥的低碱度、耐酸碱、早强快硬、微膨胀等性能，通过复合活性矿物掺合料、表面活性剂等材料，提高混凝土的密实度和抗渗性、抗冻性，使其具有高抗氯离子扩散性、体积稳定性及高抗硫酸盐侵蚀性，满足海洋工程建设的需要，解决海洋工程中受海水中k+、cl-等盐类侵蚀和海水冲刷后出现建筑损毁、寿命期短等破坏性强问题，克服硅酸盐水泥的早期水化速度较慢，强度低，水化后Ca(OH)2含量高等造成在抗渗和抗腐蚀方面的不足之处。
本发明是这样实现的：
一种硫铝酸盐海工水泥，采用包括水泥熟料、硬石膏、石灰石、矿渣、减水剂、引气剂、缓凝剂和硅粉材料，其主要原料和重量份数为：水泥熟料50～80份，硬石膏8.0～20份，石灰石0～30份，矿渣0～30份，减水剂0.1～0.5份，引气剂0.001～0.005份，缓凝剂0.1～0.5份，硅粉2～5份。
以上所述的水泥熟料为硫铝酸盐熟料。
以上所述的减水剂为聚羧酸盐减水剂。
以上所述的引气剂为市售十二烷基苯磺酸钠引气剂。
以上所述的缓凝剂为硼酸或柠檬酸。
以上所述的以上矿渣包括粒化高炉矿渣。
一种硫铝酸盐海工水泥，采用包括水泥熟料、硬石膏、石灰石、矿渣、减水剂、引气剂、缓凝剂和硅粉材料，其主要原料和重量份数为：水泥熟料60～70份，硬石膏8.0～20份，石灰石1～20份，矿渣1～20份，减水剂0.2～0.4份，引气剂0.001～0.003份，缓凝剂0.1～0.3份，硅粉2～3份。
以上所述的硫铝酸盐海工水泥的制备方法，包括如下工艺步骤：
a、粉碎：将所有块状的原材料分别破碎，磨粉备用；
b、一级混合：将粉碎的水泥熟料、硬石膏、石灰石和矿渣按比例配料，经磨机粉磨，得硫铝酸盐水泥；
c、二级混合：将硫铝酸盐水泥按比例加入减水剂、引气剂、缓凝剂和硅粉在磨机中充分混合，制得硫铝酸盐海工水泥。
以上所述的减水剂、引气剂、缓凝剂和硅粉加入方式为外掺入式。
以上所述的一级混合和二级混合，原材料和半成品在加入前要先进行均化处理。
以上所述的硫铝酸盐海工水泥产品，主要技术指标如下：
1、SO3值：控制在控制值相对量的5％之内；
2、细度：＜2％；
3、比表面积：＞450m2/kg；
4、含水率：＜3％；
5、减水率：＞10％。
本发明的优点主要表现在以下几个方面：
1、本发明产品硫铝酸盐海工水泥具有低碱度，耐酸碱，早强快硬，后期强度持续增长，利于提高钢筋混凝土的安全性和耐久性，适用于港口、海塘、海岸防护、跨海大桥、海上加油站等海上工程建设。
2、采用硫铝酸盐海工水泥配制的浆体结构具有很好的致密性和体积稳定性；提高了混凝土抗渗性、抗冻性，具有很高的抗氯离子扩散性及很高的抗硫酸盐侵蚀性，满足海洋工程建设的需要，解决海洋工程中受海水中k+、cl-等盐类侵蚀和海水冲刷后出现建筑损毁、寿命期短等破坏性强问题，克服硅酸盐水泥的早期水化速度较慢，强度低，水化后Ca(OH)2含量高等造成在抗渗和抗腐蚀方面的不足之处。
3、本硫铝酸盐海工水泥在聚羧酸盐减水剂和超细硅粉的共同作用下，能使新拌混凝土的泌水率小，浆体的粘稠性高，浆体对骨料的包裹和承托的作用强，大大减少粗骨料下沉现象的发生，使新拌混凝土在施工过程保持良好的匀质性，硬化后力学性能均衡。
4、本硫铝酸盐海工水泥的施工使用操作简便，易于控制质量，具有较好的经济和社会效益。
说明书附图
图1为本发明工艺流程示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明进一步阐述。
实施例
一、制备方法
将所有块状的原材料分别破碎，磨粉备用；将粉碎的水泥熟料、硬石膏、石灰石和矿渣均化处理后按比例配料，经磨机粉磨，混合得硫铝酸盐水泥；将硫铝酸盐水泥按比例外掺入式加入减水剂、引气剂、缓凝剂和硅粉在磨机中充分混合，制得硫铝酸盐海工水泥。
二、工艺配方
各实施例工艺配方详见表1。
表1 各实施例工艺配方表 计量单位：份
| 实施例 | 硫铝熟料 | 硬石膏 | 石灰石 | 矿渣 | 聚羧酸盐 | 硅粉 | 引气剂 | 缓凝剂 |
| 1 | 63 | 15 | 10 | 12 | 0.2 | 2 | 0.002 | 0.2 |
| 2 | 60 | 12 | 0 | 28 | 0.4 | 5 | 0.004 | 0.1 |
| 3 | 78 | 16 | 3 | 1 | 0.1 | 2 | 0.005 | 0.3 |
| 4 | 50 | 10 | 20 | 20 | 0.5 | 5 | 0.001 | 0.1 |
三、产品检验结果
各实施例产品检验数据详见表2。
表2 各实施例产品检验数据表(42.5级别)
从各实施例产品检验数据可以看出，本发明产品硫铝酸盐海工水泥，各项技术指标均优于42.5级别水泥。
Claims (6)
1.一种硫铝酸盐海工水泥，其特征在于：采用包括水泥熟料、硬石膏、石灰石、矿渣、减水剂、引气剂、缓凝剂和硅粉材料，其主要原料和重量份数为：水泥熟料50～80份，硬石膏8.0～20份，石灰石0～30份，矿渣0～30份，减水剂0.1～0.5份，引气剂0.001～0.005份，缓凝剂0.1～0.5份，硅粉2～5份；
所述的水泥熟料为硫铝酸盐熟料；
所述的减水剂为聚羧酸盐减水剂；
所述的引气剂为十二烷基苯磺酸钠；
所述的缓凝剂为硼酸和/或柠檬酸。
2.根据权利要求所述的硫铝酸盐海工水泥，其特征在于：所述的矿渣包括粒化高炉矿渣。
3.一种硫铝酸盐海工水泥，其特征在于：采用包括水泥熟料、硬石膏、石灰石、矿渣、减水剂、引气剂、缓凝剂和硅粉材料，其主要原料和重量份数为：水泥熟料60～70份，硬石膏8.0～20份，石灰石1～20份，矿渣1～20份，减水剂0.2～0.4份，引气剂0.001～0.003份，缓凝剂0.1～0.3份，硅粉2～3份。
4.一种如权利要求1所述的硫铝酸盐海工水泥的制备方法，其特征在于：包括如下工艺步骤：
a、粉碎：将所有块状的原材料分别破碎，磨粉备用；
b、一级混合：将粉碎的水泥熟料、硬石膏、石灰石和矿渣按比例配料，经磨机粉磨，得硫铝酸盐水泥；
c、二级混合：将硫铝酸盐水泥按配方比例加入减水剂、引气剂、缓凝剂和硅粉在磨机中充分混合，制得硫铝酸盐海工水泥。
5.根据权利要求2硫铝酸盐海工水泥的制备方法，其特征在于：所述的减水剂、引气剂、缓凝剂和硅粉加入方式为外掺入式。
6.根据权利要求2硫铝酸盐海工水泥的制备方法，其特征在于：所述的一级混合和二级混合，原材料和半成品在加入前要先进行均化处理。
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