CN105693121A - 海工硅酸盐水泥 - Google Patents

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邓玉莲
朱运锋
杨义
韦庆凤
陆金海
黄小青
张芳
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    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
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    • C04B7/00—Hydraulic cements
    • C04B7/32—Aluminous cements

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  • Organic Chemistry (AREA)
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Abstract

本发明公开了一种海工硅酸盐水泥，由下述重量百分含量的原料制成：熟料38%～42%、石膏7%～9%、矿粉32%～42%、粉煤灰5%～15%和硅灰4%～6%。本发明有更好的抗氯离子侵蚀能力、抗硫酸盐侵蚀能力，因而具有高耐久性、高施工性、高强度之特点。

Description

海工硅酸盐水泥
技术领域
本发明涉及水泥技术领域，尤其是一种海工硅酸盐水泥。
背景技术
海工硅酸盐水泥主要应用于围海造堤、海港码头、海上桥梁，也可用于水库大坝、水利隧道、涵洞引水工程和江河桥梁基础工程，同样适用于有抗腐蚀要求的工业和民用建筑工程。上述建筑若采用普通水泥，在长时间腐蚀情况下，强度显著降低，耐久性差，影响建筑物的强度。
现有海工硅酸盐水泥中含有高掺量矿渣、粉煤灰，虽具备后期强度高，耐腐蚀性好的特点，但缺点是早期强度低。虽然后期研究通过采用组成材料的细微化技术和复合技术，内掺特定的无机胶凝材料，激发了胶凝料中的“潜在活性”，克服了高掺量水泥早期强度低的缺点，保留后期强度高、耐腐蚀性好的优点，但目前的海工硅酸盐水泥的抗氯离子渗透性及抗硫酸盐侵蚀性，还是无法达到难以长时间使用要求。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提出一种海工硅酸盐水泥，抗氯离子渗透性及抗硫酸盐侵蚀性好。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：一种海工硅酸盐水泥，由下述重量百分含量的原料制成：
熟料38%～42%石膏7%～9%
矿粉32%～42%粉煤灰5%～15%硅灰4%～6%。
进一步地，所述原料的重量百分含量为：
熟料40%石膏8%
矿粉42%粉煤灰5%硅灰5%。
进一步地，所述熟料中C3A的含量为7.8%～10.7%。
进一步地，所述熟料中C3A的含量为8%。
进一步地，所述海工硅酸盐水泥的粒度为380～450m2/Kg。
进一步地，所述石膏为天然石膏、脱硫石膏或硬石膏。
进一步地，所述海工硅酸盐水泥中SO3含量为3.2%。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：有更好的抗氯离子侵蚀能力、抗硫酸盐侵蚀能力，因而具有高耐久性、高施工性、高强度之特点。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本发明的保护范围有任何的限制作用。
一种海工硅酸盐水泥，由熟料、石膏、矿粉、粉煤灰和硅灰等原料制成，以复掺方式进行海工42.5等级试验，见表1：
表1多元混合材复掺对水泥氯离子扩散系数及抗硫酸盐侵蚀的对比：
从上表1中可看出，编号H1、H2、H3的产品3天抗压强度均小于15.0MPa，编号H2、H3的产品28天抗压强度均小于42.5MPa，符合海工42.5水泥的编号有H4、H5、H6、H7、H8、H9的产品。
28天氯离子侵蚀系数要求≤1.5x10-12cm2/s且28天抗硫酸侵蚀Kc≥0.99。
综合以上可知满足海工42.5等级水泥的编号有H4、H5和H6三种配比方案。考虑到H5及H6方案的28天抗硫酸侵蚀系数与标准要求相当接近，把握性不大，最终选择方案H4配比生产，即熟料40%+天然石膏8%+矿粉42%+粉煤灰5%+硅灰5%的指标生产。
其中，海工硅酸盐水泥各龄期强度要求如表2：
表2海工水泥各龄期强度要求单位为：MPa
海工硅酸盐水泥其它性能指标要求如表3：
表3海工硅酸盐水泥主要技术指标
孰料中C3A含量分析：
目前多数研究者认为氯离子侵入水泥浆体后，熟料中C3A相水化产物与溶液中氯离子化学反应形成低溶性单氯铝酸钙3Ca.Al2O3.CaCl2.10H2O(即Friedel盐)，即化学结合作用，是抑制氯离子在浆体中的扩散和渗透的主要成因。A.K.Suryavanshi通过孔溶液分析认为Friedel盐形成有两种机理，一是氯离子被吸附到原子［Ca2Al(OH)6.2H2O］+内层，从而平衡所带的氯离子正价，形成Friedel盐；二是部分游离氯离子与AFm(单铁铝水化产物，如C4AH13生物)原子团［Ca2Al(OH)6.2H2O］+内层中氢氧根交换形成Friedel盐。同时浆体中SO4 2-含量对Friedel盐的形成有遏制作用，硫酸盐含量的增加，会降低铝酸盐矿物及其水化产物对氯离子的结合能力。此外，也有研究表明，C4AF相与氯离子反应生成铁氯酸钙（Ca6Fe2O6.ACl2.10H2O），对氯离子也有较强的化学结合能力，且C3A和C4AF对氯离子的化学结合能力，远大于C3S和C2S对氯离子的物理吸附作用。
使用不同C3A含量的熟料进行水泥氯离子扩散系数对比，试验结果如下表4所示：
表4熟料C3A矿物不同对水泥物理性能及氯离子扩散系数比较：
由上表4可见，随水泥熟料中C3A矿物含量减少，水泥氯离子扩散系数逐渐增大，抗氯离子侵蚀能力不断下降，且熟料中C3A矿物较低（0.8%）时，粉煤灰水泥早期和后期强度明显降低，水泥3天强度不足10MPa。
由此可见，熟料中C3A矿物含量较低，对水泥物理性能和抗氯离子侵蚀能力均有一定影响。因而，提高水泥抗氯离子侵蚀能力，应适当提高熟料矿物中C3A的含量,并考虑到C3A含量较大程度影响到水泥与外加剂的适应性，故熟料矿物中C3A的含量也不宜太高，并从表3可看出，C3A的含量在7.8%和10.7%时，不管是掺大量矿粉的水泥还是掺粉煤灰的水泥，其氯离子扩散系数均变化不大，故熟料矿物中C3A的含量应控制在8%左右。
水泥细度
水泥细度是水泥生产过程中一极其重要的控制指标，为了确定这一指标对水泥氯离子扩散系数的影响，采用不同比表面积的熟料粉和混合材制备试验用水泥进行氯离子扩散系数测试，见表5。
表5、不同水泥细度对水泥抗氯离子侵蚀系数及水泥性能的对比
由表5可见，水泥粉磨细度增大，水泥氯离子扩散系数明显降低，水泥抗氯离子侵蚀能力和早期强度明显增强。其中，熟料细度不变（S=350m2/Kg）而仅混合材粉磨细度的增加，水泥抗氯离子侵蚀能力和早期强度均有所提高，且水泥砂浆流动性变化不大，但混合材料细度增至600m2/Kg时，水泥早期强度虽然显著增强，但需水量也明显增大。水泥熟料细度和混合材料细度同时增大时，水泥早期和后期虽均有提高，但砂浆流动性明显变差。由以上分析可见，水泥粉磨细度以380-450m2/Kg为宜.
不同石膏品种及SO3含量对氯离子扩散系数及水泥强度的影响
（1）不同石膏品种对氯离子扩散系数及水泥强度的影响
表6不同石膏品种对氯离子扩散系数及水泥强度的影响
由表6可知，在熟料掺量、混合材掺量、石膏掺量一致的情况下，掺二水天然石膏的水泥样3天、28天抗压强度最高，掺脱硫石膏的略低于天然石膏，掺硬石膏的最低，掺三种石膏的水泥样其氯离子扩散系数均合格。
（2）水泥中不同SO3含量对氯离子扩散系数和水泥强度的影响
表7水泥SO3含量对氯离子扩散系数和水泥强度的影响
从表7可以看出，水泥中SO3含量对其28天强度有一定的影响，SO3含量偏低，强度偏低，含量达3.6%，强度又出现下滑趋势，从成本及质量角度出发，水泥中SO3含量应控制在3.2%左右，同时可以保证水泥氯离子扩散系数合格。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种海工硅酸盐水泥，其特征在于：由下述重量百分含量的原料制成：
熟料38%～42%石膏7%～9%
矿粉32%～42%粉煤灰5%～15%硅灰4%～6%。
2.如权利要求1所述海工硅酸盐水泥，其特征在于：所述原料的重量百分含量为：
熟料40%石膏8%
矿粉42%粉煤灰5%硅灰5%。
3.如权利要求1或2所述海工硅酸盐水泥，其特征在于：所述熟料中C3A的含量为7.8%～10.7%。
4.如权利要求3所述海工硅酸盐水泥，其特征在于：所述熟料中C3A的含量为8%。
5.如权利要求1所述海工硅酸盐水泥，其特征在于：所述海工硅酸盐水泥的粒度为380～450m2/Kg。
6.如权利要求1或2所述海工硅酸盐水泥，其特征在于：所述石膏为天然石膏、脱硫石膏或硬石膏。
7.如权利要求1所述海工硅酸盐水泥，其特征在于：所述海工硅酸盐水泥中SO3含量为3.2%。
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