CN106316174B - 海工低热水泥 - Google Patents

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Abstract

本发明是关于一种海工低热水泥，将低热硅酸盐水泥熟料、混合材料、沉珠与石膏混配，共同粉磨至比表面积为300‑350m2/kg，从而制备出海工低热水泥；其中，各组分含量(重量百分比)如下：低热硅酸盐水泥熟料：74‑93％；混合材料：1‑20％，为矿渣、硅灰、纳米铝硅质材料中的至少一种；沉珠：2‑5％；石膏：4‑6％。本发明的海工低热水泥水化热低，3d水化热≤220kJ/kg，7d水化热≤240kJ/kg，适用于大体积海洋工程混凝土，起到抗裂防裂的作用；早期强度高，3d强度≥17.0MPa，可满足海洋工程的施工进度要求；抗侵蚀性能较好，28d氯离子扩散系数≤1.0×10‑ 12m2/s，28d抗侵蚀系数Kc≥1.2。

Description

海工低热水泥
技术领域
本发明涉及一种水泥，特别是涉及一种海工低热水泥。
背景技术
随着我国参与经济全球化和区域经济一体化程度加深，海洋资源开发已成为我国发展经济的战略重点。海洋工程对发展海洋经济有重要支撑作用，随着近年我国海洋资源开发战略南移以及一批重大海洋工程项目建设与规划的实施，我国海洋工程建设即将迎来高潮。然而，海洋工程所处的湿度、温度、盐分等因素均与陆地工程不同，且较后者面临的环境更严酷。目前，我国海洋工程普遍存在易开裂、抗侵蚀能力差、服役寿命短等问题，这严重制约了我国海洋资源的开发、海洋经济的发展及我国海洋战略。
低热硅酸盐水泥具有比普通硅酸盐水泥、中热水泥更低的水化热、低干缩率和高耐久性，配制的混凝土干缩小，抗折强度高，绝热温升比中热水泥混凝土低5-10℃，综合抗裂性能远优于通用水泥混凝土。但由于矿物组成的特点，低热硅酸盐水泥抗氯离子和硫酸盐侵蚀性能不足，制约了其在海洋工程方面的应用。
发明内容
本发明的主要目的在于，提供一种海工低热水泥，所要解决的技术问题是使其具有抗氯离子和硫酸盐侵蚀性能，从而更加适于实用。
本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种海工低热水泥，将低热硅酸盐水泥熟料、混合材料、沉珠与石膏混配，共同粉磨至比表面积为300-350m2/kg，从而制备出海工低热水泥；
其中，各组分含量(重量百分比)如下：
低热硅酸盐水泥熟料：74-93％；
混合材料：1-15％，为矿渣、硅灰、纳米铝硅质材料中的至少一种；
沉珠：2-5％；
石膏：4-6％。
本发明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，前述的海工低热水泥，其中所述的低热硅酸盐水泥熟料矿物成分(重量百分比)为：
C3S(硅酸三钙)：30-45％；
C2S(硅酸二钙)：35-45％；
C3A(铝酸三钙)：1-10％；
C4AF(铁铝酸四钙)：10-15％；
其中，各组分的含量之和为100％。
优选的，前述的海工低热水泥，其中所述的矿渣为粒化高炉矿渣。
优选的，前述的海工低热水泥，其中所述的矿渣为S95矿渣粉或S105矿渣粉。
优选的，前述的海工低热水泥，其中所述的硅灰的比表面积大于20000m2/kg，二氧化硅质量含量大于90％。
优选的，前述的海工低热水泥，其中所述的纳米铝硅质材料的活化条件为在770-830℃煅烧1-3h。
优选的，前述的海工低热水泥，其中所述的沉珠粒度分布D50小于10μm，D97小于25μm。
优选的，前述的海工低热水泥，其中所述的海工低热水泥的3d水化热≤220kJ/kg，7d水化热≤240kJ/kg，3d强度≥17.0MPa，28d强度≥42.5MPa，28d氯离子扩散系数≤1.0×10-12m2/s，28d抗侵蚀系数Kc≥1.2。
借由上述技术方案，本发明海工低热水泥至少具有下列优点：通过选取矿渣、硅灰和纳米铝硅质材料作为混合材料，超细粉末在水泥水化过程中包裹离子，在水泥表面形成保护膜，密实水泥混凝土水化微结构，从而提高低热硅酸盐水泥的早期强度，并有效吸附、固化氯离子和硫酸根离子，阻碍氯离子和硫酸盐扩散能力。
选取沉珠作为改性剂，可以在水泥水化过程中产生大量的填充体，用于填充混合材料不同的级配之间的空隙，从而使水泥更加密实，弥补由超细混合材料造成的水泥流动性稳定性不足的缺点。
本发明得到的海工低热水泥的3d水化热≤220kJ/kg，7d水化热≤240kJ/kg，适用于大体积海洋工程混凝土，起到抗裂防裂的作用；3d强度≥17.0MPa，可满足海洋工程的施工进度要求；28d氯离子扩散系数≤1.0×10-12m2/s，28d抗侵蚀系数Kc≥1.2，抗侵蚀能力强。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例详细说明如后。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效,以下结合较佳实施例，对依据本发明提出的海工低热水泥其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。在下述说明中，不同的“一实施例”或“实施例”指的不一定是同一实施例。此外，一或多个实施例中的特定特征、结构、或特点可由任何合适形式组合。
本发明的一个实施例提出的一种海工低热水泥，将低热硅酸盐水泥熟料、混合材料、沉珠与石膏混配，共同粉磨至比表面积为300-350m2/kg，从而制备出海工低热水泥；
其中，各组分含量(重量百分比)如下：
低热硅酸盐水泥熟料：74-93％；
混合材料：1-15％，为矿渣、硅灰、纳米铝硅质材料中的至少一种；
沉珠：2-5％；
石膏：4-6％。
其中，矿渣为粒化高炉矿渣，为S95矿渣粉或S105矿渣粉。硅灰的比表面积大于20000m2/kg，二氧化硅质量含量大于90％。纳米铝硅质材料在770-830℃煅烧1-3h活化。通过煅烧活化的纳米铝硅质材料可以参与水泥的水化过程。选取矿渣、硅灰和纳米铝硅质材料作为混合材料，超细粉末在水泥水化过程中包裹离子，在水泥表面形成保护膜，密实水泥混凝土水化微结构，从而提高低热硅酸盐水泥的早期强度，并有效吸附、固化氯离子和硫酸根离子，阻碍氯离子和硫酸盐扩散能力。
沉珠粒度分布D50小于10μm，D97小于25μm。选取沉珠作为改性剂，可以在水泥水化过程中产生大量的填充体，用于填充混合材料不同的级配之间的空隙，从而使水泥更加密实，弥补由超细混合材料造成的水泥流动性稳定性不足的缺点。
低热硅酸盐水泥是通过将石灰石、粘土、硫酸渣、铁尾矿混合均匀粉磨至150-200目，得到低热硅酸盐水泥生料，将低热硅酸盐水泥生料在新型水泥干法窑系统内进行煅烧，制得海工低热硅酸盐水泥熟料。
实施例1-4的低热硅酸盐水泥生料的组成如表1所示。
表1低热硅酸盐水泥生料组成(重量百分比)
实施例1 实施例2 实施例3 实施例4
石灰石 70％ 82％ 80％ 85％
粘土 15％ 8％ 10％ 5％
硫酸渣 5％ 5％ 6％ 7％
铁尾矿 10％ 5％ 4％ 3％
根据上述实施例，本发明提出以下海工低热水泥实施例1-4的各组分含量如表2所示。
表2海工低热水泥的组成(重量百分比)
根据上述实施例，本发明提出以下海工低热水泥实施例1-4的各组分熟料矿物组成如表3所示。
表3海工低热水泥的熟料矿物组成(重量百分比)
实施例1 实施例2 实施例3 实施例4
C3S 30％ 45％ 45％ 40％
C2S 45％ 44％ 35％ 43％
C3A 10％ 1％ 10％ 5％
C4AF 15％ 10％ 10％ 12％
将实施例1-4所得水泥粉磨至300-350m2/kg后，进行水泥的物理性能测试，结果如表4所示。
表4实施例海工低热水泥的物理性能
本发明得到的海工低热水泥的3d水化热≤220kJ/kg，7d水化热≤240kJ/kg，适用于大体积海洋工程混凝土，起到抗裂防裂的作用；3d强度≥17.0MPa，可满足海洋工程的施工进度要求；28d氯离子扩散系数≤1.0×10-12m2/s，28d抗侵蚀系数Kc≥1.2，抗侵蚀能力强。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (8)

1.一种海工低热水泥，其特征在于：将低热硅酸盐水泥熟料、混合材料、沉珠与石膏混配，共同粉磨至比表面积为300-350m2/kg；
其中，各组分含量如下，以重量百分比计：
低热硅酸盐水泥熟料：74-93％；
混合材料：1-20％，为矿渣、硅灰、纳米铝硅质材料中的至少一种；
沉珠：2-5％；
石膏：4-6％。
2.根据权利要求1所述的海工低热水泥，其特征在于，所述的低热硅酸盐水泥熟料矿物成分为，以重量百分比计：
C3S：30-45％；
C2S：35-45％；
C3A：1-10％；
C4AF：10-15％；
其中，各组分的含量之和为100％。
3.根据权利要求1所述的海工低热水泥，其特征在于，所述的矿渣为粒化高炉矿渣。
4.根据权利要求3所述的海工低热水泥，其特征在于，所述的矿渣为S95矿渣粉或S105矿渣粉。
5.根据权利要求1所述的海工低热水泥，其特征在于，所述的硅灰的比表面积大于20000m2/kg，二氧化硅质量含量大于90％。
6.根据权利要求1所述的海工低热水泥，其特征在于，所述的纳米铝硅质材料的活化条件为在770-830℃煅烧1-3h。
7.根据权利要求1所述的海工低热水泥，其特征在于，所述的沉珠粒度分布D50小于10μm，D97小于25μm。
8.根据权利要求1所述的海工低热水泥，其特征在于，所述的海工低热水泥的3d水化热≤220kJ/kg，7d水化热≤240kJ/kg，3d强度≥17.0MPa，28d强度≥42.5MPa，28d氯离子扩散系数≤1.0×10-12m2/s，28d抗侵蚀系数Kc≥1.2。
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