CN106431036A - 海工硅酸盐水泥及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种海工硅酸盐水泥及其制备方法，所述海工硅酸盐水泥，包括如下质量百分比的组分：熟料18％‑50％、普通矿粉30％‑60％、超细矿粉5％‑15％、粉煤灰0％‑20％、石膏8％‑12％。上述海工硅酸盐水泥具有优异的抗氯离子侵蚀性能及力学性能，28d氯离子渗透系数最低可达0.36×10‑12m2/s，而且28d抗压强度可超过55MPa，特别适合配制高强、高抗渗和高抗侵蚀的海洋工程用混凝土。

Description

海工硅酸盐水泥及其制备方法
技术领域
本发明涉及硅酸盐水泥技术领域，特别是涉及一种海工硅酸盐水泥及其制备方法。
背景技术
随着我国海洋强国战略及“一带一路”战略的实施，海洋资源开发已成为我国发展的重要方向。“十三五”期间，我国海南琼州海峡跨海工程、深中通道、三沙建设等超大型海洋工程建设陆续启动。随着海洋事业的快速发展，具备良好抗海水侵蚀能力的海洋工程水泥市场需求量将不断增大。
在海洋工程中，混凝土结构破坏主要是由于钢筋锈蚀作用和盐类侵蚀作用，而氯离子侵蚀是引发钢筋锈蚀首要原因。水泥是混凝土的基本胶凝材料，也是氯离子扩散传输的主要途径。海洋工程混凝土对水泥选择不当，易引起氯离子侵入混凝土而造成破坏。因而控制和改善氯离子在水泥中的传输，是改善海洋工程混凝土耐久性的基本手段。
目前提高抗海水腐蚀性能的主要手段是在水泥中掺入硅灰。但是中国硅铁冶炼企业主要集中在硅铁矿资源丰富的西北地区，而对海工水泥需求最大的地区却是南方沿海省份，南方水泥企业要获得硅灰难度较大；同时硅灰的价格太高，导致水泥企业在生产海工水泥时望而却步。这两个因素使得国内使用海工水泥建设的海洋工程屈指可数，能够生产海工水泥的企业只有几家。
因此，有必要开发高抗腐蚀性能的海工硅酸盐水泥。
发明内容
基于此，本发明的目的是提供一种高抗腐蚀性能的海工硅酸盐水泥。
具体的技术方案如下：
一种海工硅酸盐水泥，包括如下质量百分比的组分：
在其中一些实施例中，包括如下质量百分比的组分：
在其中一些实施例中，所述超细矿粉是由如下方法制备而成：
将符合GB/T18046-2008要求的矿渣粉磨至符合如下条件：比表面积为800～1000m2/kg，细度<3μm的颗粒含量大于25％，细度>45μm的颗粒含量小于10％。
在其中一些实施例中，所述普通矿粉满足如下条件：符合GB/T 18046-2008要求的S95级及以上矿粉，比表面积为350～500m2/kg，细度<3μm颗粒含量大于10％，细度>45μm颗粒含量小于10％。
在其中一些实施例中，所述熟料为硅酸盐水泥熟料，性能指标为：3d强度不低于27MPa，28d强度不低于52.5MPa，且符合GB/T 21372旋窑生产的硅酸盐水泥熟料要求。
在其中一些实施例中，所述石膏为符合GB/T 5483中G类、A类或者M类二级以上的石膏中的一种或几种。
在其中一些实施例中，所述粉煤灰是指符合GB/T 1596-2005中I级或Ⅱ级指标要求的粉煤灰。
本发明的另一目的是提供上述海工硅酸盐水泥的制备方法。
具体的技术方案如下：
上述海工硅酸盐水泥的制备方法，包括如下步骤：
按比例将熟料和石膏混合后共同粉磨，然后加入普通矿粉、超细矿粉和粉煤灰混合均匀，即得。
在其中一些实施例中，所述粉磨的工艺参数为：细度<3μm的颗粒含量为5％～10％，细度>45μm颗粒含量为20％～25％。
在其中一些实施例中，所述普通矿粉、所述超细矿粉和所述粉煤灰加入后，混合时间为25-35min。
上述海工硅酸盐水泥具有优异的抗氯离子侵蚀性能及力学性能，28d氯离子渗透系数最低可达0.36×10-12m2/s，而且28d抗压强度可超过55MPa，特别适合配制高强、高抗渗和高抗侵蚀的海洋工程用混凝土。
为克服现有海工水泥技术使用成本高且难以获得的硅灰所带来的困境，上述技术方案提出使用硅酸盐水泥熟料、超细矿粉、普通矿粉、粉煤灰、石膏配制高抗腐蚀性能的海工硅酸盐水泥。采用配制水泥技术，掺入不同细度矿粉，调节水泥的颗粒级配，使水泥粒度分布变宽而趋向最紧密堆积，从而提高水泥浆体密实度，提高水泥抗氯离子侵蚀性能；超细矿粉的掺入，颗粒的微集料效应及矿粉对氯离子吸附及固化作用均增强，矿粉的火山灰效应加快，致使浆体更密实，从而提高水泥浆体的抗氯离子侵蚀能力。
上述海工硅酸盐水泥使用配制水泥技术，通过掺入不同粒度的矿粉而获得具有高抗侵蚀能力的水泥，而不需使用硅灰，为海工水泥制备技术提供了一种新途径。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面对本发明进行更全面的描述。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
实施例
按照表1中海工硅酸盐水泥配比，首先将熟料、石膏混合粉磨至细度<3μm的颗粒含量为5％～10％，细度>45μm的颗粒含量为20％～25％，然后将粉状熟料与普通矿粉、超细矿粉、粉煤灰混合(各原材料粒度分布见表2)，最后经混料机混合均匀后制得高抗腐蚀性能海工硅酸盐水泥(水泥粒度分布如表3)。测试各组配比海工硅酸盐水泥的基本性能，结果如表4所示。
表1海工硅酸盐水泥配比
注：1、表中各原材料要求与发明内容中要求相同；2、POP1至POP6为本发明的实施例，对比组1至对比组6仅为对比实验组，非专利实施例。
表2海工硅酸盐水泥原材料粒度分布数据
表3海工硅酸盐水泥粒度分布
表4海工硅酸盐水泥基本性能
由表3可知，掺入超细矿粉后，水泥<3μm颗粒含量比未掺入超细矿粉的对比组提高4％～8％,细粉颗粒含量明显增多；掺入超细矿粉的海工硅酸盐水泥均匀性系数均小于0.90，而未掺超细矿粉的对比组均匀性系数在1.00左右，表明水泥粒度分布变宽。由表4知，掺入5％～10％超细矿粉后，水泥3d抗压强度可提高3MPa～6MPa，28d强度可提高1MPa～2MPa，28d抗氯离子渗透系数可降低0.4×10-12m2/s左右。水泥细颗粒含量增多且粒度分布变宽有利于提高水泥在浆体中的填充率，从而增强水泥浆体密实度；另一方面超细矿粉的掺入，矿粉颗粒的微集料效应及氯离子吸附及固化作用均增强，矿粉的火山灰效应加快，因而水泥的强度及抗腐蚀性均有较明显提高。
由表4对比掺入超细矿粉加普通矿粉搭配使用与普通矿粉加硅灰搭配使用的两种海工水泥可知，前者比后者28d抗压强度高5MPa～10MPa，28d强度增进率提高显著，而28d抗氯离子渗透系数降低0.5×10-12m2/s左右。表明不需使用硅灰，以超细矿粉加普通矿粉搭配使用的方式也能够提高水泥抗腐蚀性能。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种海工硅酸盐水泥，其特征在于，包括如下质量百分比的组分：
2.根据权利要求1所述的海工硅酸盐水泥，其特征在于，包括如下质量百分比的组分：
3.根据权利要求1或2所述的海工硅酸盐水泥，其特征在于，所述超细矿粉是由如下方法制备而成：
将符合GB/T18046-2008要求的矿渣粉磨至符合如下条件：比表面积为800～1000m2/kg，细度<3μm的颗粒含量大于25％，细度>45μm的颗粒含量小于10％。
4.根据权利要求1或2所述的海工硅酸盐水泥，其特征在于，所述普通矿粉满足如下条件：符合GB/T 18046-2008要求的S95级及以上矿粉，比表面积为350～500m2/kg，细度<3μm颗粒含量大于10％，细度>45μm颗粒含量小于10％。
5.根据权利要求1或2所述的海工硅酸盐水泥，其特征在于，所述熟料为硅酸盐水泥熟料，性能指标为：3d强度不低于27MPa，28d强度不低于52.5MPa，且符合GB/T 21372旋窑生产的硅酸盐水泥熟料要求。
6.根据权利要求1或2所述的海工硅酸盐水泥，其特征在于，所述石膏为符合GB/T 5483中G类、A类或者M类二级以上的石膏中的一种或几种。
7.根据权利要求1或2所述的海工硅酸盐水泥，其特征在于，所述粉煤灰是指符合GB/T1596-2005中I级或Ⅱ级指标要求的粉煤灰。
8.权利要求1-7任一项所述的海工硅酸盐水泥的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
按比例将熟料和石膏混合后共同粉磨，然后加入普通矿粉、超细矿粉和粉煤灰混合均匀，即得。
9.根据权利要求8所述的海工硅酸盐水泥的制备方法，其特征在于，所述粉磨的工艺参数为：粉磨至细度<3μm的颗粒含量为5％～10％，细度>45μm的颗粒含量为20％～25％。
10.根据权利要求8所述的海工硅酸盐水泥的制备方法，其特征在于，所述普通矿粉、所述超细矿粉和所述粉煤灰加入后，混合时间为25-35min。
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