CN107879649A - 一种海工水泥及其生产方法 - Google Patents

Abstract

一种海工水泥，该海工水泥以下重量份数的原料：海工水泥母料：60～90；活性矿物掺合料：10～40；防腐剂：1～3；聚羧酸盐减水剂：0.1～0.5；引气剂：0.001～0.005；缓凝剂：0.05～0.5；憎水剂：0.1～0.5；海工水泥母料包含以下重量份数的原料：硬石膏：5～15；铁铝酸盐熟料：50～80；矿渣：0.1～10；铁渣：0.1～15。本发明产品配制的浆体结构具有很好的致密性和体积稳定性；提高混凝土抗渗性、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。

Description

一种海工水泥及其生产方法

技术领域

本发明涉及水泥技术领域，特别是涉及一种海工水泥及其生产方法。

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得到重视。

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,因此其抗海水侵蚀、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。如1976年建成的连云港码头，1980年就发现了裂缝和锈蚀，85年其上部结构已普遍出现顺筋裂缝，1979年建成的天津港客运码头，不到10年前承台面板有50%左右出现锈蚀损坏。其次在浙江三狮特种水泥有限公司为代表开发的MEC海工水泥和宁波科环新型建材股份有限公司为代表开发的高性能海工水泥—复合胶凝材料，都是以硅酸盐水泥为基材，掺入适量的活性混合材料，通过材料的微细化技术和复合化技术研制出的抗海水侵蚀水泥。该技术存在的不足是：由于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不具有优势。所以市场上期待耐久性能更好的海工水泥。

发明内容

本发明针对目前海工水泥基材料最严重和普遍的溶蚀、腐蚀和氯致钢筋锈蚀等问题而影响海洋工程的耐久性及寿命，利用铁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，使其具有很高的抗氯离子扩散性、体积稳定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。

本发明所采用的技术方案是：

一种海工水泥，该海工水泥以下重量份数的原料：

海工水泥母料：60～90；

活性矿物掺合料：10～40；

防腐剂：1～3；

聚羧酸盐减水剂：0.1～0.5；

引气剂：0.001～0.005；

缓凝剂：0.05～0.5；

憎水剂：0.1～0.5；

海工水泥母料包含以下重量份数的原料：

硬石膏：5～15；

铁铝酸盐熟料：50～80；

矿渣：0.1～10；

铁渣：0.1～15。

铁铝酸盐熟料是用碳酸钙、低品位铝矾土、赤铁矿和石膏按照重量配比为3:5:2:1，经过1300~1350℃煅烧后，再掺加重量百分比为5-8%大理石和5-8%花岗岩共同粉磨所制成的熟料。

活性矿物掺合料包括以下重量份数的原料：粒化高炉矿渣20～40、硬石膏2～10、三乙醇胺磷酸盐0.3～0.5；其制备方法：将粒化高炉矿渣破碎至0.5-5mm，得到细料；将细料与硬石膏混合均匀，得到混合料；在混合料中加入三乙醇胺磷酸盐后进行粉磨，至比表面积≥450㎡/kg，得到所述活性矿物掺合料。

防腐剂由以下重量份数的原料配制而成：三乙醇胺5～10、氯化铁5～10、聚硅氧烷15～20、粉煤灰30～40。

引气剂是仲烷基磺酸钠。

缓凝剂是羟基羧酸盐。

憎水剂是聚丙烯酸酯类乳液。

矿渣是在炼铁过程中，氧化铁在高温下还原成金属铁，铁矿石中的二氧化硅、氧化铝 等杂质与石灰等反应生成以硅酸盐和硅铝酸盐为主要成分的熔融物，经过淬冷成质地疏松、多孔的粒状物。

铁渣是冶炼生铁时从高炉中排出的废物，当炉温达到1400-1600℃时，炉料熔融，矿石中的脉石、焦炭中的灰分和助溶剂和其他不能进入生铁中的杂质形成以硅酸盐和铝酸盐为主浮在铁水上面的熔渣。铁渣中主要成分是氧化钙、二氧化硅、三氧化二铝。

所述的海工水泥，其生产方法包括以下步骤：

a. 将所有块状的原材料，包括硬石膏、矿渣和铁渣，先行破碎；

b. 将步骤a破碎后的原料加入铁铝酸盐熟料用水泥磨机研磨，使其通过100目筛的通过率达到95%以上，得到海工水泥母料；

c. 将步骤b得到的海工水泥母料以及准备好的活性矿物掺合料、防腐剂、聚羧酸盐减水剂、引气剂、缓凝剂和憎水剂按重量份数加入到混合磨机中，向混合磨机的内部喷射雾化水，使磨粉过程的温度控制在90～120℃，从混合磨机磨头处出来的物料即海工水泥半成品；

e. 用提升机将海工水泥半成品输送入成品均化仓中，通过均化仓底部产生的空气均化后得到海工水泥成品。

本发明的有益效果：

1、本发明产品早强快硬，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；

2、本发明产品配制的浆体结构具有很好的致密性和体积稳定性；提高混凝土抗渗性、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；

3、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、施工使用操作简便，易于控制质量。

具体实施方式

实施例1

一种海工水泥，该海工水泥以下重量份数的原料：海工水泥母料：60；活性矿物掺合料：10；防腐剂：1；聚羧酸盐减水剂：0.1；引气剂：0.001；缓凝剂：0.05；憎水剂：0.1；海工水泥母料包含以下重量份数的原料：硬石膏：5；铁铝酸盐熟料：50；矿渣：0.1；铁渣：0.1。

铁铝酸盐熟料是用碳酸钙、低品位铝矾土、赤铁矿和石膏按照重量配比为3:5:2:1，经过1300~1350℃煅烧后，再掺加重量百分比为5-8%大理石和5-8%花岗岩共同粉磨所制成的熟料。

活性矿物掺合料包括以下重量份数的原料：粒化高炉矿渣20、硬石膏2、三乙醇胺磷酸盐0.3；其制备方法：将粒化高炉矿渣破碎至0.5-5mm，得到细料；将细料与硬石膏混合均匀，得到混合料；在混合料中加入三乙醇胺磷酸盐后进行粉磨，至比表面积≥450㎡/kg，得到所述活性矿物掺合料。

防腐剂由以下重量份数的原料配制而成：三乙醇胺5、氯化铁5、聚硅氧烷15、粉煤灰30。

引气剂是仲烷基磺酸钠。

缓凝剂是羟基羧酸盐。

憎水剂是聚丙烯酸酯类乳液。

矿渣是在炼铁过程中，氧化铁在高温下还原成金属铁，铁矿石中的二氧化硅、氧化铝 等杂质与石灰等反应生成以硅酸盐和硅铝酸盐为主要成分的熔融物，经过淬冷成质地疏松、多孔的粒状物。

铁渣是冶炼生铁时从高炉中排出的废物，当炉温达到1400-1600℃时，炉料熔融，矿石中的脉石、焦炭中的灰分和助溶剂和其他不能进入生铁中的杂质形成以硅酸盐和铝酸盐为主浮在铁水上面的熔渣。铁渣中主要成分是氧化钙、二氧化硅、三氧化二铝。

所述的海工水泥，其生产方法包括以下步骤：

a. 将所有块状的原材料，包括硬石膏、矿渣和铁渣，先行破碎；

b. 将步骤a破碎后的原料加入铁铝酸盐熟料用水泥磨机研磨，使其通过100目筛的通过率达到95%以上，得到海工水泥母料；

c. 将步骤b得到的海工水泥母料以及准备好的活性矿物掺合料、防腐剂、聚羧酸盐减水剂、引气剂、缓凝剂和憎水剂按重量份数加入到混合磨机中，向混合磨机的内部喷射雾化水，使磨粉过程的温度控制在90～120℃，从混合磨机磨头处出来的物料即海工水泥半成品；

e. 用提升机将海工水泥半成品输送入成品均化仓中，通过均化仓底部产生的空气均化后得到海工水泥成品。

检验数据如下：

表1

实施例2

一种海工水泥，该海工水泥以下重量份数的原料：海工水泥母料：75；活性矿物掺合料：25；防腐剂：2；聚羧酸盐减水剂：0.3；引气剂：0.003；缓凝剂：0.35；憎水剂：0.4；海工水泥母料包含以下重量份数的原料：硬石膏：10；铁铝酸盐熟料：65；矿渣：5；铁渣：8。

铁铝酸盐熟料是用碳酸钙、低品位铝矾土、赤铁矿和石膏按照重量配比为3:5:2:1，经过1300~1350℃煅烧后，再掺加重量百分比为5-8%大理石和5-8%花岗岩共同粉磨所制成的熟料。

活性矿物掺合料包括以下重量份数的原料：粒化高炉矿渣30、硬石膏6、三乙醇胺磷酸盐0.4；其制备方法：将粒化高炉矿渣破碎至0.5-5mm，得到细料；将细料与硬石膏混合均匀，得到混合料；在混合料中加入三乙醇胺磷酸盐后进行粉磨，至比表面积≥450㎡/kg，得到所述活性矿物掺合料。

防腐剂由以下重量份数的原料配制而成：三乙醇胺8、氯化铁8、聚硅氧烷18、粉煤灰35。

引气剂是仲烷基磺酸钠。

缓凝剂是羟基羧酸盐。

憎水剂是聚丙烯酸酯类乳液。

矿渣是在炼铁过程中，氧化铁在高温下还原成金属铁，铁矿石中的二氧化硅、氧化铝 等杂质与石灰等反应生成以硅酸盐和硅铝酸盐为主要成分的熔融物，经过淬冷成质地疏松、多孔的粒状物。

铁渣是冶炼生铁时从高炉中排出的废物，当炉温达到1400-1600℃时，炉料熔融，矿石中的脉石、焦炭中的灰分和助溶剂和其他不能进入生铁中的杂质形成以硅酸盐和铝酸盐为主浮在铁水上面的熔渣。铁渣中主要成分是氧化钙、二氧化硅、三氧化二铝。

所述的海工水泥，其生产方法包括以下步骤：

a. 将所有块状的原材料，包括硬石膏、矿渣和铁渣，先行破碎；

b. 将步骤a破碎后的原料加入铁铝酸盐熟料用水泥磨机研磨，使其通过100目筛的通过率达到95%以上，得到海工水泥母料；

c. 将步骤b得到的海工水泥母料以及准备好的活性矿物掺合料、防腐剂、聚羧酸盐减水剂、引气剂、缓凝剂和憎水剂按重量份数加入到混合磨机中，向混合磨机的内部喷射雾化水，使磨粉过程的温度控制在90～120℃，从混合磨机磨头处出来的物料即海工水泥半成品；

e. 用提升机将海工水泥半成品输送入成品均化仓中，通过均化仓底部产生的空气均化后得到海工水泥成品。

检验数据如下：

表2

实施例3

一种海工水泥，该海工水泥以下重量份数的原料：海工水泥母料：90；活性矿物掺合料：40；防腐剂：3；聚羧酸盐减水剂：0.5；引气剂：0.005；缓凝剂：0.5；憎水剂：0.5；海工水泥母料包含以下重量份数的原料：硬石膏：15；铁铝酸盐熟料：80；矿渣：10；铁渣：15。

铁铝酸盐熟料是用碳酸钙、低品位铝矾土、赤铁矿和石膏按照重量配比为3:5:2:1，经过1300~1350℃煅烧后，再掺加重量百分比为5-8%大理石和5-8%花岗岩共同粉磨所制成的熟料。

活性矿物掺合料包括以下重量份数的原料：粒化高炉矿渣40、硬石膏10、三乙醇胺磷酸盐0.5；其制备方法：将粒化高炉矿渣破碎至0.5-5mm，得到细料；将细料与硬石膏混合均匀，得到混合料；在混合料中加入三乙醇胺磷酸盐后进行粉磨，至比表面积≥450㎡/kg，得到所述活性矿物掺合料。

防腐剂由以下重量份数的原料配制而成：三乙醇胺10、氯化铁10、聚硅氧烷20、粉煤灰40。

引气剂是仲烷基磺酸钠。

缓凝剂是羟基羧酸盐。

憎水剂是聚丙烯酸酯类乳液。

矿渣是在炼铁过程中，氧化铁在高温下还原成金属铁，铁矿石中的二氧化硅、氧化铝 等杂质与石灰等反应生成以硅酸盐和硅铝酸盐为主要成分的熔融物，经过淬冷成质地疏松、多孔的粒状物。

铁渣是冶炼生铁时从高炉中排出的废物，当炉温达到1400-1600℃时，炉料熔融，矿石中的脉石、焦炭中的灰分和助溶剂和其他不能进入生铁中的杂质形成以硅酸盐和铝酸盐为主浮在铁水上面的熔渣。铁渣中主要成分是氧化钙、二氧化硅、三氧化二铝。

所述的海工水泥，其生产方法包括以下步骤：

a. 将所有块状的原材料，包括硬石膏、矿渣和铁渣，先行破碎；

b. 将步骤a破碎后的原料加入铁铝酸盐熟料用水泥磨机研磨，使其通过100目筛的通过率达到95%以上，得到海工水泥母料；

c. 将步骤b得到的海工水泥母料以及准备好的活性矿物掺合料、防腐剂、聚羧酸盐减水剂、引气剂、缓凝剂和憎水剂按重量份数加入到混合磨机中，向混合磨机的内部喷射雾化水，使磨粉过程的温度控制在90～120℃，从混合磨机磨头处出来的物料即海工水泥半成品；

e. 用提升机将海工水泥半成品输送入成品均化仓中，通过均化仓底部产生的空气均化后得到海工水泥成品。

检验数据如下：

表3

综上可见，本申请的产品均符合行业标准。

Claims (10)

1.一种海工水泥，其特征在于：该海工水泥以下重量份数的原料：

海工水泥母料：60～90；

活性矿物掺合料：10～40；

防腐剂：1～3；

聚羧酸盐减水剂：0.1～0.5；

引气剂：0.001～0.005；

缓凝剂：0.05～0.5；

憎水剂：0.1～0.5；

海工水泥母料包含以下重量份数的原料：

硬石膏：5～15；

铁铝酸盐熟料：50～80；

矿渣：0.1～10；

铁渣：0.1～15。

2.根据权利要求1所述海工水泥，其特征还在于，所述的铁铝酸盐熟料是用碳酸钙、低品位铝矾土、赤铁矿和石膏按照重量配比为3:5:2:1，经过1300~1350℃煅烧后，再掺加重量百分比为5-8%大理石和5-8%花岗岩共同粉磨所制成的熟料。

3.根据权利要求1所述海工水泥，其特征还在于，所述的活性矿物掺合料包括以下重量份数的原料：粒化高炉矿渣20～40、硬石膏2～10、三乙醇胺磷酸盐0.3～0.5；其制备方法：将粒化高炉矿渣破碎至0.5-5mm，得到细料；将细料与硬石膏混合均匀，得到混合料；在混合料中加入三乙醇胺磷酸盐后进行粉磨，至比表面积≥450㎡/kg，得到所述活性矿物掺合料。

4.根据权利要求1所述海工水泥，其特征还在于，所述的防腐剂由以下重量份数的原料配制而成：三乙醇胺5～10、氯化铁5～10、聚硅氧烷15～20、粉煤灰30～40。

5.根据权利要求1所述海工水泥，其特征还在于，所述的引气剂是仲烷基磺酸钠。

6.根据权利要求1所述海工水泥，其特征还在于，所述的缓凝剂是羟基羧酸盐。

7.根据权利要求1所述海工水泥，其特征还在于，所述的憎水剂是聚丙烯酸酯类乳液。

8.根据权利要求1所述的海工水泥，其特征还在于，所述的矿渣是在炼铁过程中，氧化铁在高温下还原成金属铁，铁矿石中的二氧化硅、氧化铝 等杂质与石灰等反应生成以硅酸盐和硅铝酸盐为主要成分的熔融物，经过淬冷成质地疏松、多孔的粒状物。

9.根据权利要求1所述的海工水泥，其特征还在于，所述的铁渣是冶炼生铁时从高炉中排出的废物，当炉温达到1400-1600℃时，炉料熔融，矿石中的脉石、焦炭中的灰分和助溶剂和其他不能进入生铁中的杂质形成以硅酸盐和铝酸盐为主浮在铁水上面的熔渣；铁渣中主要成分是氧化钙、二氧化硅、三氧化二铝。

10.根据权利要求1所述的海工水泥，其特征在于，其生产方法包括以下步骤：

a. 将所有块状的原材料，包括硬石膏、矿渣和铁渣，先行破碎；

b. 将步骤a破碎后的原料加入铁铝酸盐熟料用水泥磨机研磨，使其通过100目筛的通过率达到95%以上，得到海工水泥母料；

c. 将步骤b得到的海工水泥母料以及准备好的活性矿物掺合料、防腐剂、聚羧酸盐减水剂、引气剂、缓凝剂和憎水剂按重量份数加入到混合磨机中，向混合磨机的内部喷射雾化水，使磨粉过程的温度控制在90～120℃，从混合磨机磨头处出来的物料即海工水泥半成品；

e. 用提升机将海工水泥半成品输送入成品均化仓中，通过均化仓底部产生的空气均化后得到海工水泥成品。