CN110790526A - 一种海工水泥及其生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于水泥技术领域，具体涉及一种海工水泥及其生产方法，是由以下重量份数的原料制成：海工水泥母料45～55份；活性矿物掺合料7～20份；亚硝酸钠0.5～1份；聚羧酸盐减水剂0.05～0.15份；十二烷基苯磺酸钠0.001～0.003份；缓凝剂0.03～0.2份；硬脂酸钠0.05～0.15份。本发明的海工水泥是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、亚硝酸钠、聚羧酸盐减水剂等材料，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。
Description
技术领域
本发明属于水泥技术领域，具体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，随着我国经济的高速发展，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,沿海水利工程大量兴建。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），还受到干湿交替、海浪冲刷等影响，环境非常恶劣，由于长时间在腐蚀环境下工作，仅十几到二十几年却已出现了不同程度的破坏现象，有些已经达到需要进行大修或拆除的程度，甚至有发生倒塌等危险情况而造成事故发生的可能。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%左右出现锈蚀损坏等。因此随着我国沿海地区水利工程的发展，研究和开发出了一种适用于海洋工程及其它要求抗侵蚀工程的、具有抗海水侵蚀、耐海水冲刷等优良特性的海工水泥是很重要的。
在海工水泥方面，检索到相关的文献如：1、申请号为201410347110.5的中国专利，公开了一种掺加改性偏高岭土的海工水泥，该发明采用的原材料为：硅酸盐水泥、矿渣粉、粉煤灰、硅灰、白炭黑及改性偏高岭土，将上述原材料按一定重量比混合均匀即得所需产品。该发明具有制备工艺简单，抗裂性能好等优点，能够显著改善混凝土的抗氯离子渗透性能，解决海洋环境中大体积水利工程混凝土的抗侵蚀能力问题，提高了海洋环境水利工程混凝土结构的耐久性、强度及其他工作性能。2、申请号为200810134410.X的中国专利公开了一种高性能海工水泥及其制造方法，由以下组成：熟料10-50重量%，矿渣20-60重量%，粉煤灰0-40重量%，硅铝质微粉5-30重量%，上述总量之和为100%。该发明的产品能耐海水腐蚀，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。而目前在市场上，也有相关的海工水泥，如以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。但是上述提到的文献中的海工水泥以及市场上开发的海工水泥都是以硅酸盐水泥为基材，掺入适量的活性混合材料制备而成的抗海水侵蚀的水泥。这些产品存在的不足是：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，使得海洋工程建筑物的耐久性和使用寿命不是很理想。所以市场上期待抗渗性、抗腐蚀性、耐久性能更好的海工水泥。
发明内容
本发明的目的是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导致的海工混凝土的耐久性差及寿命短等问题，提供的一种海工水泥及其生产方法。该海工水泥是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、亚硝酸钠、聚羧酸盐减水剂等材料，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含量高等造成的在抗渗和抗腐蚀方面缺点。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种海工水泥，是由以下重量份数的原料制成：
海工水泥母料45～55份；活性矿物掺合料7～20份；亚硝酸钠0.5～1份；聚羧酸盐减水剂0.05～0.15份；十二烷基苯磺酸钠 0.001～0.003份；缓凝剂0.03～0.2份；硬脂酸钠0.05～0.15份；
所述的海工水泥母料由以下重量份数的原料组成：硬石膏5～15份；铁铝酸盐熟料50～80份；矿渣0.001～10份；铁渣0.001～15份；所述的矿渣包括粒化高炉矿渣；所述的铁铝酸盐熟料，其化学成分与矿物组成及其质量百分含量如下：Al2O3 25-30%；SiO2 6-12%；CaO43-46%；Fe2O3 5-12%；SO3 5-10%；C4A3S 35-55%；C2S 15-35 %；C4AF 15-30%；
所述的活性矿物掺合料为粉煤灰、粒化高炉矿渣粉、沸石粉和硅灰中的一种或多种；所述的缓凝剂为硼酸、酒石酸和柠檬酸中的一种。
上述的海工水泥，其生产方法包括以下步骤：
a、 将所有块状的原料分别用破碎机破碎，经磨机粉磨，得到粉料备用；
b、 将硬石膏、铁铝酸盐熟料、矿渣和铁渣按重量份数的配比配好料，经磨机粉磨，得海工水泥母料；
c、将海工水泥母料、活性矿物掺合料和亚硝酸钠按照重量份数的配比配好料后，经磨机粉磨，得混合物料，然后在混合物料中加入重量份数的聚羧酸盐减水剂、十二烷基苯磺酸钠、缓凝剂以及硬脂酸钠，放入到磨机中充分混合后制得海工水泥。
上述的海工水泥的生产方法中，所述的聚羧酸盐减水剂、十二烷基苯磺酸钠、缓凝剂和硬脂酸钠的加入方式为外掺入式。步骤b和步骤c中所用到原材料和半成品在加入前要先放入均化器中进行均化处理。
以上所述的海工水泥产品，在产品生产过程中主要控制指标如下：
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%。
本发明的海工水泥及其生产方法，通过使用铁铝酸盐熟料作为高强胶凝材料，保证了在海洋环境中水泥基材料产物的稳定性，通过在在配方中引入高效聚羧酸减水剂、十二烷基苯磺酸钠等表面活性剂，提高了水泥基材料的密实度、抗渗性、抗冻性以及抗碳化性。本发明通过在配方中加入一定量的憎水剂硬脂酸钠和防腐剂亚硝酸钠，提高了混凝土抗氯离子渗透的能力；通过掺入适量的缓凝剂（硼酸、酒石酸、柠檬酸），降低水泥早期水化热。
本发明的产品的优点主要表现在以下几个方面：
1、本发明生产得到的海工水泥产品具有快硬、早强的性能，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、采用本发明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含量高等造成的在抗渗和抗腐蚀方面缺点。采用本发明海工水泥配制的浆体结构具有具有高强、抗海水侵蚀、耐海水冲刷等优良特性，特别适用于沿海受高盐分侵蚀的工程。
3、本发明生产得到的海工水泥产品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、本发明生产得到的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。
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1
一种海工水泥，是由以下重量份数的原料制成：
海工水泥母料45份；活性矿物掺合料7份；亚硝酸钠0.5份；聚羧酸盐减水剂0.05份；十二烷基苯磺酸钠 0.001份；缓凝剂硼酸0.03份；硬脂酸钠0.05份；所述的活性矿物掺合料为粉煤灰；
所述的海工水泥母料由以下重量份数的原料组成：硬石膏5份；铁铝酸盐熟料50份；矿渣0.001份；铁渣0.001份；所述的矿渣包括粒化高炉矿渣；所述的铁铝酸盐熟料，其化学成分与矿物组成及其质量百分含量如下：Al2O3 25-30%；SiO2 6-12%；CaO 43-46%；Fe2O3 5-12%；SO3 5-10%；C4A3S 35-55%；C2S 15-35 %；C4AF 15-30%；
上述的海工水泥，其生产方法包括以下步骤：
a、 将所有块状的原料分别用破碎机破碎，经磨机粉磨，得到粉料备用；
b、 将硬石膏、铁铝酸盐熟料、矿渣和铁渣按重量份数的配比配好料，经磨机粉磨，得海工水泥母料；
c、将海工水泥母料、活性矿物掺合料和亚硝酸钠按照重量份数的配比配好料后，经磨机粉磨，得混合物料，然后在混合物料中按外掺入式的方式加入重量份数的聚羧酸盐减水剂、十二烷基苯磺酸钠、缓凝剂硼酸以及硬脂酸钠，放入到磨机中充分混合后制得海工水泥。
上述的海工水泥的生产方法中，步骤b和步骤c中所用到原材料和半成品在加入前要先放入均化器中进行均化处理。
实施例2
一种海工水泥，是由以下重量份数的原料制成：
海工水泥母料50份；活性矿物掺合料12份；亚硝酸钠0.8份；聚羧酸盐减水剂0.10份；十二烷基苯磺酸钠 0.002份；缓凝剂酒石酸0.1份；硬脂酸钠0.10份；所述的活性矿物掺合料为粉煤灰和粒化高炉矿渣粉；
所述的海工水泥母料由以下重量份数的原料组成：硬石膏10份；铁铝酸盐熟料65份；矿渣7份；铁渣8份；所述的矿渣包括粒化高炉矿渣；所述的铁铝酸盐熟料，其化学成分与矿物组成及其质量百分含量如下：Al2O3 25-30%；SiO2 6-12%；CaO 43-46%；Fe2O3 5-12%；SO3 5-10%；C4A3S 35-55%；C2S 15-35 %；C4AF 15-30%；
上述的海工水泥，其生产方法包括以下步骤：
a、 将所有块状的原料分别用破碎机破碎，经磨机粉磨，得到粉料备用；
b、 将硬石膏、铁铝酸盐熟料、矿渣和铁渣按重量份数的配比配好料，经磨机粉磨，得海工水泥母料；
c、将海工水泥母料、活性矿物掺合料和亚硝酸钠按照重量份数的配比配好料后，经磨机粉磨，得混合物料，然后在混合物料中按外掺入式的方式加入重量份数的聚羧酸盐减水剂、十二烷基苯磺酸钠、缓凝剂酒石酸以及硬脂酸钠，放入到磨机中充分混合后制得海工水泥。
上述的海工水泥的生产方法中，步骤b和步骤c中所用到原材料和半成品在加入前要先放入均化器中进行均化处理。
实施例3
一种海工水泥，是由以下重量份数的原料制成：
海工水泥母料55份；活性矿物掺合料20份；亚硝酸钠1份；聚羧酸盐减水剂0.15份；十二烷基苯磺酸钠0.003份；缓凝剂柠檬酸0.2份；硬脂酸钠0.15份；所述的活性矿物掺合料为粒化高炉矿渣粉、沸石粉和硅灰的混合物料；
所述的海工水泥母料由以下重量份数的原料组成：硬石膏15份；铁铝酸盐熟料80份；矿渣10份；铁渣15份；所述的矿渣包括粒化高炉矿渣；所述的铁铝酸盐熟料，其化学成分与矿物组成及其质量百分含量如下：Al2O3 25-30%；SiO2 6-12%；CaO 43-46%；Fe2O3 5-12%；SO35-10%；C4A3S 35-55%；C2S 15-35 %；C4AF 15-30%；
上述的海工水泥，其生产方法包括以下步骤：
a、 将所有块状的原料分别用破碎机破碎，经磨机粉磨，得到粉料备用；
b、 将硬石膏、铁铝酸盐熟料、矿渣和铁渣按重量份数的配比配好料，经磨机粉磨，得海工水泥母料；
c、将海工水泥母料、活性矿物掺合料和亚硝酸钠按照重量份数的配比配好料后，经磨机粉磨，得混合物料，然后在混合物料中按外掺入式的方式加入重量份数的聚羧酸盐减水剂、十二烷基苯磺酸钠、缓凝剂柠檬酸以及硬脂酸钠，放入到磨机中充分混合后制得海工水泥。
上述的海工水泥的生产方法中，步骤b和步骤c中所用到原材料和半成品在加入前要先放入均化器中进行均化处理。
实施例4
一种海工水泥，是由以下重量份数的原料制成：
海工水泥母料50份；活性矿物掺合料11份；亚硝酸钠0.7份；聚羧酸盐减水剂0.10份；十二烷基苯磺酸钠 0.001份；缓凝剂硼酸0.08份；硬脂酸钠0.08份；所述的活性矿物掺合料为粉煤灰和沸石粉；
所述的海工水泥母料由以下重量份数的原料组成：硬石膏8份；铁铝酸盐熟料555份；矿渣4份；铁渣6份；所述的矿渣包括粒化高炉矿渣；所述的铁铝酸盐熟料，其化学成分与矿物组成及其质量百分含量如下：Al2O3 25-30%；SiO2 6-12%；CaO 43-46%；Fe2O3 5-12%；SO3 5-10%；C4A3S 35-55%；C2S 15-35 %；C4AF 15-30%；
上述的海工水泥，其生产方法包括以下步骤：
a、 将所有块状的原料分别用破碎机破碎，经磨机粉磨，得到粉料备用；
b、 将硬石膏、铁铝酸盐熟料、矿渣和铁渣按重量份数的配比配好料，经磨机粉磨，得海工水泥母料；
c、将海工水泥母料、活性矿物掺合料和亚硝酸钠按照重量份数的配比配好料后，经磨机粉磨，得混合物料，然后在混合物料中按外掺入式的方式加入重量份数的聚羧酸盐减水剂、十二烷基苯磺酸钠、缓凝剂硼酸以及硬脂酸钠，放入到磨机中充分混合后制得海工水泥。
上述的海工水泥的生产方法中，步骤b和步骤c中所用到原材料和半成品在加入前要先放入均化器中进行均化处理。
实施例5
一种海工水泥，是由以下重量份数的原料制成：
海工水泥母料48份；活性矿物掺合料14份；亚硝酸钠0.7份；聚羧酸盐减水剂0.12份；十二烷基苯磺酸钠 0.002份；缓凝剂酒石酸0.1份；硬脂酸钠0.12份；所述的活性矿物掺合料为粉煤灰、粒化高炉矿渣粉和硅灰；
所述的海工水泥母料由以下重量份数的原料组成：硬石膏12份；铁铝酸盐熟料70份；矿渣7份；铁渣12份；所述的矿渣包括粒化高炉矿渣；所述的铁铝酸盐熟料，其化学成分与矿物组成及其质量百分含量如下：Al2O3 25-30%；SiO2 6-12%；CaO 43-46%；Fe2O3 5-12%；SO3 5-10%；C4A3S 35-55%；C2S 15-35 %；C4AF 15-30%；
上述的海工水泥，其生产方法包括以下步骤：
a、 将所有块状的原料分别用破碎机破碎，经磨机粉磨，得到粉料备用；
b、 将硬石膏、铁铝酸盐熟料、矿渣和铁渣按重量份数的配比配好料，经磨机粉磨，得海工水泥母料；
c、将海工水泥母料、活性矿物掺合料和亚硝酸钠按照重量份数的配比配好料后，经磨机粉磨，得混合物料，然后在混合物料中按外掺入式的方式加入重量份数的聚羧酸盐减水剂、十二烷基苯磺酸钠、缓凝剂酒石酸以及硬脂酸钠，放入到磨机中充分混合后制得海工水泥。
上述的海工水泥的生产方法中，步骤b和步骤c中所用到原材料和半成品在加入前要先放入均化器中进行均化处理。
产品检验结果
将本发明实施例1-5中生产得到的海工水泥产品进行检测，各实施例产品的检验数据表(42.5级别)如下表 1所示：
从上表1的各实施例产品的检测数据中可以看出，本发明生产得到的海工水泥产品，各项技术指标均优于42.5级别水泥。
Claims (4)
1.一种海工水泥，其特征在于，是由以下重量份数的原料制成：
海工水泥母料45～55份；活性矿物掺合料7～20份；亚硝酸钠0.5～1份；聚羧酸盐减水剂0.05～0.15份；十二烷基苯磺酸钠 0.001～0.003份；缓凝剂0.03～0.2份；硬脂酸钠0.05～0.15份；
所述的海工水泥母料由以下重量份数的原料组成：硬石膏5～15份；铁铝酸盐熟料50～80份；矿渣0.001～10份；铁渣0.001～15份；所述的矿渣包括粒化高炉矿渣；所述的铁铝酸盐熟料，其化学成分与矿物组成及其质量百分含量如下：Al2O3 25-30%；SiO2 6-12%；CaO43-46%；Fe2O3 5-12%；SO3 5-10%；C4A3S 35-55%；C2S 15-35 %；C4AF 15-30%；
所述的活性矿物掺合料为粉煤灰、粒化高炉矿渣粉、沸石粉和硅灰中的一种或多种；所述的缓凝剂为硼酸、酒石酸和柠檬酸中的一种。
2.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、 将所有块状的原料分别用破碎机破碎，经磨机粉磨，得到粉料备用；
b、 将硬石膏、铁铝酸盐熟料、矿渣和铁渣按重量份数的配比配好料，经磨机粉磨，得海工水泥母料；
c、将海工水泥母料、活性矿物掺合料和亚硝酸钠按照重量份数的配比配好料后，经磨机粉磨，得混合物料，然后在混合物料中加入重量份数的聚羧酸盐减水剂、十二烷基苯磺酸钠、缓凝剂以及硬脂酸钠，放入到磨机中充分混合后制得海工水泥。
3.根据权利要求2所述的海工水泥，其特征在于，其生产方法中所述的聚羧酸盐减水剂、十二烷基苯磺酸钠、缓凝剂和硬脂酸钠的加入方式为外掺入式。
4.根据权利要求2所述的海工水泥，其特征在于，其生产方法步骤b和步骤c中所用到原材料和半成品在加入前要先放入均化器中进行均化处理。
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| CN112279549A (zh) * | 2020-10-27 | 2021-01-29 | 武汉义恒达技术服务有限公司 | 一种高性能优化性的混凝土外加剂及其制备方法 |
| CN114620987A (zh) * | 2022-04-28 | 2022-06-14 | 广西壮族自治区水利科学研究院 | 一种具备微生物腐蚀效果的海洋混凝土 |
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