CN114349373B - 海工水泥用组合物及其制备方法、海工水泥、混凝土 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种海工水泥用组合物及其制备方法、海工水泥、混凝土,涉及海洋工程建筑的技术领域。本发明的海工水泥用组合物包括如下组分:陶瓷粉、粉煤灰以及超细灰粉料,其中,陶瓷粉包括碱激发后的陶瓷粉;陶瓷粉、粉煤灰以及超细灰粉料均为超细粉体。本发明解决了普通水泥中氯离子扩散系数高的技术问题,达到了提高混凝土的抗氯离子性能、抗侵蚀性能以及密实度的技术效果。

Description

海工水泥用组合物及其制备方法、海工水泥、混凝土
技术领域
本发明涉及海洋工程建筑的技术领域,尤其是涉及一种海工水泥用组合物及其制备方法、海工水泥、混凝土。
背景技术
普通水泥分为硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥以及粉煤灰硅酸盐水泥几种,用于海工工程时,海洋环境中的氯离子会进入到混凝土中并在钢筋表面集聚,促使钢筋产生电化学腐蚀,从而导致钢筋锈蚀和膨胀破坏混凝土结构;此外,普通水泥产品在使用过程中存在着氯离子扩散系数高的缺陷,导致安全隐患以及影响混凝土的正常使用年限。
目前,对于普通水泥中氯离子扩散系数高的问题,通常采用的解决手段是电化学反应和添加外加剂等,但是这些手段会对水泥的水化热和比表面积等众多的性能造成不利的影响,同时还会导致混凝土的密实度不高。
有鉴于此,特提出本发明。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种海工水泥用组合物,能够提高混凝土的抗氯离子性能、抗侵蚀性能以及密实度的技术效果。
本发明的目的之二在于提供一种所述的海工水泥用组合物的制备方法,工艺简单且高效。
本发明的目的之三在于提供一种海工水泥,具有致密的体系结构,能够减少氯离子的侵入,同时还具有高的抗硫酸盐和镁盐侵蚀的能力。
本发明的目的之四在于提供一种混凝土,具有高的抗氯离子性能、高的抗侵蚀性能以高的密实度的特点。
为了实现本发明的上述目的,特采用以下技术方案:
第一方面,本发明提供了一种海工水泥用组合物,包括如下组分:
陶瓷粉、粉煤灰以及超细灰粉料;
其中,所述陶瓷粉包括碱激发后的超细粉体的陶瓷粉;
所述粉煤灰包括超细粉体的粉煤灰;
所述超细灰粉料的制备方法包括以下步骤:
湿排煤渣粉碎成超细粉体,得到煤渣粉料;
炉底渣粉碎成超细粉体,得到炉渣粉料;
所述煤渣粉料和所述炉渣粉料混合后激发活性,得到所述超细灰粉料。
进一步的,所述陶瓷粉的制备方法包括以下步骤:
陶瓷料粉碎成超细粉体,碱激发,得到所述陶瓷粉;
所述陶瓷料包括陶瓷抛光废料。
进一步的,所述碱激发包括利用元明粉进行碱激发;
所述元明粉包括副产元明粉。
进一步的,所述粉煤灰的制备方法包括以下步骤:
湿粉煤灰经立磨、干燥以及破磨形成超细粉体,得到所述粉煤灰。
进一步的,所述超细灰粉料的制备方法包括以下步骤:
湿排煤渣经立磨、干燥以及破磨形成超细粉体,得到煤渣粉料;
所述湿排煤渣包括电厂湿排煤渣;
炉底渣经立磨、干燥以及破磨形成超细粉体,得到炉渣粉料;
所述煤渣粉料和所述炉渣粉料混合后经元明粉激发活性,再破磨,得到所述超细灰粉料。
进一步的,所述煤渣粉料和所述炉渣粉料混合的质量比为1~3:1~3。
进一步的,所述海工水泥用组合物包括按重量份数计的如下组分:
20~30份陶瓷粉、60~80份的粉煤灰以及50~70份的超细灰粉料。
第二方面,本发明提供了一种所述的海工水泥用组合物的制备方法,包括以下步骤:
陶瓷粉、粉煤灰以及超细灰粉料混合后得到所述海工水泥用组合物。
第三方面,本发明提供了一种海工水泥,包括上述任一项所述的海工水泥用组合物。
第四方面,本发明提供了一种混凝土,主要由所述的海工水泥制备而成。
与现有技术相比,本发明至少具有如下有益效果:
本发明提供的海工水泥用组合物,能够充分发挥材料比表面积大的特性,可以起到微集料效应、使体系孔结构细化致密以及抑制碱骨料反应的作用;本发明的海工水泥用组合物能够有效填充颗粒之间的空隙,达到提高体系密实度、流动度、抗盐碱以及抗氯离子侵蚀能力的目的。
本发明提供的海工水泥用组合物的制备方法,工艺简单且高效。
本发明提供的海工水泥,具有致密的体系结构,能够减少氯离子的侵入,同时还具有高的抗硫酸盐和镁盐侵蚀的能力。
本发明提供的混凝土,具有高的抗氯离子性能、高的抗侵蚀性能以高的密实度的特点。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
根据本发明的第一个方面,提供了一种海工水泥用组合物,包括如下组分:
陶瓷粉、粉煤灰以及超细灰粉料;
其中,本发明的陶瓷粉包括但不限于碱激发后的超细粉体的陶瓷粉;
本发明的粉煤灰包括但不限于超细粉体的粉煤灰;
本发明的超细灰粉料的制备方法包括以下步骤:
湿排煤渣粉碎成超细粉体,得到煤渣粉料;
炉底渣粉碎成超细粉体,得到炉渣粉料;
煤渣粉料和炉渣粉料混合后激发活性,得到超细灰粉料。
在本发明中,超细粉体是指粉体的粒度处于纳米级(1~100nm)的一类粉体。
本发明的海工水泥用组合物能够充分发挥材料比表面积大的特性,可以起到微集料效应、使体系孔结构细化致密以及抑制碱骨料反应的作用,因此能够有效填充颗粒之间的空隙,达到提高体系密实度、流动度、抗盐碱以及抗氯离子侵蚀能力的目的。
在一种优选的实施方式中,本发明陶瓷粉的制备方法包括以下步骤:
陶瓷料粉碎成超细粉体,碱激发,得到陶瓷粉;
其中,陶瓷料包括但不限于陶瓷抛光废料,碱激发包括但不限于利用元明粉进行碱激发,元明粉包括但不限于副产元明粉。
在本发明中,陶瓷料经立磨烘干粉磨而形成超细粉体,再进行碱激发处理,得到陶瓷粉。具体的,本发明利用陶瓷料中本身含有的高活性Si成分;陶瓷料先进行立磨烘干:通过立磨机中磨辊的碾压、调节分离器导向风叶的角度以及分离器转子的转速被粉碎成一定细度的物料,然后再与壳体的气体接触进行烘干;再进行破磨:利用球磨机中带有大冲击力的钢球对物料冲击破碎,在保证足够冲击力的前提下,减小研磨体直径,通过钢球数量和对物料的多次冲击来提高粉碎效率,得到具有一定球状的超细粉体的陶瓷粉;再进行碱激发:高温作用下加入元明粉到超细粉体的陶瓷粉中,元明粉中的硫酸盐能够激发陶瓷粉的活性,对陶瓷粉起到催化作用,能够加快水化反应速度,生产新的物质。
本发明将陶瓷料烘干磨细整形,提高了其细度、比表面积以及圆形度,能够激发陶瓷料活化性能、发挥粉料微珠效应、紧密堆积、使体系孔结构细化致密以及抑制碱骨料反应。
在一种优选的实施方式中,本发明粉煤灰的制备方法包括以下步骤:
湿粉煤灰经立磨、干燥以及破磨形成超细粉体,得到粉煤灰。
在本发明中,湿粉煤灰分别通过立磨机中磨辊的碾压、调节分离器导向风叶的角度以及分离器转子的转速被粉碎成一定细度的物料,然后再与壳体的气体接触进行烘干,再经破磨,得到具有一定球状的超细粉体的粉煤灰。
在一种优选的实施方式中,本发明超细灰粉料的制备方法包括以下步骤:
湿排煤渣经立磨、干燥以及破磨形成超细粉体,得到煤渣粉料;
其中,湿排煤渣包括但不限于电厂湿排煤渣;
炉底渣经立磨、干燥以及破磨形成超细粉体,得到炉渣粉料;
煤渣粉料和炉渣粉料混合后经元明粉激发活性,再破磨,得到超细灰粉料。
在本发明中,湿排煤渣分别通过立磨机中磨辊的碾压、调节分离器导向风叶的角度以及分离器转子的转速被粉碎成一定细度的物料,然后再与壳体的气体接触进行烘干,再经破磨,得到具有一定球状的超细粉体的煤渣粉料;炉底渣分别通过立磨机中磨辊的碾压、调节分离器导向风叶的角度以及分离器转子的转速被粉碎成一定细度的物料,然后再与壳体的气体接触进行烘干,再经破磨,得到具有一定球状的超细粉体的炉渣粉料;煤渣粉料和炉渣粉料再通过特定的质量配比进行混合,然后再经元明粉中的硫酸盐激发其活性,再破磨,得到具有一定球状的超细灰粉料。
在一种优选的实施方式中,本发明煤渣粉料和炉渣粉料混合的质量比为1~3:1~3,其典型但非限制性的质量比例如为1:1、1:2、1:3、2:1、2:3、3:1、3:2。
本发明所限定的煤渣粉料和炉渣粉料的混合质量比,在激发其活性后更能充分发挥粉料的特性。
在一种优选的实施方式中,本发明海工水泥用组合物包括按重量份数计的如下组分:
20~30份陶瓷粉、60~80份的粉煤灰以及50~70份的超细灰粉料。
其中,陶瓷粉典型但非限制性的重量份数例如为20份、25份、30份;粉煤灰典型但非限制性的重量份数例如为60份、65份、70份、75份、80份;超细灰粉料典型但非限制性的重量份数例如为50份、55份、60份、65份、70份。
本发明所限定的重量份数更能使各组分之间发挥相互配合的效果,最大程度地发挥各物料的特性。
根据本发明的第二个方面,提供了一种所述的海工水泥用组合物的制备方法,包括以下步骤:
陶瓷粉、粉煤灰以及超细灰粉料混合后得到海工水泥用组合物。
本发明提供的海工水泥用组合物的制备方法,工艺简单且高效。
根据本发明的第三个方面,提供了一种海工水泥,包括所述的海工水泥用组合物。
本发明提供的海工水泥,具有致密的体系结构,能够减少氯离子的侵入,同时还具有高的抗硫酸盐和镁盐侵蚀的能力。
根据本发明的第四个方面,提供了一种混凝土,主要由所述的海工水泥制备而成。
本发明提供的混凝土,具有高的抗氯离子性能、高的抗侵蚀性能以高的密实度的特点。
下面通过实施例对本发明作进一步说明。如无特别说明,实施例中的材料为根据现有方法制备而得,或直接从市场上购得。
实施例1
一种海工水泥用组合物,包括如下组分:
陶瓷粉、粉煤灰以及超细灰粉料;
其中,陶瓷粉为碱激发后的陶瓷粉,且为超细粉体;
陶瓷粉是由如下方法制备得到的:
立磨烘干:陶瓷抛光废料通过立磨机中磨辊的碾压、调节分离器导向风叶的角度以及分离器转子的转速粉碎成一定细度的物料,然后再通过与壳体气体的接触进行烘干,得到立磨烘干后的陶瓷物料;
破磨:利用球磨机中带有大冲击力的钢球对上述立磨烘干后的陶瓷物料进行冲击破碎,在保证足够冲击力的前提下减小研磨体直径,通过钢球数量和对陶瓷料的多次冲击来提高粉碎效率,使陶瓷料形成具有一定球状的超细粉体,得到超细粉体的陶瓷粉;
碱激发:高温下,加入副产元明粉到上述的陶瓷粉中,副产元明粉中的硫酸盐激发陶瓷粉的活性,得到碱激发后的超细粉体的陶瓷粉;
粉煤灰的制备方法包括以下步骤:
湿粉煤灰通过立磨机中磨辊的碾压、调节分离器导向风叶的角度以及分离器转子的转速粉碎成一定细度的物料,然后再通过与壳体气体的接触进行烘干,之后破磨,得到具有一定球状的超细粉体即粉煤灰;
超细灰粉料的制备方法包括以下步骤:
电厂湿排煤渣通过立磨机中磨辊的碾压、调节分离器导向风叶的角度以及分离器转子的转速粉碎成一定细度的物料,然后再通过与壳体气体的接触进行烘干,之后破磨,得到具有一定球状的超细粉体即煤渣粉料;
炉底渣通过立磨机中磨辊的碾压、调节分离器导向风叶的角度以及分离器转子的转速粉碎成一定细度的物料,然后再通过与壳体气体的接触进行烘干,之后破磨,得到具有一定球状的超细粉体即炉渣粉料;
将上述得到的煤渣粉料和炉渣粉料按质量比1~3:1~3进行混合,再加入元明粉到混合物中激发其活性,之后破磨,得到具有一定球状的超细灰粉料。
实施例2
一种包含实施例1的海工水泥用组合物的混凝土,主要由如下重量份数的原料制备而成:水泥260份、黄砂670份、碎石1070份、水160份、减水剂7份、密实剂10份,以及实施例1的海工水泥用组合物:20份陶瓷粉、70份粉煤灰以及55份超细灰粉料;
本实施例的混凝土的制备方法包括以下步骤:
先将黄砂和部分碎石加入搅拌机混合,再加入水泥、粉煤灰、密实剂、陶瓷粉以及超细灰粉料共同搅拌,然后加入水和减水剂继续搅拌,最后加入剩余的碎石搅拌至均匀,得到混凝土;其中,搅拌机的搅拌总时长为150s。
实施例3
一种包含实施例1的海工水泥用组合物的混凝土,主要由如下重量份数的原料制备而成:水泥250份、黄砂670份、碎石1070份、水160份、减水剂7份、密实剂10份,以及实施例1的海工水泥用组合物:25份陶瓷粉、60份粉煤灰以及70份超细灰粉料;
本实施例混凝土的制备方法同实施例2。
实施例4
一种包含实施例1的海工水泥用组合物的混凝土,主要由如下重量份数的原料制备而成:水泥235份、黄砂670份、碎石1070份、水160份、减水剂7份、密实剂10份,以及实施例1的海工水泥用组合物:30份陶瓷粉、80份粉煤灰以及60份超细灰粉料;
本实施例混凝土的制备方法同实施例2。
实施例5
本实施例与实施例2的区别在于,本实施例添加的是煤渣粉料和炉渣粉料混合后经元明粉激发后却并不进行破磨所得到的粉料替换实施例2的超细灰粉料,其余组分及其重量份数、混凝土的制备方法与实施例2相同,得到混凝土。
实施例6
本实施例添加实施例1的海工水泥用组合物的重量份数与实施例2的不同,本实施例添加的陶瓷粉为15份、粉煤灰为85份以及超细灰粉料为45份,其余组分及其重量份数、混凝土的制备方法与实施例2相同,得到混凝土。
实施例7
本实施例添加实施例1的海工水泥用组合物的重量份数与实施例4的不同,本实施例添加的陶瓷粉为35份、粉煤灰为55份以及超细灰粉料为80份,其余组分及其重量份数、混凝土的制备方法与实施例4相同,得到混凝土。
对比例1
本对比例与实施例2的区别在于,本对比例不含实施例1的海工水泥用组合物,本对比例的水泥为405份,其余组分及其重量份数、混凝土的制备方法与实施例2相同,得到混凝土。
对比例2
本对比例与实施例2的区别在于,本对比例不含实施例1的粉煤灰,本对比例的水泥为330份,其余组分及其重量份数、混凝土的制备方法与实施例2相同,得到混凝土。
对比例3
本对比例与实施例2的区别在于,本对比例不含实施例1的陶瓷粉,本对比例的水泥为280份,其余组分及其重量份数、混凝土的制备方法与实施例2相同,得到混凝土。
对比例4
本对比例与实施例2的区别在于,本对比例不含实施例1的超细灰粉料,水泥为315份,其余组分及其重量份数、混凝土的制备方法与实施例2相同,得到混凝土。
对比例5
本对比例与实施例2的区别在于,本对比例所添加的陶瓷粉是未激发的陶瓷粉,其余组分及其重量份数、混凝土的制备方法与实施例2相同,得到混凝土。
对比例6
本实施例与实施例2的区别在于,本对比例所添加的超细灰粉料是未激发的超细灰粉料,其余组分及其重量份数、混凝土的制备方法与实施例2相同,得到混凝土。
试验例
对实施例2-7和对比例1-6得到的混凝土进行如下性能测试,数据见表1。
28天电通量:采用NEL-PEU型混凝土电通量测定仪,自动完成测试及处理测试数据。
氯离子扩散系数:采用RCM-NTB氯离子扩散系数测定仪,按照使用说明书进行测定。
抗渗等级:采用HS-4S型数显混凝土抗渗仪,按照使用说明书进行测定。
抗折强度:使用TYE-100A型抗折抗压试验机进行测定。
抗压强度:使用TYE-100A型抗折抗压试验机进行测定。
表1
Figure BDA0003477959220000111
由表1可知,本发明采用价格低廉的陶瓷抛光废料、电厂湿排煤渣、湿粉煤灰、炉底渣以及副产元明粉为原料,通过立磨烘干、碱激发、破磨粉磨以及紧密堆积等手段,充分发挥了材料比表面积大等特性,起到微集料效应、使体系孔结构细化致密以及抑制碱骨料反应的作用;同时,又通过组分叠加和颗粒级配等技术手段,有效填充了颗粒之间的空隙,提高了体系密实度、流动度、抗盐碱以及氯离子侵蚀能力,形成体系致密的混凝土结构,从而降低氯离子扩散系数,保证了用于海工水泥耐久性能的增强。
最后应说明的是:以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (9)

1.一种海工水泥用组合物,其特征在于,所述海工水泥用组合物包括按重量份数计的如下组分:
20~30份陶瓷粉、60~80份的粉煤灰以及50~70份的超细灰粉料;
其中,所述陶瓷粉为碱激发后的超细粉体的陶瓷粉;
所述粉煤灰为超细粉体的粉煤灰;
所述超细灰粉料的制备方法包括以下步骤:
湿排煤渣粉碎成超细粉体,得到煤渣粉料;
炉底渣粉碎成超细粉体,得到炉渣粉料;
所述煤渣粉料和所述炉渣粉料混合后激发活性,得到所述超细灰粉料。
2.根据权利要求1所述的海工水泥用组合物,其特征在于,所述陶瓷粉的制备方法包括以下步骤:
陶瓷料粉碎成超细粉体,碱激发,得到所述陶瓷粉;
所述陶瓷料包括陶瓷抛光废料。
3.根据权利要求2所述的海工水泥用组合物,其特征在于,所述碱激发包括利用元明粉进行碱激发;
所述元明粉包括副产元明粉。
4.根据权利要求1所述的海工水泥用组合物,其特征在于,所述粉煤灰的制备方法包括以下步骤:
湿粉煤灰经立磨、干燥以及破磨形成超细粉体,得到所述粉煤灰。
5.根据权利要求1所述的海工水泥用组合物,其特征在于,所述超细灰粉料的制备方法包括以下步骤:
湿排煤渣经立磨、干燥以及破磨形成超细粉体,得到煤渣粉料;
所述湿排煤渣包括电厂湿排煤渣;
炉底渣经立磨、干燥以及破磨形成超细粉体,得到炉渣粉料;
所述煤渣粉料和所述炉渣粉料混合后经元明粉激发活性,再破磨,得到所述超细灰粉料。
6.根据权利要求5所述的海工水泥用组合物,其特征在于,所述煤渣粉料和所述炉渣粉料混合的质量比为1~3:1~3。
7.一种权利要求1-6任一项所述的海工水泥用组合物的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
陶瓷粉、粉煤灰以及超细灰粉料混合后得到所述海工水泥用组合物。
8.一种海工水泥,其特征在于,包括权利要求1-6任一项所述的海工水泥用组合物。
9.一种混凝土,其特征在于,主要由权利要求8所述的海工水泥制备而成。
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