本發(fā)明涉及硅酸鹽水泥技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種海工硅酸鹽水泥及其制備方法。
背景技術(shù)：
隨著我國(guó)海洋強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略及“一帶一路”戰(zhàn)略的實(shí)施，海洋資源開發(fā)已成為我國(guó)發(fā)展的重要方向。“十三五”期間，我國(guó)海南瓊州海峽跨海工程、深中通道、三沙建設(shè)等超大型海洋工程建設(shè)陸續(xù)啟動(dòng)。隨著海洋事業(yè)的快速發(fā)展，具備良好抗海水侵蝕能力的海洋工程水泥市場(chǎng)需求量將不斷增大。
在海洋工程中，混凝土結(jié)構(gòu)破壞主要是由于鋼筋銹蝕作用和鹽類侵蝕作用，而氯離子侵蝕是引發(fā)鋼筋銹蝕首要原因。水泥是混凝土的基本膠凝材料，也是氯離子擴(kuò)散傳輸?shù)闹饕緩健：Ｑ蠊こ袒炷翆?duì)水泥選擇不當(dāng)，易引起氯離子侵入混凝土而造成破壞。因而控制和改善氯離子在水泥中的傳輸，是改善海洋工程混凝土耐久性的基本手段。
目前提高抗海水腐蝕性能的主要手段是在水泥中摻入硅灰。但是中國(guó)硅鐵冶煉企業(yè)主要集中在硅鐵礦資源豐富的西北地區(qū)，而對(duì)海工水泥需求最大的地區(qū)卻是南方沿海省份，南方水泥企業(yè)要獲得硅灰難度較大；同時(shí)硅灰的價(jià)格太高，導(dǎo)致水泥企業(yè)在生產(chǎn)海工水泥時(shí)望而卻步。這兩個(gè)因素使得國(guó)內(nèi)使用海工水泥建設(shè)的海洋工程屈指可數(shù)，能夠生產(chǎn)海工水泥的企業(yè)只有幾家。
因此，有必要開發(fā)高抗腐蝕性能的海工硅酸鹽水泥。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
基于此，本發(fā)明的目的是提供一種高抗腐蝕性能的海工硅酸鹽水泥。
具體的技術(shù)方案如下：
一種海工硅酸鹽水泥，包括如下質(zhì)量百分比的組分：
在其中一些實(shí)施例中，包括如下質(zhì)量百分比的組分：
在其中一些實(shí)施例中，所述超細(xì)礦粉是由如下方法制備而成：
將符合GB/T18046-2008要求的礦渣粉磨至符合如下條件：比表面積為800～1000m2/kg，細(xì)度<3μm的顆粒含量大于25％，細(xì)度>45μm的顆粒含量小于10％。
在其中一些實(shí)施例中，所述普通礦粉滿足如下條件：符合GB/T 18046-2008要求的S95級(jí)及以上礦粉，比表面積為350～500m2/kg，細(xì)度<3μm顆粒含量大于10％，細(xì)度>45μm顆粒含量小于10％。
在其中一些實(shí)施例中，所述熟料為硅酸鹽水泥熟料，性能指標(biāo)為：3d強(qiáng)度不低于27MPa，28d強(qiáng)度不低于52.5MPa，且符合GB/T 21372旋窯生產(chǎn)的硅酸鹽水泥熟料要求。
在其中一些實(shí)施例中，所述石膏為符合GB/T 5483中G類、A類或者M(jìn)類二級(jí)以上的石膏中的一種或幾種。
在其中一些實(shí)施例中，所述粉煤灰是指符合GB/T 1596-2005中I級(jí)或Ⅱ級(jí)指標(biāo)要求的粉煤灰。
本發(fā)明的另一目的是提供上述海工硅酸鹽水泥的制備方法。
具體的技術(shù)方案如下：
上述海工硅酸鹽水泥的制備方法，包括如下步驟：
按比例將熟料和石膏混合后共同粉磨，然后加入普通礦粉、超細(xì)礦粉和粉煤灰混合均勻，即得。
在其中一些實(shí)施例中，所述粉磨的工藝參數(shù)為：細(xì)度<3μm的顆粒含量為5％～10％，細(xì)度>45μm顆粒含量為20％～25％。
在其中一些實(shí)施例中，所述普通礦粉、所述超細(xì)礦粉和所述粉煤灰加入后，混合時(shí)間為25-35min。
上述海工硅酸鹽水泥具有優(yōu)異的抗氯離子侵蝕性能及力學(xué)性能，28d氯離子滲透系數(shù)最低可達(dá)0.36×10-12m2/s，而且28d抗壓強(qiáng)度可超過55MPa，特別適合配制高強(qiáng)、高抗?jié)B和高抗侵蝕的海洋工程用混凝土。
為克服現(xiàn)有海工水泥技術(shù)使用成本高且難以獲得的硅灰所帶來的困境，上述技術(shù)方案提出使用硅酸鹽水泥熟料、超細(xì)礦粉、普通礦粉、粉煤灰、石膏配制高抗腐蝕性能的海工硅酸鹽水泥。采用配制水泥技術(shù)，摻入不同細(xì)度礦粉，調(diào)節(jié)水泥的顆粒級(jí)配，使水泥粒度分布變寬而趨向最緊密堆積，從而提高水泥漿體密實(shí)度，提高水泥抗氯離子侵蝕性能；超細(xì)礦粉的摻入，顆粒的微集料效應(yīng)及礦粉對(duì)氯離子吸附及固化作用均增強(qiáng)，礦粉的火山灰效應(yīng)加快，致使?jié){體更密實(shí)，從而提高水泥漿體的抗氯離子侵蝕能力。
上述海工硅酸鹽水泥使用配制水泥技術(shù)，通過摻入不同粒度的礦粉而獲得具有高抗侵蝕能力的水泥，而不需使用硅灰，為海工水泥制備技術(shù)提供了一種新途徑。
具體實(shí)施方式
為了便于理解本發(fā)明，下面對(duì)本發(fā)明進(jìn)行更全面的描述。但是，本發(fā)明可以以許多不同的形式來實(shí)現(xiàn)，并不限于本文所描述的實(shí)施例。相反地，提供這些實(shí)施例的目的是使對(duì)本發(fā)明的公開內(nèi)容的理解更加透徹全面。
除非另有定義，本文所使用的所有的技術(shù)和科學(xué)術(shù)語與屬于本發(fā)明的技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員通常理解的含義相同。本文中在本發(fā)明的說明書中所使用的術(shù)語只是為了描述具體的實(shí)施例的目的，不是旨在于限制本發(fā)明。本文所使用的術(shù)語“和/或”包括一個(gè)或多個(gè)相關(guān)的所列項(xiàng)目的任意的和所有的組合。
實(shí)施例
按照表1中海工硅酸鹽水泥配比，首先將熟料、石膏混合粉磨至細(xì)度<3μm的顆粒含量為5％～10％，細(xì)度>45μm的顆粒含量為20％～25％，然后將粉狀熟料與普通礦粉、超細(xì)礦粉、粉煤灰混合(各原材料粒度分布見表2)，最后經(jīng)混料機(jī)混合均勻后制得高抗腐蝕性能海工硅酸鹽水泥(水泥粒度分布如表3)。測(cè)試各組配比海工硅酸鹽水泥的基本性能，結(jié)果如表4所示。
表1海工硅酸鹽水泥配比
注：1、表中各原材料要求與發(fā)明內(nèi)容中要求相同；2、POP1至POP6為本發(fā)明的實(shí)施例，對(duì)比組1至對(duì)比組6僅為對(duì)比實(shí)驗(yàn)組，非專利實(shí)施例。
表2海工硅酸鹽水泥原材料粒度分布數(shù)據(jù)
表3海工硅酸鹽水泥粒度分布
表4海工硅酸鹽水泥基本性能
由表3可知，摻入超細(xì)礦粉后，水泥<3μm顆粒含量比未摻入超細(xì)礦粉的對(duì)比組提高4％～8％,細(xì)粉顆粒含量明顯增多；摻入超細(xì)礦粉的海工硅酸鹽水泥均勻性系數(shù)均小于0.90，而未摻超細(xì)礦粉的對(duì)比組均勻性系數(shù)在1.00左右，表明水泥粒度分布變寬。由表4知，摻入5％～10％超細(xì)礦粉后，水泥3d抗壓強(qiáng)度可提高3MPa～6MPa，28d強(qiáng)度可提高1MPa～2MPa，28d抗氯離子滲透系數(shù)可降低0.4×10-12m2/s左右。水泥細(xì)顆粒含量增多且粒度分布變寬有利于提高水泥在漿體中的填充率，從而增強(qiáng)水泥漿體密實(shí)度；另一方面超細(xì)礦粉的摻入，礦粉顆粒的微集料效應(yīng)及氯離子吸附及固化作用均增強(qiáng)，礦粉的火山灰效應(yīng)加快，因而水泥的強(qiáng)度及抗腐蝕性均有較明顯提高。
由表4對(duì)比摻入超細(xì)礦粉加普通礦粉搭配使用與普通礦粉加硅灰搭配使用的兩種海工水泥可知，前者比后者28d抗壓強(qiáng)度高5MPa～10MPa，28d強(qiáng)度增進(jìn)率提高顯著，而28d抗氯離子滲透系數(shù)降低0.5×10-12m2/s左右。表明不需使用硅灰，以超細(xì)礦粉加普通礦粉搭配使用的方式也能夠提高水泥抗腐蝕性能。
以上所述實(shí)施例的各技術(shù)特征可以進(jìn)行任意的組合，為使描述簡(jiǎn)潔，未對(duì)上述實(shí)施例中的各個(gè)技術(shù)特征所有可能的組合都進(jìn)行描述，然而，只要這些技術(shù)特征的組合不存在矛盾，都應(yīng)當(dāng)認(rèn)為是本說明書記載的范圍。
以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本發(fā)明的幾種實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對(duì)發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此，本發(fā)明專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。