一種耐腐蝕高強度的海岸建築水泥及其製備方法與流程
2023-09-16 17:21:25 2
本發明涉及一種耐腐蝕高強度的海岸建築水泥及其製備方法，屬於建築材料領域。
背景技術：
沿海水利工程的主要結構大部分是混凝土結構。而且從目前的發展情況來看，在今後數十年內，沿海水利工程建設所採用的材料將仍以混凝土結構為主。眾所周知，混凝土工程一旦出現耐久性問題，其修復難度非常大，所以，沿海水利工程應十分注重耐久性設計。長期以來，眾多沿海水利工程主要使用普通水泥，在現場根據要求拌制相應的耐海水侵蝕混凝土，但是由於現場拌制工藝及質量控制問題，一些結構很難達到理想的設計使用壽命。不良施工會影響混凝土結構的耐久性，如混凝土拌制工藝缺陷、摻合料用量不夠正確、鋼筋保護層厚度不足等，這些都會使混凝土結構無法達到預定的使用年限。影響沿海水利工程耐久性的原因眾多，除了結構設計、施工維護等因素外，其使用的建築材料是最為重要的因素之一。
在海洋環境下，海水對混凝土的侵蝕作用主要由以下幾個因素引起：海水中so42-、cl-、mg2+離子的化學侵蝕作用；在乾濕條件下鹽類在混凝土中結晶；海浪的機械磨損和衝擊；混凝土內鋼筋的鏽蝕以及凍融循環等破壞作用。為此要求抗海水水泥同時具有抗侵蝕、抗凍融、抗衝刷、耐磨等性能。授權公告號cn102850028b，發明名稱：一種耐海水腐蝕的路面材料，包括以下重量百分比計的成分：半水石膏20～30%，水泥40～50%，石英沙5～10%，氧化鋁陶瓷粉5～10%，碳纖維1～3%，鈦酸鉀晶須1～3%，鈦白粉5～10%，粉煤灰5～10%，防黴劑1～3%。該發明採用較少的有機化學藥劑，耐海水腐蝕能強，各組分易獲得，適於沿海地區的路面建設使用。申請公布號cn105198336a，發明名稱：一種抗大風浪衝擊的海岸建築水泥，其包含了以下重量份數的原料：礦渣60-80份；硫鋁酸鹽水泥熟料10-30份；矽粉5-10份；複合活化劑0.03-0.05份；早強劑2-4份；減水劑1-3份；引氣劑0.005-0.007份；緩凝劑0.3-0.5份；其生產方法是將礦渣、硫鋁酸鹽熟料、矽粉、複合活化劑和早強劑分別破碎，磨粉，均化，然後按比例配料混合均化，再加入減水劑、引氣劑和緩凝劑混合均化製得產品。本發明的抗大風浪衝擊的綠色生態水泥，除了具有普通水泥的性能外，還具有高強、抗海水侵蝕、耐海水衝刷等優良特性，特別適用於港口、碼頭抗大風浪衝擊以及其它受侵蝕介質腐蝕的工程。上述專利都部分解決了現有用於海岸建設混泥土的問題，但是上述專利製備的混凝土的成分複雜，尤其是強度不是很高。
技術實現要素：
本發明提供了一種耐腐蝕高強度的海岸建築水泥及其製備方法，解決了現有海岸建築水泥強度不高、耐腐蝕性差等問題。
為解決上述技術問題，本發明採用的技術方案為：
一種耐腐蝕高強度的海岸建築水泥，按照重量份計，包括以下重量份數的原料：硫鋁酸鹽水泥熟料30-40份；矽粉5-10份；石膏5-10份、石英砂20-30份、氮化矽0.1-0.5份、鈦礦渣10-20份、減水劑1-3份、複合早強防蝕劑1-3份。
進一步，本發明的一種優選方案：所述的海岸建築水泥按照重量份計，包括以下重量份數的原料：硫鋁酸鹽水泥熟料35-40份；矽粉5-8份；石膏8-10份、石英砂20-25份、氮化矽0.2-0.3份、鈦礦渣15-20份、減水劑1-3份、複合早強防腐劑2-3份。
進一步，本發明的一種優選方案：所述的複合早強防蝕劑按照重量份計，包括氯醋樹脂20-30份、松香改性酚醛樹脂20-30份、木質素1-3份、碳纖維3-5份、三乙醇胺10-15份、氣相白碳黑10-15份、二氧化矽10-15份。
進一步，本發明的一種優選方案：所述的複合早強防蝕劑的製備方法如下：先將木質素、碳纖維、氣相白碳黑和二氧化矽混合均勻，然後依次加入三乙醇胺、氯醋樹脂和松香改性酚醛樹脂，然後70-80度反應15-30min，然後乾燥，粉碎為100-200目的顆粒。
進一步，本發明的一種優選方案：所述的減水劑為甲基萘磺酸鈉減水劑。
進一步，本發明的一種優選方案：所述的石膏的粒徑為100-150目，所述的氮化矽的粒徑為200-250目。
本發明也提供了一種抗大風浪衝擊的海岸建築水泥的製備方法，包括以下步驟：
（1）乾燥：將鈦礦渣和石英砂烘乾至含水量小於2.8％，備用；
（2）磨粉：將所得乾燥的鈦礦渣和石英砂研磨，使其通過100目篩的通過率達到95%以上，將研磨後的鈦礦渣和石英砂、硫鋁酸鹽水泥熟料、石膏和矽粉混合備用；
（3）將氮化矽、減水劑和複合早強防腐劑混和均勻，然後加入1/5-1/4步驟3所得的混合物，混和均勻，然後再加入1/4-1/3所得步驟3所得的混合物，混和均勻，最後加入剩餘的步驟3所得的混合物，混和均勻，既得抗大風浪衝擊的海岸建築水泥。
本發明的有益效果：
本發明的採用矽粉、石英砂、氮化矽和鈦礦渣作為主要骨料。鈦礦渣作為骨料使混凝土硬化快、強度高、水化熱低、孔結構優良、抗滲、抗凍性好和抗化學侵蝕能力強等。鈦礦渣中沒有死燒的緩慢水化物相，壓蒸處理後，不會引起膨脹或者收縮，鈦礦渣中無有害成分，膠結材水化時渣中礦物穩定存在。而且隨著水化反應的進行，磨細鈦礦渣會起到表面微晶化、界面禍合、緊密堆積等物理作用。鈦礦渣與矽灰複合摻加時，能夠很好的發揮複合膠凝體系的誘導激活效應，使不同膠結材中的非典型玻璃相相互誘導激活，從而發生二次水化反應。同時由於矽灰顆粒極其微細，可以填充水泥顆粒之間的空隙，使水泥石更加密實。矽灰中二氧化矽玻璃體含量很高，水泥水化時它與水化產物cao發生火山灰反應，生成穩定的膠凝物質—水化矽酸鈣(c-s-h)，從而形成非常密實的水硬性物質。使強度明顯提高。氮化矽為一種超硬物質，本身具有潤滑性，耐熱震性能、抗氧化性能、耐磨損性能、耐蝕性能好。通過鈦礦渣與石英砂、氮化矽的組合，一方面可以提交建築材料的耐海水侵蝕性，另一方面可以有效的提高建築材料的強度，彌補提交鈦礦渣造成強度降低的問題。
本發明採用複合早強防蝕劑來增強混凝土的綜合性能。採用本發明複合早強防蝕劑可以有效的提高混凝土的凝結速度，並且在混凝土的表面形成層防海水腐蝕的保護層，有效的提高其綜合性能。另一方面本發明的複合早強防蝕劑中的木質素、碳纖維等原料，可以在混凝土中形成網狀結構，與顆粒粉體之間更加牢固的結合，進一步增強路面的密實度和防海水腐蝕性能。
本發明的海岸建築水泥具有高強、緻密、抗滲、抗海水侵蝕、耐海水衝刷等優良性能，特別適用於地下、港口、碼頭以及其它受硫酸鹽等侵蝕介質腐蝕的工程。
具體實施方式
下面將結合本發明具體實施例，對本發明的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。
以下試試中所使用的鈦礦渣為四川攀枝花鋼鐵公司生產水淬鈦礦渣，比表面積為6300cm2/g，其化學成分sio220-22，cao23-26，al2o318-22，tio214-16，fe2o33-4，mgo7-9，餘量其它雜質。
實施例1
一種耐腐蝕高強度的海岸建築水泥，按照重量份計，包括以下重量份數的原料：硫鋁酸鹽水泥熟料30份；矽粉5份；石膏7份、石英砂20份、氮化矽0.1份、鈦礦渣10份、減水劑1份、複合早強防蝕劑1份。
所述的複合早強防蝕劑按照重量份計，包括氯醋樹脂20份、松香改性酚醛樹脂25份、木質素2份、碳纖維3份、三乙醇胺10份、氣相白碳黑15份、二氧化矽15份。
複合早強防蝕劑的製備方法如下：先將木質素、碳纖維、氣相白碳黑和二氧化矽混合均勻，然後依次加入三乙醇胺、氯醋樹脂和松香改性酚醛樹脂，然後70度反應30min，然後乾燥，粉碎為100-200目的顆粒。
減水劑為甲基萘磺酸鈉減水劑。
石膏的粒徑為100-150目，氮化矽的粒徑為200-250目。
一種抗大風浪衝擊的海岸建築水泥的製備方法，包括以下步驟：
（1）乾燥：將鈦礦渣和石英砂烘乾至含水量小於2.8％，備用；
（2）磨粉：將所得乾燥的鈦礦渣和石英砂研磨，使其通過100目篩的通過率達到95%以上，將研磨後的鈦礦渣和石英砂、硫鋁酸鹽水泥熟料、石膏和矽粉混合備用；
（3）將氮化矽、減水劑和複合早強防腐劑混和均勻，然後加入1/5步驟3所得的混合物，混和均勻，然後再加入1/4所得步驟3所得的混合物，混和均勻，最後加入剩餘的步驟3所得的混合物，混和均勻，既得抗大風浪衝擊的海岸建築水泥。
實施例2
一種耐腐蝕高強度的海岸建築水泥，按照重量份計，包括以下重量份數的原料：硫鋁酸鹽水泥熟料33份；矽粉10份；石膏5份、石英砂25份、氮化矽0.2份、鈦礦渣17份、減水劑2份、複合早強防蝕劑2份。
所述的複合早強防蝕劑按照重量份計，包括氯醋樹脂25份、松香改性酚醛樹脂30份、木質素3份、碳纖維4份、三乙醇胺12份、氣相白碳黑12份、二氧化矽10份。
複合早強防蝕劑的製備方法如下：先將木質素、碳纖維、氣相白碳黑和二氧化矽混合均勻，然後依次加入三乙醇胺、氯醋樹脂和松香改性酚醛樹脂，然後80度反應15min，然後乾燥，粉碎為100-200目的顆粒。
減水劑為甲基萘磺酸鈉減水劑。
石膏的粒徑為100-150目，氮化矽的粒徑為200-250目。
本發明也提供了一種抗大風浪衝擊的海岸建築水泥的製備方法，包括以下步驟：
（1）乾燥：將鈦礦渣和石英砂烘乾至含水量小於2.8％，備用；
（2）磨粉：將所得乾燥的鈦礦渣和石英砂研磨，使其通過100目篩的通過率達到95%以上，將研磨後的鈦礦渣和石英砂、硫鋁酸鹽水泥熟料、石膏和矽粉混合備用；
（3）將氮化矽、減水劑和複合早強防腐劑混和均勻，然後加入1/4步驟3所得的混合物，混和均勻，然後再加入1/3所得步驟3所得的混合物，混和均勻，最後加入剩餘的步驟3所得的混合物，混和均勻，既得抗大風浪衝擊的海岸建築水泥。
實施例3
一種耐腐蝕高強度的海岸建築水泥，按照重量份計，包括以下重量份數的原料：硫鋁酸鹽水泥熟料35份；矽粉6份；石膏8份、石英砂30份、氮化矽0.3份、鈦礦渣20份、減水劑3份、複合早強防蝕劑3份。
所述的複合早強防蝕劑按照重量份計，包括氯醋樹脂30份、松香改性酚醛樹脂20份、木質素1份、碳纖維5份、三乙醇胺15份、氣相白碳黑10份、二氧化矽15份。
複合早強防蝕劑的製備方法如下：先將木質素、碳纖維、氣相白碳黑和二氧化矽混合均勻，然後依次加入三乙醇胺、氯醋樹脂和松香改性酚醛樹脂，然後75度反應20min，然後乾燥，粉碎為100-200目的顆粒。
減水劑為甲基萘磺酸鈉減水劑。
石膏的粒徑為100-150目，氮化矽的粒徑為200-250目。
本發明也提供了一種抗大風浪衝擊的海岸建築水泥的製備方法，包括以下步驟：
（1）乾燥：將鈦礦渣和石英砂烘乾至含水量小於2.8％，備用；
（2）磨粉：將所得乾燥的鈦礦渣和石英砂研磨，使其通過100目篩的通過率達到95%以上，將研磨後的鈦礦渣和石英砂、硫鋁酸鹽水泥熟料、石膏和矽粉混合備用；
（3）將氮化矽、減水劑和複合早強防腐劑混和均勻，然後加入1/4步驟3所得的混合物，混和均勻，然後再加入1/4所得步驟3所得的混合物，混和均勻，最後加入剩餘的步驟3所得的混合物，混和均勻，既得抗大風浪衝擊的海岸建築水泥。
實施例4
與實施例1基本相同，不同之處在於：一種耐腐蝕高強度的海岸建築水泥，按照重量份計，包括以下重量份數的原料：硫鋁酸鹽水泥熟料38份；矽粉8份；石膏9份、石英砂22份、氮化矽0.2份、鈦礦渣17份、減水劑2份、複合早強防蝕劑2.2份。
實施例5
與實施例1基本相同，不同之處在於：一種耐腐蝕高強度的海岸建築水泥，按照重量份計，包括以下重量份數的原料：硫鋁酸鹽水泥熟料40份、矽粉7份、石膏10份、石英砂26份、氮化矽0.3份、鈦礦渣20份、減水劑3份、複合早強防蝕劑2.6份。
對比例1
與實施例1基本相同，不同之處在於：一種耐腐蝕高強度的海岸建築水泥，按照重量份計，包括以下重量份數的原料：硫鋁酸鹽水泥熟料30份；矽粉5份；石膏7份、石英砂20份、氮化矽0.1份、鈦礦渣10份、減水劑1份、三乙醇胺1份。
對比例2
與實施例1基本相同，不同之處在於：一種耐腐蝕高強度的海岸建築水泥，按照重量份計，包括以下重量份數的原料：硫鋁酸鹽水泥熟料30份；矽粉5份；石膏7份、石英砂20份、氮化矽0.1份、礦渣10份、減水劑1份、複合早強防蝕劑1份。
礦渣：高爐水渣經過研磨得到的一種粉末，細度400m2/kg～500m2/kg，其化學成分的重量百分數為：sio2：30%-40%、al2o3：12%-18%、mgo：8%-12%、fe2o3：0.6%-1.0%、tio2：0.1%-0.5%、mno2：0.5%-1%；其餘為cao或caco3。
對比例3
與實施例1基本相同，不同之處在於：一種耐腐蝕高強度的海岸建築水泥，按照重量份計，包括以下重量份數的原料：硫鋁酸鹽水泥熟料30份；矽粉5份；石膏7份、石英砂20.1份、鈦礦渣10份、減水劑1份、複合早強防蝕劑1份。
人工海水的腐蝕試驗
試驗所用試件為70⨉70⨉70mm立方體。成型後在標準養護室中養護至56天齡期測定重量、抗壓強度和抗折強度,然後開始浸一烘循環：人工海水中浸泡16小時,然後取出80度環境下烘8小時，24小時為一個循環。第120天個循環測重量，計算失重率，稱重前在水中用尼龍刷輕輕刷洗試件表面，去掉疏鬆物質，測抗壓強度和抗折強度。
人工海水成分（g/l）nacl105.00，mgcl212.70，mgso4·7h2o7.70，caso4.2h2o12.15，caco30.5。
由由上表可知，本發明的耐腐蝕高強度的海岸建築水泥具有良好的抗壓強度、抗折強度和耐腐蝕性，經過120個循環以後，抗壓、抗折強度損失不大，尤其是耐海水腐蝕性更優越，失重率可以達到0.008%。
由對比例1-3可知，改變配方中的原料含量依次為複合早強防蝕劑、鈦礦渣和氮化矽的量，不僅使它們本身具有性能降低，而且帶動了整體性能的降低，因此它們是一個有機整體。
以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，並不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。