CN105000856B - 一种海工混凝土用胶凝材料 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种海工混凝土用胶凝材料，是由以下重量百分比的原料组成的：硅酸盐水泥熟料粉、铝酸盐水泥熟料粉、脱硫石膏、磷渣粉、矿渣粉、粉煤灰、石英砂尾矿粉、亚硝酸钙、硫铝酸钙、海藻酸钠和水化促进剂。本发明的多种原料，通过合理粒径匹配，产生交互叠加效应，并相互补充，相互增强，在不同阶段对海工混凝土的性能作出最有效的改善，同时在海工混凝土中形成良好的微级配，在水化过程中相互填充，使得海工混凝土孔隙率降低，密实度大幅度提高，从而提高海工混凝土抵抗有害介质渗透的能力，具有很好的抗渗、抗海水侵蚀、早强、低水化热等性能，改善海工混凝土的综合性能，减缓锈蚀，进而提高海工混凝土的使用寿命。

Description

一种海工混凝土用胶凝材料

技术领域

本发明涉及一种胶凝材料，具体涉及一种海工混凝土用胶凝材料。

背景技术

我国是海洋大国，海域辽阔，海岸线绵延约1.8万公里。随着我国现代化基础建设的发展以及海洋资源开发战略的制定实施，各地跨海大桥、跨海隧道、离岸深水港等工程建设项目日益增多。

对于海水环境下的混凝土结构，氯离子和海水中的其他成分在浓度梯度作用下以扩散方式逐渐浸入到混凝土中，与其中的胶凝材料发生反应，造成混凝土的侵蚀，结构过早破坏的现象非常严重。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供了一种具有抗渗、抗海水侵蚀、早强、低水化热性能的海工混凝土用胶凝材料。

为实现本发明目的，采用如下技术方案：

一种海工混凝土用胶凝材料，是由以下重量百分比的原料组成的：硅酸盐水泥熟料粉10%-20%、铝酸盐水泥熟料粉5%-13%、脱硫石膏5%-10%、磷渣粉5%-25%、矿渣粉10%-25%、粉煤灰10%-25%、石英砂尾矿粉5%-15%、亚硝酸钙1%-4%、硫铝酸钙0.9%-4.98%、海藻酸钠1%-5%、水化促进剂0.02%-0.1%；

所述的，水化促进剂为四羟基乙基乙二胺和二乙二醇丁醚中的一种或两种。

所述的，硅酸盐水泥熟料粉的比表面积为340m²/kg-390m²/kg，3d强度≥30MPa，28d强度≥52.5MPa。

所述的，铝酸盐水泥熟料粉的比表面积为340m²/kg-390m²/kg，Al₂O₃含量大于40%。

所述的，磷渣粉比表面积≥400m²/kg，质量系数K≥1.1，五氧化二磷含量≤3%。

所述的，矿渣粉比表面积≥400m²/kg，活性指数N≥95%，烧失量≤3%。

所述的，脱硫石膏为烘干后的脱硫石膏粉，其中SO₃含量大于40%，游离水小于2%。

所述的，粉煤灰为磨细的粉煤灰，比表面积≥500m²/kg，烧失量≤7%，28d抗压活性指数≥70%。

所述的，石英砂尾矿粉由浮法玻璃用石英砂粉生产加工过程中产生的尾矿粉经磨制后得到，细度为800-900目，SiO₂含量大于90%。

本发明的铝酸盐水泥熟料中含有较高的C₃A相，可与氯离子反应生成Friedel盐（水化氯铝酸钙，C3A·CaCl₂·10H₂O）对氯离子起到固化作用。矿渣粉满足GB/T18046-2008《用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣粉》中S95级矿粉要求；石英砂尾矿粉因为其颗粒较小，可与填充于其它材料的间隙，紧密堆积，提高胶凝材料密实性，另外还可以与胶凝材料水化产物发生反应，生成水化硅酸盐，堵塞毛细管通道，进而减小海水中含有的氯离子等破坏性物质的渗透性。亚硝酸钙中含有的亚硝酸根离子可以与亚铁离子相互作用生成具有保护作用的钝化膜，钝化膜可封闭Cl^-深入的锈蚀作用，减缓海工混凝土中钢筋锈蚀。硫铝酸钙在有水分存在的条件下，可与水泥水化产物反应生成钙矾石，固相体积增大，使水泥更加致密，抗渗性增加。海藻酸钠可提高胶凝材料黏聚性，使其可以在水下浇注而不发生集料与胶凝材料在水作用下分离。水化促进剂可促进胶凝材料体系的水化，提高早期强度。

本发明的有益效果：本发明的多种原料，通过合理粒径匹配，产生交互叠加效应，并相互补充，相互增强，在不同阶段对海工混凝土的性能作出最有效的改善，同时在海工混凝土中形成良好的微级配，在水化过程中相互填充，使得海工混凝土孔隙率降低，密实度大幅度提高，从而提高海工混凝土抵抗有害介质渗透的能力，具有很好的抗渗、抗海水侵蚀、早强、低水化热等性能，改善海工混凝土的综合性能，减缓锈蚀，进而提高海工混凝土的使用寿命。

具体实施方式

以下结合实施例子具体说明本发明。

实施例 1

一种海工混凝土用胶凝材料，是由以下重量百分比的原料组成的：硅酸盐水泥熟料粉10%、铝酸盐水泥熟料粉13%、脱硫石膏5%、磷渣粉25%、矿渣粉25%、粉煤灰10%、石英砂尾矿粉5%、亚硝酸钙1%、硫铝酸钙4.98%、海藻酸钠1%、四羟基乙基乙二胺0.02%；

所述的，硅酸盐水泥熟料粉的比表面积为340m²/kg-390m²/kg，3d强度≥30MPa，28d强度≥52.5MPa。

所述的，铝酸盐水泥熟料粉的比表面积为340m²/kg-390m²/kg，Al₂O₃含量大于40%。

所述的，磷渣粉比表面积≥400m²/kg，质量系数K≥1.1，五氧化二磷含量≤3%。

所述的，矿渣粉比表面积≥400m²/kg，活性指数N≥95%，烧失量≤3%。

所述的，脱硫石膏为烘干后的脱硫石膏粉，其中SO₃含量大于40%，游离水小于2%。

所述的，粉煤灰为磨细的粉煤灰，比表面积≥500m²/kg，烧失量≤7%，28d抗压活性指数≥70%。

所述的，石英砂尾矿粉由浮法玻璃用石英砂粉生产加工过程中产生的尾矿粉经磨制后得到，细度为800-900目，SiO₂含量大于90%。

实施例 2

一种海工混凝土用胶凝材料，是由以下重量百分比的原料组成的：硅酸盐水泥熟料粉14%、铝酸盐水泥熟料粉10%、脱硫石膏7%、磷渣粉18%、矿渣粉20%、粉煤灰15%、石英砂尾矿粉8%、亚硝酸钙2%、硫铝酸钙3%、海藻酸钠2.96%、二乙二醇丁醚0.04%；

其余同实施例1。

实施例 3

一种海工混凝土用胶凝材料，是由以下重量百分比的原料组成的：硅酸盐水泥熟料粉18%、铝酸盐水泥熟料粉8%、脱硫石膏7%、磷渣粉11%、矿渣粉15%、粉煤灰20%、石英砂尾矿粉12%、亚硝酸钙3%、硫铝酸钙2%、海藻酸钠3.92%、水化促进剂0.08%；

所述的，水化促进剂为四羟基乙基乙二胺和二乙二醇丁醚的混合物，两者的重量比为1:1。

其余同实施例1。

实施例 4

一种海工混凝土用胶凝材料，是由以下重量百分比的原料组成的：硅酸盐水泥熟料粉20%、铝酸盐水泥熟料粉5%、脱硫石膏10%、磷渣粉5%、矿渣粉10%、粉煤灰25%、石英砂尾矿粉15%、亚硝酸钙4%、硫铝酸钙0.9%、海藻酸钠5%、水化促进剂0.1%；

所述的，水化促进剂为四羟基乙基乙二胺和二乙二醇丁醚的混合物，两者的重量比为1：1.5。

其余同实施例1。

性能测试

采用实施例1-4制得的海工混凝土用胶凝材料，按照GB/T31289-2014《海工硅酸盐水泥》规定的测试方法，性能测试结果见下表1。

表1 性能测试结果

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (8)

1.一种海工混凝土用胶凝材料，其特征在于，是由以下重量百分比的原料组成的：硅酸盐水泥熟料粉10%-20%、铝酸盐水泥熟料粉5%-13%、脱硫石膏5%-10%、磷渣粉5%-25%、矿渣粉10%-25%、粉煤灰10%-25%、石英砂尾矿粉5%-15%、亚硝酸钙1%-4%、硫铝酸钙0.9%-4.98%、海藻酸钠1%-5%、水化促进剂0.02%-0.1%；

所述水化促进剂为四羟基乙基乙二胺和二乙二醇丁醚中的一种或两种。

2.根据权利要求1所述的海工混凝土用胶凝材料，其特征在于，所述硅酸盐水泥熟料粉的比表面积为340m²/kg-390m²/kg，3d强度≥30MPa，28d强度≥52.5MPa。

3.根据权利要求1所述的海工混凝土用胶凝材料，其特征在于，所述铝酸盐水泥熟料粉的比表面积为340m²/kg-390m²/kg，Al₂O₃含量大于40%。

4.根据权利要求1所述的海工混凝土用胶凝材料，其特征在于，所述磷渣粉比表面积≥400m²/kg，质量系数K≥1.1，五氧化二磷含量≤3%。

5.根据权利要求1所述的海工混凝土用胶凝材料，其特征在于，所述矿渣粉比表面积≥400m²/kg，活性指数N≥95%，烧失量≤3%。

6.根据权利要求1所述的海工混凝土用胶凝材料，其特征在于，所述脱硫石膏为烘干后的脱硫石膏粉，其中SO₃含量大于40%，游离水小于2%。

7.根据权利要求1所述的海工混凝土用胶凝材料，其特征在于，所述粉煤灰为磨细的粉煤灰，比表面积≥500m²/kg，烧失量≤7%，28d抗压活性指数≥70%。

8.根据权利要求1所述的海工混凝土用胶凝材料，其特征在于，所述石英砂尾矿粉由浮法玻璃用石英砂粉生产加工过程中产生的尾矿粉经磨制后得到，细度为800-900目，SiO₂含量大于90%。