技术领域
[0001] 本
发明涉及
建筑材料技术领域，尤其涉及一种用于海洋环境的耐蚀
水泥及其制备方法。
背景技术
[0002] 随着国民经济的快速发展和海洋强国战略的提出，许多
基础设施建设工程项目从近海走向远海甚至深海，工程对
混凝土材料及结构的抗侵蚀能
力和耐久性要求越来越高。普通水泥无法抵御
海水的长时间浸泡、侵蚀和干湿循环作用，采用普通水泥配制的混凝土已经不能完全满足海洋工程高耐久性的要求。为了提高海洋工程混凝土结构的耐久性、延长基础设施的服役寿命，如能采用普通
硅酸盐
水泥熟料通过水泥配制技术制备出一种抗海水侵蚀性能大幅度提高的复合水泥，将对海洋工程的高耐久性建设提供基础材料保障，此类新型耐
腐蚀水泥的市场需求及前景巨大。
发明内容
[0003] 本发明的目的在于提供一种用于海洋环境的耐蚀水泥及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的普通水泥无法抵御海水的长时间浸泡、侵蚀和干湿循环作用的问题。
[0004] 为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
[0005] 一种用于海洋环境的耐蚀水泥，所述耐蚀水泥由以下重量分数的原料组成：熟料粉500-600份、硅粉50-80份、
钢渣粉150-200份、
铁矿砂粉160-200份、磷
石膏粉40-60份、氮化硅1-2份、纳米三
氧化二
铝0.5-1份、调节剂5-10份、
减水剂5-7份、
纳米纤维素1-5份。
[0006] 作为优选方案地，所述耐蚀水泥由以下重量分数的原料组成：熟料粉520-580份、硅粉55-75份、钢渣粉165-185份、铁矿砂粉170-190份、磷石膏粉45-55份、氮化硅1.4-1.8份、纳米三氧化二铝0.7-0.8份、调节剂6-8份、减水剂5.5-6.5份、纳米
纤维素2-4份。
[0007] 作为最佳方案地，所述耐蚀水泥由以下重量分数的原料组成：熟料粉530份、硅粉60份、钢渣粉180份、铁矿砂粉180份、磷石膏粉50份、氮化硅1.7份、纳米三氧化二铝0.8份、调节剂8份、减水剂6份、纳米纤维素3.5份。
[0008] 进一步地，所述熟料粉
比表面积为380-420m2/kg，化学成分：
氧化钙(CaO)62-67％，
二氧化硅(SiO2)20-24％，三氧化铝(Al2O3)4-7％，三氧化二铁(Fe2O3)2.5-6％，氧化镁(MgO)0.5-1.5％，二氧化
钛(TiO2)0.01-0.6％，三氧化硫(SO3)2-3％，氧化
钾(K2O)0.01-
0.09％，氧化钠(Na2O)0.01-0.1％。
[0009] 进一步地，所述硅粉为纳微米级微粉，SiO2含量不低于98％，平均粒径为0.05～0.5μm。
[0010] 进一步地，所述钢渣粉比表面积为700-800m2/kg的超细微粉，化学成分：二氧化硅(SiO2)28-30％，三氧化铝(Al2O3)6-8％，三氧化二铁(Fe2O3)11-14％，氧化钙(CaO)30-35％，氧化镁(MgO)6-7％，三氧化硫(SO3)0-0.05％，氧化钾(K2O)0-0.05％，氧化钠(Na2O)0-0.06％，剩余为其他杂质。
[0011] 进一步地，所述铁矿砂粉比表面积为700-750m2/kg的超细粉，化学成分：二氧化硅(SiO2)50-60％，三氧化铝(Al2O3)10-16％，三氧化二铁(Fe2O3)5-7％，氧化钙(CaO)4-6％，氧化镁(MgO)5-6％，三氧化硫(SO3)0-0.05％，氧化钾(K2O)0.05-0.08％，氧化钠(Na2O)0.05-0.2％，剩余为其他杂质。
[0012] 进一步地，所述磷石膏粉比表面积为300-350m2/kg，化学成分：
硫酸钙(CaSO4)70-90％，二氧化硅(SiO2)5-10％，五氧化二磷(P2O5)2-4％，三氧化铝(Al2O3)1-2％，氧化镁(MgO)0.5-0.8％。
[0013] 进一步地，所述氮化硅纯度不低于98％，所述纳米三氧化二铝的粒径为400-600nm，所述纳米纤维素的直径为30-60nm、长度为500-1000nm。
[0014] 进一步地，所述调节剂由以下重量组分的原料组成：磺化三聚氰胺甲
醛树脂10-15份、
丙烯酸缩水甘油醚10-15份、聚合
硅酸铝铁10-20份、
亚磷酸酯20-30份。
[0015] 进一步地，所述减水剂为粉剂减水剂，由以下重量分数的原料组成：聚乙二醇单甲醚甲基丙烯酸酯3-8份、木质素磺酸钙2-5份、三聚氰胺10-15份。
[0016] 本发明还提供一种上述耐腐蚀水泥的制备方法，包括以下步骤：
[0017] S1：将氮化硅1-2份、纳米三氧化二铝0.5-1份、调节剂5-10份、减水剂5-7份、纳米纤维素1-5份加入均化机A进行均化搅拌，得到混合物A；均化机转速为2000-3000r/min，均匀搅拌3-5min；
[0018] S2：将硅粉50-80份、钢渣粉150-200份、铁矿砂粉160-200份、磷石膏粉40-60份加入均化机B进行均化搅拌，得到混合物B；均化机转速为100-150r/min，均匀搅拌3-5min；
[0019] S3：将S1所得混合物A加入均化机B与S2所得混合物B进行均化搅拌，得到混合物C；均化机转速为200-300r/min，均匀搅拌5-8min；
[0020] S4：将熟料粉500-600份加入均化机B与S3所得混合物C进行均化搅拌，均化机转速为100-150r/min，均匀搅拌2-3min；即可得到所述耐蚀水泥。与
现有技术相比，本发明的有益效果是：
[0021] 1、本发明可以大规模地利用钢渣、铁矿渣、磷石膏等工业固体废弃物，大大降低了耐腐蚀水泥的制造成本，减少了环境污染，经济环保。
[0022] 2、制备过程中加入的特定粒径和组分的熟料粉、钢渣粉、铁矿渣粉、磷石膏粉、纳米三氧化二铝、纳米纤维素等，通过合理的粒径搭配使粉体达到紧密堆积状态；此外加入的纳米三氧化二铝、纳米纤维素比表面积大，对胶凝材料体系有很好的改性作用。使得所配制的水泥结构更加致密、水化产物更加均匀，基体抗氯离子渗透性、抗海水侵蚀性能和抗
硫酸盐侵蚀性能均大大提高，能够很好的适用于干湿和盐雾耦合的海洋
环境工程，可有效延长海洋环境混凝土工程的服役寿命。
[0023] 3、本发明的耐蚀水泥制备工艺简单，无需
煅烧专用耐蚀水泥熟料，只需将一定细度的普通
硅酸盐水泥熟料、固废材料和添加剂进行均化即可，原材料廉价易得，具有较高的应用价值。
具体实施方式
[0024] 下面将结合本发明
实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。
[0025] 实施例1
[0026] 一种用于海洋环境的耐蚀水泥，所述耐蚀水泥由以下重量分数的原料组成：熟料粉500份、硅粉50份、钢渣粉150份、铁矿砂粉160份、磷石膏粉40份、氮化硅1份、纳米三氧化二铝0.5份、调节剂5份、减水剂5份、纳米纤维素1份。
[0027] 所述熟料粉比表面积为380-420m2/kg，化学成分：氧化钙(CaO)62-67％，二氧化硅(SiO2)20-24％，三氧化铝(Al2O3)4-7％，三氧化二铁(Fe2O3)2.5-6％，氧化镁(MgO)0.5-1.5％，二氧化钛(TiO2)0.01-0.6％，三氧化硫(SO3)2-3％，氧化钾(K2O)0.01-0.09％，氧化钠(Na2O)0.01-0.1％。
[0028] 所述硅粉为纳微米级微粉，SiO2含量不低于98％，平均粒径为0.05～0.5μm。
[0029] 所述钢渣粉比表面积为700-800m2/kg的超细微粉，化学成分：二氧化硅(SiO2)28-30％，三氧化铝(Al2O3)6-8％，三氧化二铁(Fe2O3)11-14％，氧化钙(CaO)30-35％，氧化镁(MgO)6-7％，三氧化硫(SO3)0-0.05％，氧化钾(K2O)0-0.05％，氧化钠(Na2O)0-0.06％，剩余为其他杂质。
[0030] 所述铁矿砂粉比表面积为700-750m2/kg的超细粉，化学成分：二氧化硅(SiO2)50-60％，三氧化铝(Al2O3)10-16％，三氧化二铁(Fe2O3)5-7％，氧化钙(CaO)4-6％，氧化镁(MgO)5-6％，三氧化硫(SO3)0-0.05％，氧化钾(K2O)0.05-0.08％，氧化钠(Na2O)0.05-
0.2％，剩余为其他杂质。
[0031] 所述磷石膏粉比表面积为300-350m2/kg，化学成分：硫酸钙(CaSO4)70-90％，二氧化硅(SiO2)5-10％，五氧化二磷(P2O5)2-4％，三氧化铝(Al2O3)1-2％，氧化镁(MgO)0.5-0.8％。
[0032] 所述氮化硅纯度不低于98％，所述纳米三氧化二铝的粒径为400-600nm，所述纳米纤维素的直径为30-60nm、长度为500-1000nm。
[0033] 所述调节剂由以下重量组分的原料组成：磺化三聚氰胺甲醛树脂10份、丙烯酸缩水甘油醚10份、聚合硅酸铝铁10份、亚磷酸酯20份。
[0034] 所述减水剂为粉剂减水剂，由以下重量分数的原料组成：聚乙二醇单甲醚甲基丙烯酸酯3份、木质素磺酸钙2份、三聚氰胺10份。
[0035] 实施例1耐腐蚀水泥的制备方法，包括以下步骤：S1：将氮化硅1份、纳米三氧化二铝0.5份、调节剂5份、减水剂5份、纳米纤维素1份加入均化机A进行均化搅拌，得到混合物A；均化机转速为2000-3000r/min，均匀搅拌3-5min；
[0036] S2：将硅粉50份、钢渣粉150份、铁矿砂粉160份、磷石膏粉40份加入均化机B进行均化搅拌，得到混合物B；均化机转速为100-150r/min，均匀搅拌3-5min；
[0037] S3：将S1所得混合物A加入均化机B与S2所得混合物B进行均化搅拌，得到混合物C；均化机转速为200-300r/min，均匀搅拌5-8min；
[0038] S4：将熟料粉500份加入均化机B与S3所得混合物C进行均化搅拌，均化机转速为100-150r/min，均匀搅拌2-3min；即可得到所述耐蚀水泥。
[0039] 实施例2
[0040] 一种用于海洋环境的耐蚀水泥，所述耐蚀水泥由以下重量分数的原料组成：熟料粉530份、硅粉60份、钢渣粉180份、铁矿砂粉180份、磷石膏粉50份、氮化硅1.7份、纳米三氧化二铝0.8份、调节剂8份、减水剂6份、纳米纤维素3.5份。
[0041] 所述硅粉为纳微米级微粉，SiO2含量不低于98％，平均粒径为0.05～0.5μm。
[0042] 所述钢渣粉比表面积为700-800m2/kg的超细微粉，化学成分：二氧化硅(SiO2)28-30％，三氧化铝(Al2O3)6-8％，三氧化二铁(Fe2O3)11-14％，氧化钙(CaO)30-35％，氧化镁(MgO)6-7％，三氧化硫(SO3)0-0.05％，氧化钾(K2O)0-0.05％，氧化钠(Na2O)0-0.06％，剩余为其他杂质。
[0043] 所述铁矿砂粉比表面积为700-750m2/kg的超细粉，化学成分：二氧化硅(SiO2)50-60％，三氧化铝(Al2O3)10-16％，三氧化二铁(Fe2O3)5-7％，氧化钙(CaO)4-6％，氧化镁(MgO)5-6％，三氧化硫(SO3)0-0.05％，氧化钾(K2O)0.05-0.08％，氧化钠(Na2O)0.05-
0.2％，剩余为其他杂质。
[0044] 所述磷石膏粉比表面积为300-350m2/kg，化学成分：硫酸钙(CaSO4)70-90％，二氧化硅(SiO2)5-10％，五氧化二磷(P2O5)2-4％，三氧化铝(Al2O3)1-2％，氧化镁(MgO)0.5-0.8％。
[0045] 所述氮化硅纯度不低于98％，所述纳米三氧化二铝的粒径为400-600nm，所述纳米纤维素的直径为30-60nm、长度为500-1000nm。
[0046] 所述调节剂由以下重量组分的原料组成：磺化三聚氰胺甲醛树脂13份、丙烯酸缩水甘油醚13份、聚合硅酸铝铁15份、亚磷酸酯25份。
[0047] 所述减水剂为粉剂减水剂，由以下重量分数的原料组成：聚乙二醇单甲醚甲基丙烯酸酯5份、木质素磺酸钙3份、三聚氰胺13份。
[0048] 实施例2耐腐蚀水泥的制备方法，包括以下步骤：S1：将氮化硅1.7份、纳米三氧化二铝0.8份、调节剂8份、减水剂6份、纳米纤维素3.5份加入均化机A进行均化搅拌，得到混合物A；均化机转速为2000-3000r/min，均匀搅拌3-5min；
[0049] S2：将硅粉60份、钢渣粉80份、铁矿砂粉180份、磷石膏粉50份加入均化机B进行均化搅拌，得到混合物B；均化机转速为100-150r/min，均匀搅拌3-5min；
[0050] S3：将S1所得混合物A加入均化机B与S2所得混合物B进行均化搅拌，得到混合物C；均化机转速为200-300r/min，均匀搅拌5-8min；
[0051] S4：将熟料粉530份加入均化机B与S3所得混合物C进行均化搅拌，均化机转速为100-150r/min，均匀搅拌2-3min；即可得到所述耐蚀水泥。
[0052] 实施例3
[0053] 一种用于海洋环境的耐蚀水泥，所述耐蚀水泥由以下重量分数的原料组成：熟料粉600份、硅粉80份、钢渣粉200份、铁矿砂粉200份、磷石膏粉60份、氮化硅2份、纳米三氧化二铝1份、调节剂10份、减水剂7份、纳米纤维素5份。
[0054] 所述硅粉为纳微米级微粉，SiO2含量不低于98％，平均粒径为0.05～0.5μm。
[0055] 所述钢渣粉比表面积为700-800m2/kg的超细微粉，化学成分：二氧化硅(SiO2)28-30％，三氧化铝(Al2O3)6-8％，三氧化二铁(Fe2O3)11-14％，氧化钙(CaO)30-35％，氧化镁(MgO)6-7％，三氧化硫(SO3)0-0.05％，氧化钾(K2O)0-0.05％，氧化钠(Na2O)0-0.06％，剩余为其他杂质。
[0056] 所述铁矿砂粉比表面积为700-750m2/kg的超细粉，化学成分：二氧化硅(SiO2)50-60％，三氧化铝(Al2O3)10-16％，三氧化二铁(Fe2O3)5-7％，氧化钙(CaO)4-6％，氧化镁(MgO)5-6％，三氧化硫(SO3)0-0.05％，氧化钾(K2O)0.05-0.08％，氧化钠(Na2O)0.05-
0.2％，剩余为其他杂质。
[0057] 所述磷石膏粉比表面积为300-350m2/kg，化学成分：硫酸钙(CaSO4)70-90％，二氧化硅(SiO2)5-10％，五氧化二磷(P2O5)2-4％，三氧化铝(Al2O3)1-2％，氧化镁(MgO)0.5-0.8％。
[0058] 所述氮化硅纯度不低于98％，所述纳米三氧化二铝的粒径为400-600nm，所述纳米纤维素的直径为30-60nm、长度为500-1000nm。
[0059] 所述调节剂由以下重量组分的原料组成：磺化三聚氰胺甲醛树脂15份、丙烯酸缩水甘油醚15份、聚合硅酸铝铁20份、亚磷酸酯30份。
[0060] 所述减水剂为粉剂减水剂，由以下重量分数的原料组成：聚乙二醇单甲醚甲基丙烯酸酯8份、木质素磺酸钙5份、三聚氰胺15份。
[0061] 实施例3耐腐蚀水泥的制备方法，包括以下步骤：S1：将氮化硅2份、纳米三氧化二铝1份、调节剂10份、减水剂7份、纳米纤维素5份加入均化机A进行均化搅拌，得到混合物A；均化机转速为2000-3000r/min，均匀搅拌3-5min；
[0062] S2：将硅粉80份、钢渣粉200份、铁矿砂粉200份、磷石膏粉60份加入均化机B进行均化搅拌，得到混合物B；均化机转速为100-150r/min，均匀搅拌3-5min；
[0063] S3：将S1所得混合物A加入均化机B与S2所得混合物B进行均化搅拌，得到混合物C；均化机转速为200-300r/min，均匀搅拌5-8min；
[0064] S4：将熟料粉600份加入均化机B与S3所得混合物C进行均化搅拌，均化机转速为100-150r/min，均匀搅拌2-3min；即可得到所述耐蚀水泥。
[0065] 对比例1
[0066] 与实施例2区别在于,对比例1所用熟料为市售的普通熟料。
[0067] 对比例2
[0068] 与实施例2区别在于,对比例2所用钢渣粉为市售的普通钢渣粉。
[0069] 对比例3
[0070] 与实施例2区别在于,对比例3所用三氧化二铝为非
纳米级的三氧化二铝。
[0071] 对比例4
[0072] 与实施例2区别在于,对比例4未用纳米纤维素。
[0073] 本实施例所得耐腐蚀水泥和对比例1-4所得水泥的性能测试结果见下表；检验标准及方法：
[0074] 《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》(GB/T 50080-2016)；
[0075] 《普通混凝土力学性能试验方法标准》(GB/T 50081-2016)；
[0076] 《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》(GB/T 50082-2009)。
[0077] 《水泥抗硫酸盐侵蚀试验方法》(GB/T749-2008)
[0078]
[0079]
[0080] (备注：水泥3d抗压强度不小于17MPa.28d抗压强度不小于42.5MPa.3d抗折强度不小于3.5Mpa 28d抗折强度不小于6.5MPa)
[0081] 本发明所得耐蚀水泥需水量低、力学性能好、耐久性优异；尤其抗裂性、抗氯离子渗透性和抗硫酸盐侵蚀性较高，能够很好的用于干湿和盐雾耦合的海洋环境工程；本发明的耐蚀水泥，可有效延长海洋环境混凝土工程的服役寿命，具有较高的工程应用价值。
[0082] 以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉
本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
