本發(fā)明涉及一種耐腐蝕高強(qiáng)度的海岸建筑水泥及其制備方法，屬于建筑材料領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
沿海水利工程的主要結(jié)構(gòu)大部分是混凝土結(jié)構(gòu)。而且從目前的發(fā)展情況來(lái)看，在今后數(shù)十年內(nèi)，沿海水利工程建設(shè)所采用的材料將仍以混凝土結(jié)構(gòu)為主。眾所周知，混凝土工程一旦出現(xiàn)耐久性問(wèn)題，其修復(fù)難度非常大，所以，沿海水利工程應(yīng)十分注重耐久性設(shè)計(jì)。長(zhǎng)期以來(lái)，眾多沿海水利工程主要使用普通水泥，在現(xiàn)場(chǎng)根據(jù)要求拌制相應(yīng)的耐海水侵蝕混凝土，但是由于現(xiàn)場(chǎng)拌制工藝及質(zhì)量控制問(wèn)題，一些結(jié)構(gòu)很難達(dá)到理想的設(shè)計(jì)使用壽命。不良施工會(huì)影響混凝土結(jié)構(gòu)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(hù)層厚度不足等，這些都會(huì)使混凝土結(jié)構(gòu)無(wú)法達(dá)到預(yù)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(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、施工維護(hù)等因素外，其使用的建筑材料是最為重要的因素之一。
在海洋環(huán)境下，海水對(duì)混凝土的侵蝕作用主要由以下幾個(gè)因素引起：海水中so42-、cl-、mg2+離子的化學(xué)侵蝕作用；在干濕條件下鹽類(lèi)在混凝土中結(jié)晶；海浪的機(jī)械磨損和沖擊；混凝土內(nèi)鋼筋的銹蝕以及凍融循環(huán)等破壞作用。為此要求抗海水水泥同時(shí)具有抗侵蝕、抗凍融、抗沖刷、耐磨等性能。授權(quán)公告號(hào)cn102850028b，發(fā)明名稱(chēng)：一種耐海水腐蝕的路面材料，包括以下重量百分比計(jì)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%，防霉劑1～3%。該發(fā)明采用較少的有機(jī)化學(xué)藥劑，耐海水腐蝕能強(qiáng)，各組分易獲得，適于沿海地區(qū)的路面建設(shè)使用。申請(qǐng)公布號(hào)cn105198336a，發(fā)明名稱(chēng)：一種抗大風(fēng)浪沖擊的海岸建筑水泥，其包含了以下重量份數(shù)的原料：礦渣60-80份；硫鋁酸鹽水泥熟料10-30份；硅粉5-10份；復(fù)合活化劑0.03-0.05份；早強(qiáng)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(chǎn)方法是將礦渣、硫鋁酸鹽熟料、硅粉、復(fù)合活化劑和早強(qiáng)劑分別破碎，磨粉，均化，然后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制得產(chǎn)品。本發(fā)明的抗大風(fēng)浪沖擊的綠色生態(tài)水泥，除了具有普通水泥的性能外，還具有高強(qiáng)、抗海水侵蝕、耐海水沖刷等優(yōu)良特性，特別適用于港口、碼頭抗大風(fēng)浪沖擊以及其它受侵蝕介質(zhì)腐蝕的工程。上述專(zhuān)利都部分解決了現(xiàn)有用于海岸建設(shè)混泥土的問(wèn)題，但是上述專(zhuān)利制備的混凝土的成分復(fù)雜，尤其是強(qiáng)度不是很高。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明提供了一種耐腐蝕高強(qiáng)度的海岸建筑水泥及其制備方法，解決了現(xiàn)有海岸建筑水泥強(qiáng)度不高、耐腐蝕性差等問(wèn)題。
為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：
一種耐腐蝕高強(qiáng)度的海岸建筑水泥，按照重量份計(jì)，包括以下重量份數(shù)的原料：硫鋁酸鹽水泥熟料30-40份；硅粉5-10份；石膏5-10份、石英砂20-30份、氮化硅0.1-0.5份、鈦礦渣10-20份、減水劑1-3份、復(fù)合早強(qiáng)防蝕劑1-3份。
進(jìn)一步，本發(fā)明的一種優(yōu)選方案：所述的海岸建筑水泥按照重量份計(jì)，包括以下重量份數(shù)的原料：硫鋁酸鹽水泥熟料35-40份；硅粉5-8份；石膏8-10份、石英砂20-25份、氮化硅0.2-0.3份、鈦礦渣15-20份、減水劑1-3份、復(fù)合早強(qiáng)防腐劑2-3份。
進(jìn)一步，本發(fā)明的一種優(yōu)選方案：所述的復(fù)合早強(qiáng)防蝕劑按照重量份計(jì)，包括氯醋樹(shù)脂20-30份、松香改性酚醛樹(shù)脂20-30份、木質(zhì)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、二氧化硅10-15份。
進(jìn)一步，本發(fā)明的一種優(yōu)選方案：所述的復(fù)合早強(qiáng)防蝕劑的制備方法如下：先將木質(zhì)素、碳纖維、氣相白碳黑和二氧化硅混合均勻，然后依次加入三乙醇胺、氯醋樹(shù)脂和松香改性酚醛樹(shù)脂，然后70-80度反應(yīng)15-30min，然后干燥，粉碎為100-200目的顆粒。
進(jìn)一步，本發(fā)明的一種優(yōu)選方案：所述的減水劑為甲基萘磺酸鈉減水劑。
進(jìn)一步，本發(fā)明的一種優(yōu)選方案：所述的石膏的粒徑為100-150目，所述的氮化硅的粒徑為200-250目。
本發(fā)明也提供了一種抗大風(fēng)浪沖擊的海岸建筑水泥的制備方法，包括以下步驟：
（1）干燥：將鈦礦渣和石英砂烘干至含水量小于2.8％，備用；
（2）磨粉：將所得干燥的鈦礦渣和石英砂研磨，使其通過(guò)100目篩的通過(guò)率達(dá)到95%以上，將研磨后的鈦礦渣和石英砂、硫鋁酸鹽水泥熟料、石膏和硅粉混合備用；
（3）將氮化硅、減水劑和復(fù)合早強(qiáng)防腐劑混和均勻，然后加入1/5-1/4步驟3所得的混合物，混和均勻，然后再加入1/4-1/3所得步驟3所得的混合物，混和均勻，最后加入剩余的步驟3所得的混合物，混和均勻，既得抗大風(fēng)浪沖擊的海岸建筑水泥。
本發(fā)明的有益效果：
本發(fā)明的采用硅粉、石英砂、氮化硅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(qiáng)度高、水化熱低、孔結(jié)構(gòu)優(yōu)良、抗?jié)B、抗凍性好和抗化學(xué)侵蝕能力強(qiáng)等。鈦礦渣中沒(méi)有死燒的緩慢水化物相，壓蒸處理后，不會(huì)引起膨脹或者收縮，鈦礦渣中無(wú)有害成分，膠結(jié)材水化時(shí)渣中礦物穩(wěn)定存在。而且隨著水化反應(yīng)的進(jìn)行，磨細(xì)鈦礦渣會(huì)起到表面微晶化、界面禍合、緊密堆積等物理作用。鈦礦渣與硅灰復(fù)合摻加時(shí)，能夠很好的發(fā)揮復(fù)合膠凝體系的誘導(dǎo)激活效應(yīng)，使不同膠結(jié)材中的非典型玻璃相相互誘導(dǎo)激活，從而發(fā)生二次水化反應(yīng)。同時(shí)由于硅灰顆粒極其微細(xì)，可以填充水泥顆粒之間的空隙，使水泥石更加密實(shí)。硅灰中二氧化硅玻璃體含量很高，水泥水化時(shí)它與水化產(chǎn)物cao發(fā)生火山灰反應(yīng)，生成穩(wěn)定的膠凝物質(zhì)—水化硅酸鈣(c-s-h)，從而形成非常密實(shí)的水硬性物質(zhì)。使強(qiáng)度明顯提高。氮化硅為一種超硬物質(zhì)，本身具有潤(rùn)滑性，耐熱震性能、抗氧化性能、耐磨損性能、耐蝕性能好。通過(guò)鈦礦渣與石英砂、氮化硅的組合，一方面可以提交建筑材料的耐海水侵蝕性，另一方面可以有效的提高建筑材料的強(qiáng)度，彌補(bǔ)提交鈦礦渣造成強(qiáng)度降低的問(wèn)題。
本發(fā)明采用復(fù)合早強(qiáng)防蝕劑來(lái)增強(qiáng)混凝土的綜合性能。采用本發(fā)明復(fù)合早強(qiáng)防蝕劑可以有效的提高混凝土的凝結(jié)速度，并且在混凝土的表面形成層防海水腐蝕的保護(hù)層，有效的提高其綜合性能。另一方面本發(fā)明的復(fù)合早強(qiáng)防蝕劑中的木質(zhì)素、碳纖維等原料，可以在混凝土中形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，與顆粒粉體之間更加牢固的結(jié)合，進(jìn)一步增強(qiáng)路面的密實(shí)度和防海水腐蝕性能。
本發(fā)明的海岸建筑水泥具有高強(qiáng)、致密、抗?jié)B、抗海水侵蝕、耐海水沖刷等優(yōu)良性能，特別適用于地下、港口、碼頭以及其它受硫酸鹽等侵蝕介質(zhì)腐蝕的工程。
具體實(shí)施方式
下面將結(jié)合本發(fā)明具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
以下試試中所使用的鈦礦渣為四川攀枝花鋼鐵公司生產(chǎn)水淬鈦礦渣，比表面積為6300cm2/g，其化學(xué)成分sio220-22，cao23-26，al2o318-22，tio214-16，fe2o33-4，mgo7-9，余量其它雜質(zhì)。
實(shí)施例1
一種耐腐蝕高強(qiáng)度的海岸建筑水泥，按照重量份計(jì)，包括以下重量份數(shù)的原料：硫鋁酸鹽水泥熟料30份；硅粉5份；石膏7份、石英砂20份、氮化硅0.1份、鈦礦渣10份、減水劑1份、復(fù)合早強(qiáng)防蝕劑1份。
所述的復(fù)合早強(qiáng)防蝕劑按照重量份計(jì)，包括氯醋樹(shù)脂20份、松香改性酚醛樹(shù)脂25份、木質(zhì)素2份、碳纖維3份、三乙醇胺10份、氣相白碳黑15份、二氧化硅15份。
復(fù)合早強(qiáng)防蝕劑的制備方法如下：先將木質(zhì)素、碳纖維、氣相白碳黑和二氧化硅混合均勻，然后依次加入三乙醇胺、氯醋樹(shù)脂和松香改性酚醛樹(shù)脂，然后70度反應(yīng)30min，然后干燥，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，氮化硅的粒徑為200-250目。
一種抗大風(fēng)浪沖擊的海岸建筑水泥的制備方法，包括以下步驟：
（1）干燥：將鈦礦渣和石英砂烘干至含水量小于2.8％，備用；
（2）磨粉：將所得干燥的鈦礦渣和石英砂研磨，使其通過(guò)100目篩的通過(guò)率達(dá)到95%以上，將研磨后的鈦礦渣和石英砂、硫鋁酸鹽水泥熟料、石膏和硅粉混合備用；
（3）將氮化硅、減水劑和復(fù)合早強(qiáng)防腐劑混和均勻，然后加入1/5步驟3所得的混合物，混和均勻，然后再加入1/4所得步驟3所得的混合物，混和均勻，最后加入剩余的步驟3所得的混合物，混和均勻，既得抗大風(fēng)浪沖擊的海岸建筑水泥。
實(shí)施例2
一種耐腐蝕高強(qiáng)度的海岸建筑水泥，按照重量份計(jì)，包括以下重量份數(shù)的原料：硫鋁酸鹽水泥熟料33份；硅粉10份；石膏5份、石英砂25份、氮化硅0.2份、鈦礦渣17份、減水劑2份、復(fù)合早強(qiáng)防蝕劑2份。
所述的復(fù)合早強(qiáng)防蝕劑按照重量份計(jì)，包括氯醋樹(shù)脂25份、松香改性酚醛樹(shù)脂30份、木質(zhì)素3份、碳纖維4份、三乙醇胺12份、氣相白碳黑12份、二氧化硅10份。
復(fù)合早強(qiáng)防蝕劑的制備方法如下：先將木質(zhì)素、碳纖維、氣相白碳黑和二氧化硅混合均勻，然后依次加入三乙醇胺、氯醋樹(shù)脂和松香改性酚醛樹(shù)脂，然后80度反應(yīng)15min，然后干燥，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，氮化硅的粒徑為200-250目。
本發(fā)明也提供了一種抗大風(fēng)浪沖擊的海岸建筑水泥的制備方法，包括以下步驟：
（1）干燥：將鈦礦渣和石英砂烘干至含水量小于2.8％，備用；
（2）磨粉：將所得干燥的鈦礦渣和石英砂研磨，使其通過(guò)100目篩的通過(guò)率達(dá)到95%以上，將研磨后的鈦礦渣和石英砂、硫鋁酸鹽水泥熟料、石膏和硅粉混合備用；
（3）將氮化硅、減水劑和復(fù)合早強(qiáng)防腐劑混和均勻，然后加入1/4步驟3所得的混合物，混和均勻，然后再加入1/3所得步驟3所得的混合物，混和均勻，最后加入剩余的步驟3所得的混合物，混和均勻，既得抗大風(fēng)浪沖擊的海岸建筑水泥。
實(shí)施例3
一種耐腐蝕高強(qiáng)度的海岸建筑水泥，按照重量份計(jì)，包括以下重量份數(shù)的原料：硫鋁酸鹽水泥熟料35份；硅粉6份；石膏8份、石英砂30份、氮化硅0.3份、鈦礦渣20份、減水劑3份、復(fù)合早強(qiáng)防蝕劑3份。
所述的復(fù)合早強(qiáng)防蝕劑按照重量份計(jì)，包括氯醋樹(shù)脂30份、松香改性酚醛樹(shù)脂20份、木質(zhì)素1份、碳纖維5份、三乙醇胺15份、氣相白碳黑10份、二氧化硅15份。
復(fù)合早強(qiáng)防蝕劑的制備方法如下：先將木質(zhì)素、碳纖維、氣相白碳黑和二氧化硅混合均勻，然后依次加入三乙醇胺、氯醋樹(shù)脂和松香改性酚醛樹(shù)脂，然后75度反應(yīng)20min，然后干燥，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，氮化硅的粒徑為200-250目。
本發(fā)明也提供了一種抗大風(fēng)浪沖擊的海岸建筑水泥的制備方法，包括以下步驟：
（1）干燥：將鈦礦渣和石英砂烘干至含水量小于2.8％，備用；
（2）磨粉：將所得干燥的鈦礦渣和石英砂研磨，使其通過(guò)100目篩的通過(guò)率達(dá)到95%以上，將研磨后的鈦礦渣和石英砂、硫鋁酸鹽水泥熟料、石膏和硅粉混合備用；
（3）將氮化硅、減水劑和復(fù)合早強(qiáng)防腐劑混和均勻，然后加入1/4步驟3所得的混合物，混和均勻，然后再加入1/4所得步驟3所得的混合物，混和均勻，最后加入剩余的步驟3所得的混合物，混和均勻，既得抗大風(fēng)浪沖擊的海岸建筑水泥。
實(shí)施例4
與實(shí)施例1基本相同，不同之處在于：一種耐腐蝕高強(qiáng)度的海岸建筑水泥，按照重量份計(jì)，包括以下重量份數(shù)的原料：硫鋁酸鹽水泥熟料38份；硅粉8份；石膏9份、石英砂22份、氮化硅0.2份、鈦礦渣17份、減水劑2份、復(fù)合早強(qiáng)防蝕劑2.2份。
實(shí)施例5
與實(shí)施例1基本相同，不同之處在于：一種耐腐蝕高強(qiáng)度的海岸建筑水泥，按照重量份計(jì)，包括以下重量份數(shù)的原料：硫鋁酸鹽水泥熟料40份、硅粉7份、石膏10份、石英砂26份、氮化硅0.3份、鈦礦渣20份、減水劑3份、復(fù)合早強(qiáng)防蝕劑2.6份。
對(duì)比例1
與實(shí)施例1基本相同，不同之處在于：一種耐腐蝕高強(qiáng)度的海岸建筑水泥，按照重量份計(jì)，包括以下重量份數(shù)的原料：硫鋁酸鹽水泥熟料30份；硅粉5份；石膏7份、石英砂20份、氮化硅0.1份、鈦礦渣10份、減水劑1份、三乙醇胺1份。
對(duì)比例2
與實(shí)施例1基本相同，不同之處在于：一種耐腐蝕高強(qiáng)度的海岸建筑水泥，按照重量份計(jì)，包括以下重量份數(shù)的原料：硫鋁酸鹽水泥熟料30份；硅粉5份；石膏7份、石英砂20份、氮化硅0.1份、礦渣10份、減水劑1份、復(fù)合早強(qiáng)防蝕劑1份。
礦渣：高爐水渣經(jīng)過(guò)研磨得到的一種粉末，細(xì)度400m2/kg～500m2/kg，其化學(xué)成分的重量百分?jǐn)?shù)為：sio2：30%-40%、al2o3：12%-18%、mgo：8%-12%、fe2o3：0.6%-1.0%、tio2：0.1%-0.5%、mno2：0.5%-1%；其余為cao或caco3。
對(duì)比例3
與實(shí)施例1基本相同，不同之處在于：一種耐腐蝕高強(qiáng)度的海岸建筑水泥，按照重量份計(jì)，包括以下重量份數(shù)的原料：硫鋁酸鹽水泥熟料30份；硅粉5份；石膏7份、石英砂20.1份、鈦礦渣10份、減水劑1份、復(fù)合早強(qiáng)防蝕劑1份。
人工海水的腐蝕試驗(yàn)
試驗(yàn)所用試件為70?70?70mm立方體。成型后在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室中養(yǎng)護(hù)至56天齡期測(cè)定重量、抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度,然后開(kāi)始浸一烘循環(huán)：人工海水中浸泡16小時(shí),然后取出80度環(huán)境下烘8小時(shí)，24小時(shí)為一個(gè)循環(huán)。第120天個(gè)循環(huán)測(cè)重量，計(jì)算失重率，稱(chēng)重前在水中用尼龍刷輕輕刷洗試件表面，去掉疏松物質(zhì)，測(cè)抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)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(fā)明的耐腐蝕高強(qiáng)度的海岸建筑水泥具有良好的抗壓強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度和耐腐蝕性，經(jīng)過(guò)120個(gè)循環(huán)以后，抗壓、抗折強(qiáng)度損失不大，尤其是耐海水腐蝕性更優(yōu)越，失重率可以達(dá)到0.008%。
由對(duì)比例1-3可知，改變配方中的原料含量依次為復(fù)合早強(qiáng)防蝕劑、鈦礦渣和氮化硅的量，不僅使它們本身具有性能降低，而且?guī)?dòng)了整體性能的降低，因此它們是一個(gè)有機(jī)整體。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。