[发明专利]一种用矿渣废料生产高盐分海工水泥的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种海工水泥的生产方法，尤其涉及一种节能环保的抗高盐分海工水泥的生产方法。

背景技术

在海洋工程中，海工水泥及其组成在海洋环境中，普通钢筋混凝土建筑物由于受到海水中Cl的侵蚀，以及受干湿交替、海浪冲刷等影响，由于长时间在腐蚀环境下工作，服役仅十几到二十几年却已出现了不同程度的破坏现象，有些已经达到需要进行大修或拆除的程度，甚至有发生倒塌等危险情况而造成事故发生的可能。其中，氯盐侵蚀是引起钢筋锈蚀最为直接、严重和普遍的原因，也是影响预应力混凝土结构使用寿命的重要指标。混凝土的耐久性因为海水中氯离子的侵蚀而受到严重危害。因此，提高水泥的抗海水侵蚀性能，是提高海工混凝土耐久性和延长海工混凝土使用寿命的最佳途径。通过优化水泥中熟料和特殊活性材料的组分，确保各组成材产的质量品质满足相关标准，由此生产的具有抗氯盐功能的海工水泥，能够满足海港工程的结构防腐蚀和耐久性能要求。

硫铝酸盐水泥是我国研制成功的具有自主知识产权的特种水泥系列，它包括低碱度、快硬、高强、膨胀和自应力等几个不同品种。该系列水泥的矿物组成特征是含有大量的C、S矿物，以此与其他系列水泥相区别。硫铝酸盐水泥作为中国四大特种水泥品种(白水泥、低热大坝水泥、铝酸盐水泥和硫铝酸盐水泥)之一，具有早强、高强、高抗渗、高抗冻、耐蚀、低碱度和生产能耗低等基本特点，随着我国经济的发展，已经有了广阔的市场。30年来广泛应用在GRC制品、自应力水泥压力管、普通排水管以及冬季施工建筑工程中，取得了良好的效果；在配制刚性防水材料和混凝土膨胀剂等特种工程材料方面也得到了一定量的应用，受到了用户的欢迎；同时也应用于抗渗堵漏、抢修抢建等特殊工程。据我们统计，目前中国硫铝酸盐水泥的年产量可达130万吨左右，全国共有硫铝酸盐水泥生产企业26家，水泥年产能可达150万吨以上。硫铝酸盐水泥是一种性能优良、附加值高的无机非金属材料，具有凝结快、强度高、微膨胀和低收缩等特性，配置的混凝土抗渗性和抗裂性能好。硫铝酸盐水泥的抗冻性能是普通硅酸盐水泥的5倍以上，抗渗透性能是普通硅酸盐水泥的2倍以上。因此，硫铝酸盐水泥是飞机跑道、铁路、港口、路桥、码头、水坝、油井建设和建筑地下工程及冬季施工不可或缺的功能性材料。

硫铝酸盐水泥一般以石灰石、矾土和石膏作为主要原料，配制成适当成分的生料，在1250～1350℃烧成，再加入适量石膏共同磨细而成。硫铝酸盐水泥熟料的矿物组成以硫铝酸钙(3CaO·3A1₂O₃·CaSO₄,C₄A₃S)和硅酸二钙(2CaO·SiO₂，C₂S)为主。相对于硅酸盐水泥熟料(通常在1450℃)，较低的烧成温度以及低碳排放的特点使得硫铝酸盐水泥在今天有了更重要的意义。

在现代混凝土技术中，经过一定质量控制的矿物掺合料已成为高性能混凝土不可或缺的组分之一，矿物掺合料的应用、制备已牵涉到水泥基材料科学研究的各个方面。矿渣粉作为微细粉体已明显不同于过去应用的普通细度的矿渣。由于粉体颗粒被充分细化，会显著增加其表面能，由此产生的表面作用会赋予水泥和混凝土以新的性能，同时也使混凝土强度和各种耐久性得以改善。混凝土中以矿渣粉等量代替硅酸盐水泥，表面物化作用显著；对流动性的影响主要依赖于粉体的表面吸水性，当与高效减水剂双掺时，矿渣粉能强烈吸附高效减水剂，对水泥和混凝土具有分散效应，可显著增大浆体的流动性，并降低其屈服应力和黏度值，适于配制低水灰比、大流动度的混凝土。在混凝土中掺入矿渣粉，显著提高了混凝土的强度和密实性，相应地降低了混凝土的吸水率和氯离子扩散系统，改善混凝土的抗渗性和对海水、酸及硫酸盐的抗化学侵蚀能力。另外，以合理的矿渣粉量置换水泥，能降低混凝土中水泥水化的早期放热速度，抑制混凝土的温度升高，减少大体积混凝土早期的温度拉应力。掺有矿渣粉的高性能混凝土作为优质结构建材，广泛用于大体积混凝土的水工工程和海工工程、高强度大跨度的桥梁和高层建筑中，在我国经济建设中发挥着积极的作用。