[发明专利]一种适用于海工工程的抗冲蚀磷铝酸盐水泥基凝胶材料

说明书

本发明公开了一种适用于海工工程的抗冲蚀磷铝酸盐水泥基凝胶材料，它是由富铁磷铝酸盐水泥熟料60‑75％，粉煤灰5‑15％，碳化硅粉3‑8％，橡胶粉2‑6％，抗碱玻璃纤维3‑6％，铝锆偶联剂0.5‑2％组成。该凝胶材料利用高铁磷铝酸盐水泥早强高强、耐腐蚀、抗渗抗冻等性能，再掺和粉煤灰、碳化硅、橡胶粉、铝锆偶联剂、抗碱玻璃纤维等材料，使其具有良好的抗冲刷、磨蚀能力，充分发挥高聚物的性能，提高结构的抗氯离子渗透能力和抗冲磨能力。

技术领域

本发明涉及一种适用于海工工程的抗冲蚀磷铝酸盐水泥基胶凝材料，属于建筑材料技术领域。

背景技术

海洋环境是一种复杂的腐蚀环境，海水又是自然界中具有强腐蚀性的天然电解质，它含有大量腐蚀性离子，同时风、雨、波浪和海流的机械冲击等附加载荷的作用下，海水挟带悬移质泥沙或推移质泥沙运动，具有一定动能的硬质沙粒及其他悬浮物对泄水建筑物的过流壁面反复冲击与切削，造成过流壁面的磨损与断裂，主要表现为材料表面呈鱼鳞状凹坑和大量裂纹扩展，海事工程结构在这种侵蚀环境作用下其耐久性能不断劣化，从而引起承载能力下降导致结构破坏。因此海工用水泥除应具有强抗腐蚀能力外，也对混凝土抗冲磨能力提出了更高的要求，结构材料的特性是影响结构冲击磨损的关键因素。

目前海洋工程使用的结构材料主要为水泥混凝土结构，就使用效果而言，水泥混凝土材料是一种较好的结构材料。抗冲磨材料按胶凝材料分主要包括有机胶凝类和无机胶凝类，有机胶凝类主要有聚合物胶结混凝土、呋喃混凝土、环氧树脂混凝土等；无机胶凝类主要有硅粉混凝土、改性硅粉混凝土、纤维混凝土、粉煤灰混凝土等。针对混凝土的抗冲磨性能和抗裂性能，现有研究结果表明，掺硅粉混凝土的抗冲磨强度较高，但硅粉混凝土易出现塑性开裂；掺常规纤维混凝土的抗冲磨强度和韧性有所提高，但其碱度较高，不利于纤维的长期耐久性能；引入粉煤灰可提高混凝土抗裂性能，但其界面粘结力弱；聚合物可改善水泥柔韧性和抗裂性，但其分散性未得到有效解决，无法充分发挥其优势。同时，现有抗冲磨混凝土的抗离子侵蚀能力也较差，在海洋环境下的服役时间较短，远远达不到对海工工程服役时间要求。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供了一种用于海工工程的抗冲蚀磷铝酸盐水泥基胶凝材料。该凝胶材料利用高铁磷铝酸盐水泥早强高强、耐腐蚀、抗渗抗冻等性能，再掺和粉煤灰、碳化硅、橡胶粉、铝锆偶联剂、抗碱玻璃纤维等材料，使其具有良好的抗冲刷、磨蚀能力，充分发挥高聚物的性能，提高结构的抗氯离子渗透能力和抗冲磨能力。

本发明采用以下技术方案：

一种适用于海工工程的抗冲蚀磷铝酸盐水泥基凝胶材料，它是由以下重量百分比的原料制成：富铁磷铝酸盐水泥熟料60-75％，粉煤灰5-15％，碳化硅粉3-8％，橡胶粉2-6％，抗碱玻璃纤维3-6％，铝锆偶联剂0.5-2％。

优选的，所述富铁磷铝酸盐水泥熟料容积密度为2.98g/cm³，比表面积为319m²/kg，水泥细度为200目，筛余3.1％，凝结时间为初凝220min、终凝260min，铁相含量11％。

优选的，所述富铁磷铝酸盐水泥熟料的矿相组成百分比含量为磷铝酸钙20-60％、磷酸钙10-30％、铝酸钙15-25％、铁铝酸四钙10-25％、玻璃体中间相2-10％。

优选的，所述粉煤灰45μm筛筛余量为11.7％。

优选的，所述碳化硅粉SiC含量＞96.5％。

优选的，所述抗碱玻璃纤维抗拉强度＞350MPa。