[发明专利]一种水硬性水泥熟料及其制备方法、水硬性水泥及其应用

说明书

本发明提供了一种水硬性水泥熟料，以重量百分含量计，包含以下矿物组分：磷铝酸钙30％～95％；铝酸钙1～50％；磷酸钙1～50％；玻璃体0.1～10％，所述磷铝酸钙的分子式为Ca₈Al₁₂P₂O₃₁。本发明提供的水硬性水泥熟料，1天净浆抗压强度可达到60.1～86.7MPa，3天抗压强度可达到66.9～103.9MPa，28天抗压强度可达到82.1～115.4MPa，90天抗压强度可达到96.9～133.8MPa，具有早期强度高、长期强度稳定发展的特点。本发明还提供了一种水硬性水泥，同样具有早期强度高、长期强度稳定发展的特点，适用于海洋工程的承重、补强与防护。

技术领域

本发明涉及建筑材料技术领域，尤其涉及一种水硬性水泥熟料及其制备方法和一种水硬性水泥及其应用。

背景技术

开拓海洋经济需要抗海水腐蚀的水泥用于构建海洋工程和沿海能源基础设施建设，以及对受损的海洋工程进行补强与防护。

在海洋环境下，海水中的氯离子半径小，电负性强，有较高的扩散和渗透能力，易于侵入到钢筋混凝土中，到达钢筋表面，当积累到一定浓度后，破坏钢筋表面钝化膜，引起钢筋锈蚀，一方面，锈蚀产物产生膨胀，在混凝土-钢筋界面产生应力，导致混凝土开裂破坏；另一方面，钢筋锈蚀使钢筋有效截面积减小，导致钢筋与混凝土握裹力削弱，结构承载力下降。同时，开裂导致水和空气进入裂缝，加速钢筋的锈蚀，形成恶性循环。此外，海洋环境还会造成硫酸盐侵蚀。海水中的硫酸盐侵入硅酸盐水泥基混凝土后，会与水泥石中的氢氧化钙和水化铝酸钙反应生成钙矾石，固相体积增大，引起混凝土的膨胀、开裂、解体。因此，海洋工程水泥最重要的是要求混凝土固化氯离子能力强、抗氯离子渗透性高，抗硫酸盐腐蚀性能好。现有技术中多采用在硅酸盐水泥中添加大掺量的矿渣、粉煤灰等提高抗氯离子渗透能力和抗硫酸盐腐蚀性能，虽然耐腐蚀性得到提高，但是存在早期强度低的问题。

此外，海洋工程中的钢筋混凝土结构，服役环境恶劣，受到海水的侵蚀、冲刷等作用，导致混凝土结构受损，耐久性下降，结构甚至无法正常工作，对损伤的结构进行补强成为了经济且可持续的解决办法。普通硅酸盐水泥或混凝土修补材料养护时间长，强度发展慢，港口设施等海洋工程结构需要在受损后尽快恢复使用，采用传统混凝土进行修补，会影响海洋工程的正常使用，且会受到硫酸盐腐蚀。

发明内容

本发明的目的在于提供一种水硬性水泥熟料及其制备方法和一种水硬性水泥及其应用，本发明提供的水硬性水泥熟料和水硬性水泥，均具有早期强度高、长期强度稳定发展、固化氯离子能力强，优良的抗氯离子侵蚀和抗硫酸盐腐蚀性能。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种水硬性水泥熟料，以重量百分含量计，包含以下矿物组分：

所述磷铝酸钙的分子式为Ca₈Al₁₂P₂O₃₁。

本发明提供了上述技术方案所述的水硬性水泥熟料的制备方法，包括以下步骤：

将氧化钙、五氧化二磷和三氧化二铝混合，得到混合物；以重量百分含量计，所述混合物包括氧化钙30％～60％、五氧化二磷10％～35％和三氧化二铝30％～60％；

煅烧所述混合物，得到水硬性水泥熟料。

优选的，所述煅烧的温度为1500～1650℃，煅烧的时间为0.5～6.5h。

本发明还提供了一种水硬性水泥，包含上述技术方案所述的水泥熟料或上述技术方案所述制备方法制备得到的水泥熟料。

优选的，以重量百分比计，所述水泥包含以下组分：