[发明专利]一种无机胶凝材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种用于海洋、水利工程具有高抗氯离子渗透性能、高抗硫酸盐侵蚀性能的微纳米级无机胶凝材料及其制备方法。该胶凝材料的成分构成，按重量份数，包括水泥50‑90份、硅微粉1‑10份、矿渣微粉5‑30份、粉煤灰5‑10份、矿物纤维1‑10份。本发明的无机胶凝材料强度高，强度较传统材料提高50%‑70%；抗氯离子渗透性能佳；抗硫酸盐腐蚀性能优异；抗冲击性能强；耐候性能良好；本胶凝材料为纯无机材料，无毒、无味、无害，同时弥补了现有有机修补材料的其他缺陷。

技术领域

本发明涉及用于海洋、水利工程的建设材料技术领域，具体涉及一种用于海洋、水利工程具有高抗氯离子渗透性能、高抗硫酸盐侵蚀性能的微纳米级无机胶凝材料及其制备方法。

背景技术

目前中国码头在建成十年左右便会出现严重问题。其主要原因是受到海浪冲击磨损、冰凌撞击、冻融循环、干湿交替、盐类和氯离子腐蚀等长年累月的作用，而建设材料中胶凝材料的防腐措施较差，造成上述问题更加严重。

国外海洋工程用胶凝材料主要是耐蚀性好的中热或低热波特兰水泥并添加适量的外加剂和矿物掺合料。我国目前使用的水泥主要是通过优选混合材，提高熟料质量和水泥细度达到耐久性要求。目前海洋工程水泥的品种有改性硅酸盐水泥，铁铝酸盐水泥或者采用普通硅酸盐水泥与环氧树脂联用的方式，广泛应用于海洋工程的建设、加固和维修等多种用途。各应用类型现有材料问题主要如下：一方面，远洋施工胶凝材料匮乏，产品尚属空白。目前离岸混凝土基本为传统混凝土，同时需要配套海水淡化设备或者使用淡水运输船进行施工，施工效率低，严重浪费财力。

另一方面，修补和加固材料性能不足，价格昂贵。目前所用修补材料多是高聚物树脂、高聚物水泥、环氧砂浆等。价格一般6000-50000元/吨，施工温度一般在5-25℃，同时强度低于开裂的水泥。加固方式一般为混凝土注塑、碳纤维底胶加固等。所使用混凝土为传统混凝土，后期依旧会出现钢筋腐蚀、混凝土剥落等情况；碳纤维底胶加固价格昂贵，仅适合小面积表面加固，同时剪切强度很差，需要进行复杂的应力计算。

另外，现有胶凝材料抗腐蚀性差等缺陷，还造成了以下三个方面严重问题。第一：钢筋锈蚀、顺筋胀裂，钢筋锈蚀、顺筋胀裂主要是由于电化学腐蚀产生的，这是因为在混凝土pH变化的情况下钢筋钝化膜破坏，钢筋与附近的水和氧气发生电化学反应，体积变大导致膨胀，最终混凝土破裂。第二：混凝土开裂、剥落，混凝土开裂、剥落的原因主要体现在两方面。首先由于冻融循环，膨胀应力变大，结构出现裂缝，在长期冻融循环的条件下，出现大面积剥落；其次海浪冲击磨损导致混凝土剥落。第三、耐久性差，维护成本高，耐久性和耐候性不足，使用寿命较短，甚至一年左右就需要进行修补。而修补成本较高，维护费用往往高于建设成本2倍以上。

基于上述问题，因此有必要提供一种用于海洋、水利工程具有高抗氯离子渗透性能、高抗硫酸盐侵蚀性能的微纳米级无机胶凝材料。

发明内容

为弥补现有技术的不足，本发明提供一种用于海洋、水利工程具有高抗氯离子渗透性能、高抗硫酸盐侵蚀性能的微纳米级无机胶凝材料及其制备方法。

本发明是通过如下技术方案实现的：一种无机胶凝材料，按重量份数，包括水泥50-90份、硅微粉1-10份、矿渣微粉5-30份、粉煤灰5-10份、矿物纤维1-10份。

优选的，按重量份数，包括水泥60-80份、硅微粉1.5-8.5份、矿渣微粉10-20份、粉煤灰5-10份、矿物纤维1-5份。

优选的，所述水泥为425#或525#硅酸盐水泥，所述矿物纤维为碳纤维或碱性纤维或玻璃纤维，所述硅微粉为280-350目，所用矿渣微粉的等级为S105或S95，所述粉煤灰的等级为一级或二级。

本发明的另一方面还提供一种无机胶凝材料的制备方法，第一步：将所述水泥研磨至1500-2000目，将所述矿渣微粉研磨至1400-1600目，将所述粉煤灰研磨至2600-2700目，将所述矿物纤维研磨至20-200微米；