一种用矿渣废料生产高盐分海工水泥的方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种海工水泥的生产方法，尤其设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】
[0002] 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±建筑物由于受 到海水中Cl的侵蚀，W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，月良 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诱 蚀最为直接、严重和普遍的原因，也是影响预应力混凝±结构使用寿命的重要指标。混凝± 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±耐久性和延长海工混凝±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。
[0003] 硫侣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，W此与其他系列水泥相区别。硫侣酸盐水泥作为中国四大特种水泥品种（白水 泥、低热大巧水泥、侣酸盐水泥和硫侣酸盐水泥）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W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±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 国硫侣酸盐水泥的年产量可达130万吨左右，全国共有硫侣酸盐水泥生产企业26家，水泥 年产能可达150万吨W上。硫侣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，配置的混凝上抗渗性和抗裂性能好。硫侣酸盐 水泥的抗冻性能是普通娃酸盐水泥的5倍W上，抗渗透性能是普通娃酸盐水泥的2倍W上。 因此，硫侣酸盐水泥是飞机跑道、铁路、港口、路桥、码头、水巧、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。
[0004] 硫侣酸盐水泥一般W石灰石、抓±和石膏作为主要原料，配制成适当成分的生料， 在1250~1350°C烧成，再加入适量石膏共同磨细而成。硫侣酸盐水泥熟料的矿物组成W 硫侣酸巧（3化0? 3Al2〇3 ?CaS〇4,C4A3巧和娃酸二巧（2化0?Si〇2,Cz巧为主。相对于娃酸盐 水泥熟料（通常在1450°C)，较低的烧成溫度W及低碳排放的特点使得硫侣酸盐水泥在今 天有了更重要的意义。
[0005] 在现代混凝±技术中，经过一定质量控制的矿物渗合料已成为高性能混凝±不可 或缺的组分之一，矿物渗合料的应用、制备已牵设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±^新的性能，同时也使混凝 ±强度和各种耐久性得W改善。混凝±中W矿渣粉等量代替娃酸盐水泥，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，当与高效减水剂双渗时，矿渣粉能强烈 吸附高效减水剂，对水泥和混凝±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±。在混凝±中渗入矿渣粉，显著提高 了混凝±的强度和密实性，相应地降低了混凝±的吸水率和氯离子扩散系统，改善混凝± 的抗渗性和对海水、酸及硫酸盐的抗化学侵蚀能力。另外，W合理的矿渣粉量置换水泥，能 降低混凝±中水泥水化的早期放热速度，抑制混凝±的溫度升高，减少大体积混凝±早期 的溫度拉应力。渗有矿渣粉的高性能混凝±作为优质结构建材，广泛用于大体积混凝±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。
[0006] 针对沿海地区水利工程的抗Cl侵蚀和耐久性问题，目前的解决手段主要是采用 现场配制高性能抗侵蚀海工混凝±。现场配制存在的问题有：配制技术缺乏统一标准，配制 过程比较复杂，给施工W及工程质量控制带来不便，也不利于节约生产和施工成本。近年来 各类使用者对海洋工程材料质量的要求越来越高，单体工程量越来越大，不仅要求W混凝 ±为基础材料的建筑工程具有较高的耐久性，而且对其他性能也提出多方面的要求，如水 化热和抗裂性等等。因此，无论是从原材料生产的角度，还是从设计和施工的角度，都迫切 需要配制一种抗高盐分侵蚀的海洋工程水泥。
【发明内容】
[0007]本发明的目的是提供一种用矿渣废料生产抗高盐分的海工水泥的方法。利用钢铁 冶炼产生的矿渣废料，减低熟料在水泥的比重，不但钢铁冶炼加工业造成的矿渣污染，而且 减低二氧化碳的排放，同时降低了硫侣酸盐熟料在水泥的比重，除了具有普通水泥的性能 夕F，还具有高强、抗海水侵蚀、耐海水冲刷等优良特性，特别适用于沿海受高盐分侵蚀的工 程。
[0008]本发明所采用的技术方案是： 一种用矿渣废料生产抗高盐分海工水泥的方法，其包含了W下重量份数的原料：矿渣 粉30-40份；硫侣酸盐水泥熟料40-50份；复合活化剂0. 03-0. 05份；早强剂2-4份；减水 剂0. 3-0. 5份；引气剂0. 005-0. 007份；缓凝剂0. 3-0. 5份； 所述的矿渣废料为高炉水渣经过研磨得到的一种超细粉末，细度400m2/kg~500m7kg，其化学成分的重量百分数为：Si〇2;30%-40%、Al2〇3:12%-18%、MgO:8%-12%、化 2〇3: 0. 6%-1. 0%、Ti〇2:0. 1%-0. 5%、MnO2:0. 5%-1% ;其余为CaO或CaCO3;物相主要是玻璃体 80~95%和娃酸二巧、巧黄长石、娃灰石等矿物结晶相。磨细矿渣对混凝±的凝结时间与不 渗磨细矿渣的普通混凝±相比，具有一定的缓凝效果，在混凝±中渗入矿渣粉，显著提高了 混凝±的强度和密实性，相应地降低了混凝±的吸水率和氯离子扩散系统，改善混凝±的 抗渗性和对海水、酸及硫酸盐的抗化学侵蚀能力。另外，W合理的矿渣粉量置换水泥，能降 低混凝±中水泥水化的早期放热速度，抑制混凝±的溫度升高，减少大体积混凝±早期的 溫度拉应力。
[0009] 所述的硫侣酸盐水泥熟料是用低品位侣抓±或侣渣按1:1代替侣矿生产所得的 硫侣酸盐水泥熟料；我国高品位侣抓±资源已日趋紧缺，且价格不断攀升，硫侣酸盐水泥 作为一种价格相对较低的产品已较难承受其高昂的原料价格，因此，寻求价格较低的低品 位侣抓±作为原料必将成为硫侣酸盐水泥生产的发展趋势。从金属侣第一次被烙化开始， 侣渣就是不可避免的副产品。侣渣的主要成分就是金属侣和侣氧化物W及钢、钟、巧的氯 化物和氣化物，侣渣从侣烙炼炉内化渣的同时会有金属侣随着炉渣一起被带出。因环境溫 度的降低迅速凝固附着在炉渣的表面，大部分的侣渣中仍剩余大量可提炼的金属侣。按常 规硫侣酸盐配比称量原料，侣渣或低品位侣抓±、石灰石和天然石膏等原料经混合、造粒、 干燥、般烧和快速冷却，得到硫侣酸盐水泥熟料。硫侣酸盐水泥熟料的矿物组成W硫侣酸 巧（3CaO?3Al2〇3?CaS〇4,C4A3巧和娃酸二巧（2CaO?Si〇2,Cz巧为主。主要成分为Al2〇3、 Si〇2、CaO、Fe2〇3、SO3、C4A3S、C2S、C4AF。其化学成分的重量百分数为：Al2〇3(20%-40%)、Si〇2 (2〇/〇-10%)、Fe2〇3巧％-15%)、SO3(5%-15%)、C4A3S(40%-65%)、C2S(1〇%-30%)、C4AF(20%-35%); 其余为CaO或化C〇3。
[0010] 所述的复合活化剂是将娃酸钢、亚硫酸钢、与糞横酸钢甲醒缩合物混合，加入催化 剂=异丙醇胺配制而成；其中各组分的加入重量份为：娃酸钢15-20、硫酸钢10-15、糞横酸 钢甲醒缩合物2-5、=异丙醇胺0. 5-1. 5。由于其渗量低，不影响水泥各种性能规定值，可提 高粉磨效率，水泥强度，还可提高水泥浆体的密实性，渗透性，使砂浆流动性好，粘结性强、 不易收缩、不易产生裂缝。
[0011] 所述的早强剂是按照木质素、糖蜜酒精废液干粉、CaO重量比为1:1:1，经配料、均 化、般烧和粉磨的工艺过程，制备而成。渗加早强剂后可W缩短水泥的凝结时间，提高了水 泥同龄期的水化程度。
[0012] 所述的减水剂是聚糞甲醒横酸钢盐；将500kg甲基糞投入横化蓋中，加热烙化，开 动揽拌，升溫至130~140°C下反应化。然后在快速揽拌下加入21化水，再揽拌半小时后 取样测酸度，若总酸度为25%~27%为合格。冷却至90~100°C。