本发明涉及建筑材料
技术领域：
，特别是涉及一种高性能海工硅酸盐水泥复合添加剂及海工硅酸盐水泥。
背景技术：
：我国是海洋大国，海洋工程开发潜力巨大。为了满足各种海洋工程建设对于水泥的需求，国家专门制定了《海工硅酸盐水泥》标准(gb/t31289-2014)，该标准已于2015年10月1日正式实施。1、水泥中添加了大量的矿粉、粉煤灰等混合材，这些混合材需要在碱性环境下才能发挥其最大作用，海工硅酸盐水泥中熟料含量少，水化产生的氢氧化钙少，难以满足矿粉、粉煤灰等混合材后期水化需求。针对该问题，一些方法采用多种活性激发剂复配的方法以期满足混合材的水化需求，但是多种活性激发剂复配时成本高，使用复杂，还会导致水泥的外加剂(如减水剂)适应性差，降低水泥的工作性能，甚至无法在混凝土中应用。2、水泥中总混合材的掺量在50％以上，导致水泥的早期强度低。3、水泥中高质量s95级矿粉掺量一般在40％以上，导致水泥的需水量较高。针对该问题，现有技术通常需要额外添加减水剂，这无疑增加了建造成本。4、为进一步提高海工建筑物的耐久性，海工硅酸盐水泥的抗侵蚀能力有待提高。技术实现要素：基于此，有必要提供一种高性能海工硅酸盐水泥复合添加剂。该复合添加剂能不仅能显著提升现有海工硅酸盐水泥的抗侵蚀能力，还能减少需水量，提升水泥与减水剂的适应性，同时降低建造成本。一种高性能海工硅酸盐水泥复合添加剂，以重量百分比计，由包括如下组分的原料制成：所述粉煤灰的粒度为32μm以上；所述偏高岭土的粒径为8μm以下。在其中一个实施例中，所述的高性能海工硅酸盐水泥的复合添加剂，以重量百分比计，由包括如下组分的原料制成：在其中一个实施例中，所述水玻璃的模数为0.5～2.5。在其中一个实施例中，所述粉煤灰的粒度为32～80μm。在其中一个实施例中，所述偏高岭土的粒径为3～8μm。在其中一个实施例中，所述偏高岭土的28天活性指数为105％以上，需水量比为120％以下。在其中一个实施例中，所述石膏为硬石膏。在其中一个实施例中，所述氧化镁为菱镁矿在1050±50℃煅烧获得，其中mgo含量大于85％，活性指标为200～300s。本发明还提供一种高性能海工硅酸盐水泥，其包括所述的复合添加剂。在其中一个实施例中，所述的复合添加剂的掺量为5～10％(重量百分比)。本发明的原理及优点如下：本发明提供一种高性能海工硅酸盐水泥复合添加剂，其采用一定粒度的偏高岭土和粉煤灰相匹配，其中偏高岭土是具有火山灰活性的人工火山灰质材料，可与海工硅酸盐水泥的水化产物氢氧化钙发生反应生成胶凝物质，也可与氯离子通过化学键生成friedel盐，对氯离子起到固化作用，减少氯离子的侵蚀破坏作用；同时偏高岭土又是一种微细粉，能够填充到海工硅酸盐水泥熟料的颗粒孔隙中，通过控制其粒度为8μm以下，并匹配粒度为32μm以上的粉煤灰，能够完善海工硅酸盐水泥熟料的级配，进而提高水泥的密实度和抗蚀性；另外，未经粉磨的粒度为32μm以上的粉煤灰多为颗粒较大的球形，在水泥中起到骨架作用和润滑作用，能够提高水泥的均匀性和流动性，解决目前水泥需水量高、与减水剂相容性差的问题；同时，该粉煤灰后期还有一定水化活性，可满足海工硅酸盐水泥熟料的水化需求，提升混合材的反应程度，提高浆体的密实性，解决海工硅酸盐水泥的耐久性问题。另外，本发明还在复合添加剂体系中复配以石膏和氧化镁，其中，石膏作为一种早期的膨胀源和激发剂，可提升水泥的早期强度和抗开裂性能，氧化镁作为一种中后期的膨胀源，可以使水泥产生微膨胀的效果，减少后期开裂风险。因此，石膏和氧化镁作为双膨胀源，能够提高浆体的密实度，降低水泥浆体开裂风险，从而提高了水泥抵抗氯离子、硫酸根离子等有害离子进入水泥石内部的能力，进而提高水泥的抗海水侵蚀性能，进一步提升水泥的抗侵蚀性能和耐久性，同时解决了目前海工硅酸盐水泥早期强度低的问题。最后，本发明采用水玻璃和石膏作为偏高岭土、粉煤灰等的活性激发剂，可充分激发这些矿物的活性，同时有效避免使用其他碱类激发剂带来的水泥流动性差，与减水剂相容性差等问题，与上述其他材料一起使用可形成优势互补，提升海工硅酸盐水泥的各项性能，以配制高性能的海工硅酸盐水泥。与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：本发明的高性能海工硅酸盐水泥复合添加剂，采用一定粒径的偏高岭土和粉煤灰相配，以水玻璃作为活性激发剂，以石膏作为早期激发剂和膨胀剂，氧化镁作为后期膨胀剂。各种原料均易于获得，优势互补，产生叠加效应，可较全面的改善水泥的性能。主要表现在：一定粒径的偏高岭土和粉煤灰与海工硅酸盐水泥形成更加完善的颗粒级配，提高水泥的致密度，提升其抗侵蚀性能，同时解决目前海工硅酸盐水泥与减水剂适应性差的问题；偏高岭土有固化和吸收氯离子的功能，提升海工硅酸盐水泥的抗氯离子侵蚀性能；石膏和氧化镁作为早期和后期双膨胀源，有抑制开裂、提高致密性的功能，从而提高了水泥抵抗氯离子、硫酸根离子等有害离子进入水泥石内部的能力；同时粉煤灰、石膏均还具有促进水泥水化功能，以水玻璃作为活性激发剂与之相配合即可满足海工水泥熟料的水化需求，提升性能，降低成本。总而言之，利用该高性能海工硅酸盐水泥复合添加剂配制的海工硅酸盐水泥可以有效减少海水对海工混凝土构筑物的破坏，使海工工程具有优良的耐久性。本发明的高性能海工硅酸盐水泥在普通海工硅酸盐水泥中添加上述复合添加剂，能够具有更加优良的工作性能和耐久性。进一步地，所述高性能海工硅酸盐水泥中，上述复合添加剂较为经济、耐久性较佳的掺量为普通海工硅酸盐水泥质量的5～10％。具体实施方式以下结合具体实施例对本发明的高性能海工硅酸盐水泥复合添加剂及海工硅酸盐水泥作进一步详细的说明。本发明实施例中所述偏高岭土是高岭土在600℃～900℃下高温煅烧，并粉磨至粒度为3～8μm；偏高岭土的28d活性指数大于等于105％，需水量比小于120％。所述粉煤灰是指将成品的未经过粉磨的满足国家标准gb/t1596要求的f类iii级粉煤灰，通过分选的方法获得的粒度为32～80μm。所述水玻璃的模数为0.5～2.5。所述硬石膏是指满足gb/t5483要求的硬石膏产品，其品位在二级及以上。所述氧化镁是指利用菱镁矿在1050±50℃煅烧获得，其mgo含量大于85％，活性指标200～300s。实施例1：本实施例一种高性能海工硅酸盐水泥复合添加剂，由如下重量百分比的原料制成：其中偏高岭土的粒度为3-8μm，28d活性指数为113％，需水量比为115％。粉煤灰的粒度为32-80μm。水玻璃的模数为0.5。上述高性能海工硅酸盐水泥的复合添加剂的制备方法如下：按比例配制各原料，混合均匀，即可。实施例2：本实施例一种高性能海工硅酸盐水泥的复合添加剂，由如下重量百分比的原料制成：其中偏高岭土的粒度为3-8μm，28d活性指数为105％，需水量比为110％。粉煤灰的粒度为32-80μm。水玻璃的模数为2.5。上述高性能海工硅酸盐水泥的复合添加剂的制备方法如下：按比例配制各原料，混合均匀，即可。实施例3：本实施例一种高性能海工硅酸盐水泥的复合添加剂，由如下重量百分比的原料制成：其中偏高岭土的粒度为3-8μm，28d活性指数为115％，需水量比为120％。粉煤灰的粒度为32-80μm。水玻璃的模数为1.2。上述高性能海工硅酸盐水泥的复合添加剂的制备方法如下：按比例配制各原料，混合均匀，即可。对比例1：本对比例一种海工硅酸盐水泥复合添加剂，其与实施例3的区别在于去掉组分硬石膏，由如下重量百分比的原料制成：其中偏高岭土的粒度为3-8μm，28d活性指数为115％，需水量比为120％。粉煤灰的粒度为32-80μm。水玻璃的模数为1.2。上述海工硅酸盐水泥的复合添加剂的制备方法如下：按比例配制各原料，混合均匀，即可。对比例2：本对比例一种海工硅酸盐水泥复合添加剂，其与实施例3的区别在于去掉组分偏高岭土，由如下重量百分比的原料制成：其中粉煤灰的粒度为32-80μm。水玻璃的模数为1.2。上述海工硅酸盐水泥的复合添加剂的制备方法如下：按比例配制各原料，混合均匀，即可。对比例3：本对比例一种海工硅酸盐水泥复合添加剂，其与实施例3区别在于去掉组分粉煤灰，由如下重量百分比的原料制成：其中偏高岭土的粒度为3-8μm，28d活性指数为115％，需水量比为120％。水玻璃的模数为1.2。上述海工硅酸盐水泥的复合添加剂的制备方法如下：按比例配制各原料，混合均匀，即可。对比例4：本对比例一种海工硅酸盐水泥复合添加剂，其与实施例3的区别在于去掉组分水玻璃，由如下重量百分比的原料制成：其中偏高岭土的粒度为3-8μm，28d活性指数为115％，需水量比为120％。粉煤灰的粒度为32-80μm。上述海工硅酸盐水泥的复合添加剂的制备方法如下：按比例配制各原料，混合均匀，即可。对比例5：本对比例一种海工硅酸盐水泥复合添加剂，其与上述实施例区别在于去掉组分氧化镁，由如下重量百分比的原料制成：其中偏高岭土的粒度为3-8μm，28d活性指数为115％，需水量比为120％。粉煤灰的粒度为32-80μm。水玻璃的模数为1.2。上述高性能海工硅酸盐水泥的复合添加剂的制备方法如下：按比例配制各原料，混合均匀，即可。对比例6：本对比例一种海工硅酸盐水泥的复合添加剂，其原料和制备方法同实施例3，区别在于采用现有的复合活性激发剂(氢氧化钙、水玻璃和氢氧化钠复合)，具体地由如下重量百分比的原料制成：其中偏高岭土的粒度为3-8μm，28d活性指数为115％，需水量比为120％。粉煤灰的粒度为32-80μm。水玻璃的模数为1.2。上述海工硅酸盐水泥的复合添加剂的制备方法如下：按比例配制各原料，混合均匀，即可。对比例7：本对比例一种海工硅酸盐水泥复合添加剂，其原料和制备方法同实施例3，区别在于使用的偏高岭土性能不同，具体地由如下重量百分比的原料制成：偏高岭土的粒度为10-20μm，28d活性指数为95％，需水量比为100％。粉煤灰的粒度为32-80μm。水玻璃的模数为1.2。上述海工硅酸盐水泥的复合添加剂的制备方法如下：按比例配制各原料，混合均匀，即可。对比例8：本对比例一种海工硅酸盐水泥复合添加剂，其原料和制备方法同实施例3，区别在于使用的粉煤灰为常规的f类iii级粉煤灰(其粒度分布为45μm方孔筛筛余不大于45％)，具体地由如下重量百分比的原料制成：其中偏高岭土的粒度为3-8μm，28d活性指数为115％，需水量比为120％。粉煤灰为常规的iii级粉煤灰。水玻璃的模数为1.2。上述海工硅酸盐水泥的复合添加剂的制备方法如下：按比例配制各原料，混合均匀，即可。性能测试：将实施例1-3和对比例1-8的复合添加剂添加至现有的海工硅酸盐水泥中，其中为了突出对比，对比例1-8的固定掺量为8％，以添加前的海工硅酸盐水泥(添加前的海工硅酸盐水泥的原料组成如表1)为对比样，测试基本性能，结果如下表2所示：表1添加前的海工硅酸盐水泥配比材料种类熟料脱硫石膏矿粉质量分数(％)35560表2由表1可知，采用本发明实施例1-3的复合添加剂配制的海工硅酸盐水泥相比对比样，其流动性、强度和抗蚀性均得到一定幅度的提升，且掺量越高，性能越好。胶砂流动度由原来的200mm提升到220mm以上，有的配比甚至提升到230mm以上。早期3d强度由对比样的12.6mpa提升到接近甚至超过20mpa。28d氯离子渗透系数由对比样的1.12*10-12m2/s最大降低到0.28*10-12m2/s，降低幅度非常明显。在掺量均是8％的情况下，对比例1-8的各项性能均不及实施例3，表明本发明的复合添加剂中各项材料具有互相补充，相互促进的功能，去掉其中任何一种材料或者改变其中某种材料的特性均不能起到最好的效果，进一步表明使用本发明的高性能海工硅酸盐水泥复合添加剂可促进海工硅酸盐水泥工作性能、力学性能和抗侵蚀性能的提升。另外，由分别以5％、6％、7％、8％、9％和10％的掺量添加实施例1-3的复合添加剂的性能对比可知：首先，在掺量仅为5％时即可获得较为优异的海工硅酸盐水泥工作性能、力学性能和抗侵蚀性能；其次，随着掺量的增加，海工硅酸盐水泥工作性能、力学性能和抗侵蚀性能的逐渐提升，且当增加至8％时，抗侵蚀性能提升幅度明显增加，往后提升幅度又趋于减小。由此，复合添加剂的掺量控制为5～10％，即可使得海工硅酸盐水泥方案较为经济、耐久性较佳，控制为8～9％则更能够获得更为经济和高耐久性能的实施效果。以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。当前第1页12