阅读说明：本技术 一种低成本海工水泥及其制备方法 (low-cost marine cement and preparation method thereof ) 是由 邱峰 于 2019-08-21 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种低成本海工水泥,包括以下成分：熟料,改性氧化石墨烯材料,水渣,石灰石,页岩,硅灰,木质素纤维,聚丙烯纤维,减水剂,聚丙烯酸钠、十二烷基硫酸钠和磷石膏余量。本发明中加入了聚丙烯纤维,由于束缚作用,抑制了混凝土表层水泥砂浆的剥落,可以减缓混凝土质量损失；加入了木质素纤维,由于纤维结构的毛细管作用,使得浆料内部的水分均匀更加分布；而加入β环糊精改性氧化石墨烯复合材料,由于该材料通过β环糊精功能化氧化石墨烯,能够显著增加氧化石墨烯的吸附性能,从而将海水中侵蚀性能非常强的氯离子和硫酸盐吸附在氧化石墨烯表面,同时氧化石墨烯特殊的层状结构,也可以有效抵御氯离子和硫酸盐对水泥内部的侵蚀。(the invention discloses a low-cost marine engineering cement, which comprises the following components: clinker, a modified graphene oxide material, water granulated slag, limestone, shale, silica fume, lignin fiber, polypropylene fiber, a water reducing agent, sodium polyacrylate, sodium dodecyl sulfate and the balance of phosphogypsum. The polypropylene fiber is added, so that the peeling of cement mortar on the surface layer of the concrete is inhibited due to the binding effect, and the quality loss of the concrete can be reduced; due to the addition of the lignin fibers, the moisture in the pulp is more uniformly distributed due to the capillary action of the fiber structure; the beta cyclodextrin modified graphene oxide composite material is added, and the graphene oxide is functionalized by the beta cyclodextrin, so that the adsorption performance of the graphene oxide can be remarkably improved, chloride ions and sulfate with very strong erosion performance in seawater are adsorbed on the surface of the graphene oxide, and meanwhile, due to the special layered structure of the graphene oxide, the erosion of the chloride ions and the sulfate to the interior of cement can be effectively resisted.)

一种低成本海工水泥及其制备方法

技术领域

本发明涉及建筑材料技术领域，尤其涉及一种低成本海工水泥及其制备方法。

背景技术

水泥是制备混凝土及其各种水泥制品的重要原料，也是土木建筑工程不可缺少的建材。随着我国参与经济全球化和区域经济一体化程度加深，海洋资源开发已成为我国发展经济的战略重点。海洋工程对发展海洋经济有重要支撑作用，随着近年我国海洋资源开发战略南移以及一批重大海洋工程项目建设与规划的实施，我国海洋工程建设即将迎来高潮。然而，海洋工程所处的湿度、温度、盐分等因素均与陆地工程不同，且较后者面临的环境更严酷。目前，我国海洋工程普遍存在易开裂、抗侵蚀能力差、服役寿命短等问题，这严重制约了我国海洋资源的开发、海洋经济的发展及我国海洋战略。

传统的海工水泥，为了提升抗氯离子和硫酸盐侵蚀性能，导致成本较高，制约了其在海洋工程方面的应用，故有必要研究一种低成本海工水泥。

发明内容

基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种低成本海工水泥及其制备方法。

本发明的技术方案如下：

一种低成本海工水泥，包括以下成分：熟料，改性氧化石墨烯材料，水渣，石灰石，页岩，硅灰，木质素纤维，聚丙烯纤维，减水剂，聚丙烯酸钠、十二烷基硫酸钠和磷石膏余量。

优选的，所述的低成本海工水泥，由以下重量百分比的成分组成：熟料25-35％，改性氧化石墨烯材料0.1-0.2％，水渣28-35％，石灰石2-5％，页岩8-15％，硅灰3-8％，木质素纤维0.5-1％，聚丙烯纤维0.1-0.5％，减水剂0.3-1％，聚丙烯酸钠0.5-1％、十二烷基硫酸钠1-3％和磷石膏余量。

优选的，所述的熟料为普通硅酸盐水泥熟料。

优选的，所述熟料的化学组成为：二氧化硅为20-25％，三氧化二铝为3-8％，三氧化二铁为2-5％，氧化钙为60-70％，氧化锰≤1％，三氧化硫≤0.5％；烧失量≤1％。

优选的，所述的改性氧化石墨烯材料为β环糊精改性氧化石墨烯复合材料。所述的β环糊精改性氧化石墨烯复合材料的制备方法参考中国发明专利CN105597695A。

本发明的低成本海工水泥的制备方法，包括以下步骤：

(1)按配比将熟料、水渣、石灰石、页岩、硅灰和磷石膏混合均匀、粉磨，制成混合料；所述的混合料粉磨至比表面积为300-320m²/kg；

(2)将木质素纤维和聚丙烯纤维打散蓬松，并与改性氧化石墨烯材料、减水剂、聚丙烯酸钠、十二烷基硫酸钠混合得到拌合剂；

(3)使用时，将拌合剂加入适量水中得到混合液，将混合料加入搅拌装置中，先开启慢速搅拌并匀速添加混合液，待混合液全部加完后，提高转速，搅拌8-15min，得到海工水泥。

本发明的有益之处在于：

本发明在传统的水泥的基础上，加入了聚丙烯纤维，聚丙烯纤维的束缚作用，抑制了混凝土表层水泥砂浆的剥落，可以减缓混凝土质量损失；加入了木质素纤维，由于纤维结构的毛细管作用，使得浆料内部的水分均匀更加分布；而加入β环糊精改性氧化石墨烯复合材料，由于该材料通过β环糊精功能化氧化石墨烯，能够显著增加氧化石墨烯的吸附性能，从而将海水中侵蚀性能非常强的氯离子和硫酸盐吸附在氧化石墨烯表面，同时氧化石墨烯特殊的层状结构，也可以有效抵御氯离子和硫酸盐对水泥内部的侵蚀。

具体实施方式

实施例1：

一种低成本海工水泥，由以下重量百分比的成分组成：熟料28％，改性氧化石墨烯材料0.15％，水渣32％，石灰石3％，页岩12％，硅灰5％，木质素纤维0.8％，聚丙烯纤维0.3％，减水剂0.7％，聚丙烯酸钠0.8％、十二烷基硫酸钠1.5％和磷石膏余量。

所述的熟料为普通硅酸盐水泥熟料。

所述熟料的化学组成为：二氧化硅为20-25％，三氧化二铝为3-8％，三氧化二铁为2-5％，氧化钙为60-70％，氧化锰≤1％，三氧化硫≤0.5％；烧失量≤1％。

所述的改性氧化石墨烯材料为β环糊精改性氧化石墨烯复合材料。所述的β环糊精改性氧化石墨烯复合材料的制备方法参考中国发明专利CN105597695A实施例1。

所述的低成本海工水泥的制备方法，包括以下步骤：

(1)按配比将熟料、水渣、石灰石、页岩、硅灰和磷石膏混合均匀、粉磨，制成混合料；所述的混合料粉磨至比表面积为305m²/kg；

(2)将木质素纤维和聚丙烯纤维打散蓬松，并与改性氧化石墨烯材料、减水剂、聚丙烯酸钠、十二烷基硫酸钠混合得到拌合剂；

(3)使用时，将拌合剂加入适量水中得到混合液，将混合料加入搅拌装置中，先开启慢速搅拌并匀速添加混合液，待混合液全部加完后，提高转速，搅拌12min，得到海工水泥。

实施例2：

一种低成本海工水泥，由以下重量百分比的成分组成：熟料35％，改性氧化石墨烯材料0.1％，水渣28％，石灰石5％，页岩15％，硅灰3％，木质素纤维1％，聚丙烯纤维0.1％，减水剂1％，聚丙烯酸钠0.5％、十二烷基硫酸钠3％和磷石膏余量。

所述的熟料为普通硅酸盐水泥熟料。

所述熟料的化学组成为：二氧化硅为20-25％，三氧化二铝为3-8％，三氧化二铁为2-5％，氧化钙为60-70％，氧化锰≤1％，三氧化硫≤0.5％；烧失量≤1％。

所述的改性氧化石墨烯材料为β环糊精改性氧化石墨烯复合材料。所述的β环糊精改性氧化石墨烯复合材料的制备方法参考中国发明专利CN105597695A实施例1。

所述的低成本海工水泥的制备方法，包括以下步骤：

(1)按配比将熟料、水渣、石灰石、页岩、硅灰和磷石膏混合均匀、粉磨，制成混合料；所述的混合料粉磨至比表面积为320m²/kg；

(2)将木质素纤维和聚丙烯纤维打散蓬松，并与改性氧化石墨烯材料、减水剂、聚丙烯酸钠、十二烷基硫酸钠混合得到拌合剂；

(3)使用时，将拌合剂加入适量水中得到混合液，将混合料加入搅拌装置中，先开启慢速搅拌并匀速添加混合液，待混合液全部加完后，提高转速，搅拌8min，得到海工水泥。

实施例3：

一种低成本海工水泥，由以下重量百分比的成分组成：熟料25％，改性氧化石墨烯材料0.2％，水渣35％，石灰石2％，页岩8％，硅灰8％，木质素纤维0.5％，聚丙烯纤维0.5％，减水剂0.3％，聚丙烯酸钠1％、十二烷基硫酸钠1％和磷石膏余量。

所述的熟料为普通硅酸盐水泥熟料。

所述熟料的化学组成为：二氧化硅为20-25％，三氧化二铝为3-8％，三氧化二铁为2-5％，氧化钙为60-70％，氧化锰≤1％，三氧化硫≤0.5％；烧失量≤1％。

所述的改性氧化石墨烯材料为β环糊精改性氧化石墨烯复合材料。所述的β环糊精改性氧化石墨烯复合材料的制备方法参考中国发明专利CN105597695A实施例1。

所述的低成本海工水泥的制备方法，包括以下步骤：

(1)按配比将熟料、水渣、石灰石、页岩、硅灰和磷石膏混合均匀、粉磨，制成混合料；所述的混合料粉磨至比表面积为300m²/kg；

(2)将木质素纤维和聚丙烯纤维打散蓬松，并与改性氧化石墨烯材料、减水剂、聚丙烯酸钠、十二烷基硫酸钠混合得到拌合剂；

(3)使用时，将拌合剂加入适量水中得到混合液，将混合料加入搅拌装置中，先开启慢速搅拌并匀速添加混合液，待混合液全部加完后，提高转速，搅拌8-15min，得到海工水泥。

对比例1

将实施例1中改性氧化石墨烯材料去除，其余配比和制备方法不变。

对比例2

将实施例1中改性氧化石墨烯材料替换为未改性的氧化石墨烯，其余配比和制备方法不变。

采用以下分析测试方法测试实施例1-3以及对比例1-2的海工水泥的耐海水腐蚀的性能，其中水泥熟料采用52.5级熟料；

将各实施例的海工水泥，制备成200mm×200mm×5mm试块，将试块置于海水(真实海水，取自宁波)中，每1个月更换一次新鲜海水，24个月后取出。对试块的抗压强度、抗折强度、失重、表面平整度(目测法)进行考察，测试结果见表1。

表1：海工水泥的耐海水试验数据；

由以上测试数据可以知道，本发明的低成本海工水泥具有非常好的耐海水侵蚀的性能。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。