[发明专利]一种低润湿、高耐久复合硅酸盐水泥及其制备方法

说明书

本发明属于硅酸盐水泥的技术领域，公开了一种低润湿、高耐久复合硅酸盐水泥及其制备方法。所述低润湿、高耐久复合硅酸盐水泥主要由以下按质量百分数计的组分组成：润湿性能改性组分0.5～4％，细粒径高活性辅助性胶凝材料18～35％，硅酸盐水泥40～55％，粗粒径低活性辅助性胶凝材料10～25％。本发明还公开了复合硅酸盐水泥的制备方法。本发明的复合硅酸盐水泥润湿性低、耐久性高，如：28天抗压强度45～55MPa，吸水率1～3％，表面接触角95～125°，28天氯离子扩散系数0.1×10^‑12～0.5×10^‑12m²/s，抗硫酸盐侵蚀系数1.1～1.2。

技术领域

本发明属于水泥的技术领域，具体涉及一种低润湿、高耐久复合硅酸盐水泥及其制备方法。

背景技术

在盐碱地区或海洋环境中，水泥基材料耐久性问题十分突出，建筑结构服役寿命难以达到预期目标。盐碱地土壤或海水中大量存在氯离子、硫酸根离子、镁离子等侵蚀性介质，侵蚀性介质向水泥基材料内部迁移时与水泥水化产物反应生成膨胀性产物，引发钢筋锈蚀，导致钢筋握裹力降低与结构开裂失效，造成严重的耐久性问题。

外界侵蚀性介质迁移时必须以水作为载体，并以连通孔隙作为迁移通道，因此目前主要通过表面涂层或内掺聚合物乳液等方法实现水泥浆体的憎水改性，以及利用辅助性胶凝材料的火山灰反应改善水泥浆体孔结构，进而提高水泥基材料的耐久性。然而，表面涂层防护深度有限(通常小于500μm)，在外界侵蚀作用下，水泥浆体表面发生劣化开裂后即会完全丧失防护效果，而采用聚合物乳液进行基体憎水处理则会形成聚合物膜，包裹了胶凝材料颗粒，同时破坏了水泥浆体整体性，不利于胶凝材料的持续水化与抗压强度发展。此外，辅助性胶凝材料活性低、水化慢，盲目使用难以实现水泥浆体孔结构的显著改善，大量的毛细孔可为水分与有害介质的侵入提供通道。严苛的服役环境与日益提高的设计寿命要求硅酸盐水泥具有更高的抗侵蚀性能与耐久性，因此急需开发出润湿性低、耐久性高的复合硅酸盐水泥，以提高严酷环境下建筑结构的耐久性和服役寿命。

发明内容

为了克服现有技术的缺点和不足，本发明的目的在于提供一种低润湿、高耐久复合硅酸盐水泥及其制备方法。本发明通过合理搭配胶凝材料的种类、粒度与含量，提高了水泥浆体初始堆积密度、降低了浆体孔隙率与提高了孔隙曲折度，从而抑制了水分与有害介质的迁移过程。本发明同时引入有机硅烷基团增强水泥基材料孔壁憎水性，实现了水泥浆体的低润湿性，进一步阻滞了水分的侵入过程。本发明从改善水泥基材料孔结构与降低润湿性角度出发，制备了抗侵蚀、高耐久的复合水泥基材料。

本发明的目的采用如下技术方案实现：

一种低润湿、高耐久复合硅酸盐水泥，主要由以下按质量百分数计的组分组成：

所述细粒径高活性辅助性胶凝材料的颗粒粒径分布为0.5～15μm，其中颗粒中位径为5～10μm，所述细粒径高活性辅助性胶凝材料为矿渣、煅烧粘土、硅藻土、稻壳灰中一种以上，优选为矿渣、煅烧粘土或硅藻土一种以上；

所述硅酸盐水泥应满足国家标准GB175《通用硅酸盐水泥》中P·II型硅酸盐水泥的要求；

所述粗粒径低活性辅助性胶凝材料的颗粒粒径分布为30～80μm，其中颗粒中位径为45～55μm，所述粗粒径低活性辅助性胶凝材料为低钙粉煤灰、不锈钢渣、镍铁渣、煤矸石、石灰石中一种以上，优选为低钙粉煤灰、不锈钢渣、石灰石一种以上；

所述润湿性能改性组分为表面负载有机硅烷基团的沸石与硅藻土混合物。

所述润湿性能改性组分主要由以下按质量百分数计的组分组成：

所述无机多孔材料为硅藻土与沸石的混合物，硅藻土与沸石的质量之比为0.5～1.2：1，其粒径分布范围为0.5～15μm。