[發明專利]一種海洋環境下抗硫酸鹽侵蝕的水泥、水泥砂漿及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202010529525.X
• 申請日: 2020-06-11
• 公開（公告）號: CN111675499B
• 公開（公告）日: 2022-05-24
• 發明（設計）人: 樊守亮;閆志平;韓建國;王連軍;樊瓊瓊;趙碩;崔新壯;紀惠強;顏華;孫華琛;張濱;石會君;武凱;郭繼敏;王樂飛;寧述濤;姜涵
• 申請（專利權）人: 山東恒泰工程集團有限公司;山東大學
• 主分類號: C04B7/24
• 分類號: C04B7/24;C04B7/04;C04B7/36;C04B28/04;E02D5/46;E02D3/00;C04B111/20;C04B111/24
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 張曉鵬

本發明涉及一種海洋環境下抗硫酸鹽侵蝕的水泥、水泥砂漿及其制備方法和應用。該水泥的原料組分及重量含量如下：貝殼石灰粉25?35份、硬石膏15?20份、煅燒球土40?50份，煅燒球土為經過煅燒處理的球土。制備過程先將貝殼進行煅燒，然后將硬石膏、球土進行粉磨，球土煅燒后，與硬石膏貝殼石灰粉混合。克服了現有技術中高壓旋噴樁在海洋環境下硫酸鹽侵蝕嚴重，導致地基加固效果差的問題。

技術領域

本發明屬于道路與材料工程技術領域，具體涉及一種海洋環境下抗硫酸鹽侵蝕的水泥及其制備方法和旋噴樁的應用。

背景技術

公開該背景技術部分的信息僅僅旨在增加對本發明的總體背景的理解，而不必然被視為承認或以任何形式暗示該信息構成已經成為本領域一般技術人員所公知的現有技術。

高壓旋噴樁，是利用鉆機把帶有噴嘴的注漿管，鉆入土層的預定位置，將漿液以高壓流的形式從噴嘴里射出，沖擊破壞土體，使土層呈顆粒狀分散，與漿液攪拌混合，隨漿液凝固組成具有一定強度的和抗滲能力的固結體，目前已廣泛應用于濱海軟土地基的處理，通過在海堤土體和護岸砌體底部形成高壓旋噴樁，形成以樁體、樁間淤泥及下臥硬層共同承受上部荷載的復合地基。沿海地區地質條件復雜，具有地下水位高、硫酸鹽侵蝕等不利因素，使得高壓旋噴樁成樁后，常出現水泥石侵蝕等情況，導致成樁質量差，地基加固效果達不到預期目標的問題。現有抗硫酸鹽硅酸鹽水泥由于具有低C₃S和C₃A的特點，這種水泥早期強度較低，后期強度遞進率高的特點。在實際工程應用中，水泥水化早期水泥石強度結構不密實，孔隙率大，滲透性大，且在強烈碳化條件下，鈣礬石要進一步轉化為碳硫硅鈣石，產生膨脹應力，線膨脹率高，不適用于高壓旋噴樁的加固。長期以來，關于高壓旋噴樁的研究都集中在施工機械與異性樁的改進上，對高壓旋噴樁漿體材料的研究相對缺乏。

發明內容

針對上述現有技術中存在的問題，本發明的目的是提供一種海洋環境下抗硫酸鹽侵蝕的水泥、水泥砂漿及其制備方法和應用。

為了解決以上技術問題，本發明的技術方案為：

第一方面，一種海洋環境下抗硫酸鹽水泥，該水泥的原料組分及重量含量如下：貝殼石灰粉25-35份、硬石膏15-20份、煅燒球土40-50份，煅燒球土為經過煅燒處理的球土。

發明人發現，貝殼類主要成分為碳酸鈣，可以替代天然石灰石作為生產水泥的原料，且來自海洋，具有生物陶瓷的微觀結構，天然抗硫酸鹽腐蝕，性能穩定；硬石膏主要成分為無水硫酸鈣(CaSO₄)現有技術中并沒有利用硬石膏作為水泥的制備原料，主要原因是硬石膏單獨水化慢，但在適宜硫酸鹽活化劑作用下，水化凝結時間短，強度也得到了提升。球土的主要成分為SiO₂和Al₂O₃，與高嶺土相比，價格低，粉磨能耗低，煅燒脫水后，結構發生變化，具有高火山活性，水化速度快。

本發明的水泥抗硫酸鹽侵蝕的原理為：以貝殼、硬石膏、球土通過復配技術，貝殼煅燒提供CaO、硬石膏提供CaSO₄、球土煅燒提供Al₂O₃和SiO₂，形成通過[SiO₄]和[AlO₄]四面體隨機分布的三維網絡結構，以低堿度、水中穩定存在相、無定型C-S-H凝膠為主要產物的水泥石結構。

第二方面，上述海洋環境下抗硫酸鹽水泥的制備方法，具體步驟為：

將貝殼進行煅燒，煅燒后將貝殼進行粉磨得到貝殼石灰粉；

將硬石膏破碎和粉磨得到硬石膏粉；

將球土進行粉磨，然后高溫煅燒得到煅燒球土；

將貝殼石灰粉、硬石膏粉、煅燒球土混合即為抗硫酸鹽水泥。