海工水泥的生产实践

海工水泥的生产应综合考虑强度、抗侵蚀性能和抗氯离子渗透能力三项指标,经过优选组分材料的配方所获得的高性能海工水泥应具有:(1)早期和后期强度高;(2)抗侵蚀能力和抗氯离子渗透能力强;(3)混凝土的流动性、可泵性和保水性好,施工方便等特点。海工水泥生产除了有优质的硅酸盐水泥熟料以外,也必须有严格的生产工艺控制条件和相应的检测手段。尤其强调控制最佳的水泥颗粒级配,这样才能充分利用物料之间的活性优势以及火山灰的效应作用、微细填充和水泥基胶凝材料对氯离子固化反应和物理吸附作用,来提高水泥抗海水侵蚀能力,降低氯盐的侵蚀危害,降低水泥水化热,进而提高海洋工程混凝土的耐久性能,保证海洋工程项目的正常使用和安全运营。     

海工硅酸盐水泥的生产

建设“海洋强国”,发展海洋经济和保卫海防,建设海洋工程和沿海基础设施需要大量抗海水腐蚀的水泥。本文详细介绍海工硅酸盐水泥的研发、生产实践过程;海工水泥与添加阻锈剂的普通硅酸盐水泥相比,质量更均匀、稳定;在配制混凝土后,抗硫酸盐和氯离子侵蚀性能更优。     

海工水泥原料组成的优化试验研究*

根据国家标准对海工水泥原材料组成的要求,本文以粉煤灰、矿粉、硅灰为混合材与硅酸盐水泥熟料、石膏复合,通过水泥砂浆物理性能试验、抗渗性能试验、抗硫酸盐侵蚀试验和混凝土氯离子扩散系数试验,优化、确定了海工水泥合理的原材料组成范围。试验结果表明,当熟料掺量≥33%,硅灰掺量≤3%时,所制备的海工水泥的力学性能满足国家标准42.5级海工水泥的要求;以33%的熟料、7%的石膏、17%的粉煤灰、40%的矿粉和3%的硅灰制备的海工水泥具有较好的早期、后期强度和良好的耐久性能。XRD和SEM分析结果表明,与普通硅酸盐水泥相比,海工水泥水化体系中AFt含量多,可提高水泥石的致密度,减小孔隙率,使水泥硬化体具有优异的力学性能和耐久性能。     

早强型水泥助磨剂对水泥基材料耐久性的影响

水泥助磨剂对水泥的耐久性直接关系到混凝土的耐久性.本文研究了一种自制早强型水泥助磨剂对普通硅酸盐水泥、粉煤灰水泥、矿渣水泥基材料的抗硫酸盐侵蚀、抗氯离子渗透及钢筋锈蚀能力的影响,结果表明:助磨剂能显著提高普通硅酸水泥、粉煤灰水泥及矿渣水泥的抗蚀性及抗氯离子渗透性能,同时不会破坏钢筋表面的钝化膜,综合提高了水泥基材料的耐久性.     

海工高性能混凝土用复合胶凝材料的试验研究

在调查分析海工混凝土工程实例的基础上，试验研究了硅酸盐水泥中掺入矿粉、粉煤灰、硅灰等混合材料对海工混凝土性能的影响。研究结果表明，在硅酸盐水泥中掺加矿粉、粉煤灰、硅灰等混合材料可以改善海工混凝土的综合性能。矿物混合材料的复合掺入比单独掺入能更好地改善混凝土抗Cl^-侵蚀性能。海工专用复合胶凝材料生产时宜尽可能地采用多种混合材料。     

渗透结晶材料改善混凝土抗蚀增强的效果及机理

通过在纯水泥混凝土和粉煤灰、矿粉混凝土中掺入渗透结晶材料制备不同混凝土,同时制备基准混凝土,测试不同混凝土的抗氯离子渗透性能和抗硫酸盐侵蚀性能,用以研究渗透结晶材料对混凝土的抗蚀增强效果。同时,从孔结构分析和物相分析两方面揭示其抗蚀增强机理。试验结果表明:渗透结晶材料的应用显著提高了混凝土的抗氯离子渗透性能和抗硫酸盐侵蚀性能。当混凝土中掺有粉煤灰、矿粉等掺合料时,渗透结晶材料的改善效果更好。对其进行微观分析发现,渗透结晶材料的掺入提高了混凝土结构的致密性,降低总孔隙率,有害的毛细孔含量减小,并且减少了混凝土中可参与硫酸盐侵蚀反应的物质,表现出良好的抗蚀增强性能。     

低品质粉煤灰复合胶凝材料在混凝土中的应用研究

采用由改性低品质粉煤灰制备的复合胶凝材料配制混凝土,与普通硅酸盐水泥对比研究其对混凝土新拌性能、力学性能和耐久性能的影响。结果表明,粉煤灰复合胶凝材料混凝土具有更好的流动性能,良好的早期及后期力学性能,同时粉煤灰复合胶凝材料混凝土具有与普通硅酸盐水泥混凝土相当的早期抗裂、抗冻、抗氯离子渗透和抗硫酸盐性能,可满足工程应用需求。     

海工水泥的特性和生产技术要求

在海洋工程中,混凝土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,是提高海工混凝土耐久性和延长海工混凝土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。     

钢渣矿渣复合对海工混凝土耐久性影响的试验研究

通过胶砂试验、混凝土抗氯离子渗透试验和混凝土抗硫酸盐侵蚀试验,研究了钢渣粉与矿渣粉复合掺入对混凝土海工耐久性能的影响.试验结果表明:钢渣粉和矿渣粉具有很好的复合强化效应,复合掺入后对混凝土抗氯离子渗透和抗硫酸盐侵蚀性能都有较好的改善作用.综合考虑钢渣矿渣的活性、混凝土的海工耐久性以及钢渣利用的最大化,海工混凝土中钢渣矿渣复合掺入的总量,可控制在胶凝材料总量的40％～50％,矿渣与钢渣的比控制在6∶4左右.这样可保证钢渣掺量较大的同时,混凝土的海工耐久性亦得到有效提升.     

混凝土氯离子结合能力的影响因素规律性研究

用自然扩散法测定了混凝土中的总氯离子和自由氯离子浓度,计算了水泥混凝土对Cl-的结合能力,研究了暴露时间、水泥品种、水泥用量、水灰比和养护龄期对混凝土Cl-结合能力的影响.结果表明:混凝土Cl-结合能力与暴露时间无关;与硅酸盐水泥混凝土相比,抗硫酸盐硅酸盐水泥混凝土的氯离子结合能力要高出66%,而普通硅酸盐水泥混凝土要高出10%;水灰比越小,混凝土对氯离子的结合能力越强;混凝土的Cl-合能力随着养护龄期的延长而不断增强.     

抗硫酸侵蚀防腐剂对混凝土性能影响研究及其作用机理的探讨

本文通过将SSP型抗硫酸盐侵蚀防腐剂与普通硅酸盐水泥复合,用于混凝土试验中,研究其对混凝土工作性能、抗压强度以及耐久性能的影响.同时,通过采用化学结合水和SEM试验,对SSP型防腐剂在混凝土中的作用机理进行分析研究.试验结果表明:在混凝土中掺入SSP型抗硫酸盐侵蚀防腐剂,混凝土不仅工作性能好、抗压强度值高,而且抗氯离子渗透、抗硫酸盐溶液侵蚀性能优良;SSP型抗硫酸盐侵蚀防腐剂的掺入,能够提高混凝土各个龄期的化学结合水含量,促进水泥基胶凝材料的水化进程,生成较多的细针状、棒状的AFt和不规则扁平粒子的C-S-H凝胶,使得结构更加致密,提高混凝土综合性能.     

高性能贝利特硫铝酸盐水泥混凝土性能研究

为了推进新型低碳低能耗的高性能贝利特硫铝酸盐水泥在工程中的应用,对比研究了高性能贝利特硫铝酸盐水泥和硅酸盐水泥制备的不同强度等级的混凝土的各项性能。结果表明:较之硅酸盐水泥混凝土,高性能贝利特硫铝酸盐水泥混凝土的工作性能优良,C30和C50混凝土各龄期的抗压强度分别平均提高4MPa和9MPa,高性能贝利特硫铝酸盐水泥混凝土的抗水和氯离子渗透性、抗硫酸盐侵蚀性、抗冻性、干燥收缩性能均好于硅酸盐水泥混凝土,抗碳化性能相对较弱,抗钢筋锈蚀能力两种水泥混凝土差别不大。     

玄武岩粉对海工胶凝材料性能及水化的影响

利用玄武岩粉、矿粉及脱硫石膏大掺量取代硅酸盐水泥制备海工胶凝材料,研究了玄武岩粉对海工胶凝材料抗压强度及抗氯离子渗透性能的影响,并通过红外光谱、X射线衍射、压汞等手段研究了其水化机理.结果表明,当玄武岩粉掺量小于24％ 时,56 d龄期的海工胶凝材料具有良好的性能,与普通硅酸盐水泥相比,尽管抗压强度有所降低,但抗氯离子渗透性能提高了76％.适量玄武岩粉能优化水泥-矿粉胶凝体系的级配,在掺量从6％ 增加到30％ 时,28 d龄期的浆体孔隙率提高了2.3％,但浆体的孔径分布得到了优化.     

氯离子对海工混凝土钢筋腐蚀的研究进展

海洋环境下，海工混凝土大多达不到设计使用年限就遭到腐蚀破坏，造成严重的国家海洋工程安全隐患和海洋环境污染。氯离子引起的钢筋腐蚀是造成海工混凝土结构性能劣化的主要原因。本文基于海洋环境多氯盐的特点，从氯离子侵蚀海工混凝土的过程出发，对氯离子的腐蚀路径和腐蚀机理进行梳理和总结，着重论述了氯离子通过渗透、扩散、电化学迁移进入混凝土的路径和破坏钝化膜、形成腐蚀电池、去极化作用、导电作用的腐蚀机理。在此基础上，文章针对国内外海工混凝土抗氯离子腐蚀的最新研究，介绍了氯离子固化机理，重点阐述了提高海工混凝土密实度、减少海工混凝土中裂缝、增加海工混凝土厚度的根本措施，同时归纳了混凝土表面保护、钢筋防护，以及加入阻锈剂的补充措施、裂缝修复的方法，以提高海工混凝土抗氯离子腐蚀性能，文章最后指出当前研究中，实验得到的单一氯离子腐蚀过程与实际海水中混凝土的氯离子腐蚀过程存在较大差距，低碳环保的抗氯离子腐蚀混凝土材料和技术有待深入研发。     

羟基磷灰石和贝壳对水泥水化和抗侵蚀性能的影响

沿海水泥混凝土工程长期受到腐蚀,很难达到预期服役寿命.本文分析其中的原因,希望采用水泥混凝土表面生长海洋生物的方法来抵抗腐蚀.研究羟基磷灰石、贝壳和碳酸钙对硅酸盐42.5R水泥和硫铝酸盐水泥抗硫酸盐侵蚀性能的影响.结果表明:硅酸盐水泥和硫铝酸盐水泥中掺人适萤的羟基磷灰石、贝壳和碳酸钙时,其抗侵蚀系数有一定程度增加.当硫铝酸盐水泥中碳酸钙掺量为10%时,其抗侵蚀系数为1.16,硅酸盐水泥中碳酸钙掺量为15%时,其抗侵蚀系数达到1.34,抗硫酸盐侵蚀能力最强.硅酸盐水泥和硫铝酸盐水泥中掺入羟基磷灰石时,其水化放热量比掺碳酸钙和掺贝壳的水化放热量低,且在硅酸盐水泥中掺入混合材料后,水泥的水化放热量低于硅酸盐的水化放热量,这有利于提高水泥混凝土工程的耐久性.     

复合盐-干湿循环对高强水泥基材料的侵蚀作用研究

采用XRD和SEM等测试手段研究了高强水泥基材料经过复合盐-干湿循环侵蚀后的抗压强度、氯离子渗透性、物相组成和微观结构等组成、结构与性能特征.结果表明:高强水泥基材料经过80次复合盐-干湿循环侵蚀后抗压强度损失率5.4％、抗氯离子渗透深度7.76 mm,材料抗压强度高达92.8 MPa,高强水泥基材料是一种抗复合盐-干湿循环侵蚀性能良好的海工混凝土材料.高强水泥基材料具有良好抗复合盐-干湿循环侵蚀性能的主要原因是材料具有水灰比小、水泥石致密、抗渗性好、初始强度高、能够形成复合盐侵蚀的水化产物少、可供形成干湿循环侵蚀的结构空间小、抵抗侵蚀产物生长的力强等材料组成、结构与性能特征.高强水泥基材料原料中水泥和硅灰用量分别仅有353 kg/m3和44 kg/m3,应用这一材料可以获得显著的技术经济效益.     

防腐阻锈剂对混凝土性能影响试验研究

将防腐阻锈剂按照不同比例等量取代普硅水泥配制混凝土,研究其对混凝土抗压强度、抗硫酸盐侵蚀系数、氯离子渗透系数、腐蚀电量等性能指标的影响,并通过SEM扫描电镜观察混凝土3 d、7 d、28 d的水泥水化产物形貌.研究结果表明:掺入防腐阻锈剂后,混凝土的工作性能、后期力学性能、抗硫酸盐侵蚀性能、氯离子渗透性能、抗氯盐侵蚀性能明显优于基准混凝土;防腐阻锈剂的掺入消耗了水泥中的C3A、水泥水化产生的Ca(OH)2,生成钙矾石和C-S-H凝胶,产生微膨胀效应使混凝土结构更加致密,提高了抗硫酸盐、氯盐侵蚀性能.     

磨细高炉矿渣对海工混凝土抗冻性和氯离子扩散性能的影响

以天然海水为介质研究了掺加磨细矿渣的海工混凝土抗冻性和氯离子扩散性能,通过研究水胶比、矿渣和引气剂掺量等因素对混凝土抗冻性和抗氯离子渗透性能的影响.并与普通混凝土进行对比.结果表明:矿渣虽然能提高混凝土的抗氯离子渗透性能但不能提高混凝土的抗冻性;随水胶比减小,矿渣混凝土的抗冻性和抗氯离子渗透性能同时得到提高;矿渣只有与引气剂共同使用,才能同时有效提高混凝土海水环境中的抗冻性和抗氯离子渗透性.以常用抗冻性和氯离子渗透性指标的比值(R)可以反映海工混凝土的耐久性优劣,电子显微镜分析结果与R的评价结果吻合较好.     

混凝土氯离子渗透性测试方法适用性研究

采用NEL法和色差显示法,对普通水泥混凝土和掺粉煤灰混凝土抗氯离子渗透性能进行比较研究。结果表明：在本试验条件下,NEL法和色差显示法适用于普通水泥混凝土氯离子渗透性能的测定和评价,不适用于掺粉煤灰混凝土氯离子渗透性能的测定和评价。     

海工水泥及其混凝土外加剂的研究现状与发展

海工混凝土因服役环境必须具有高工作性、高耐久性,尤其在抗渗性及抗盐类侵蚀方面。传统的水泥不能满足海洋工程的需要,开发和研制具有优异力学性能和耐久性的新型海工水泥才能够满足海洋工程的需要,这必须从改变水泥组成和水泥颗粒级配入手。另一方面,适用于传统水泥混凝土的外加剂也不一定适合海工混凝土。研制出更加经济环保、性能优良的海工水泥混凝土及其外加剂,对我国海洋工程的建设具有重要的意义。