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CN116969704B - 一种适于水泥基材料的高抗氯侵蚀掺合料及其制备方法与应用 - Google Patents

一种适于水泥基材料的高抗氯侵蚀掺合料及其制备方法与应用 Download PDF

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CN116969704B CN202310878558.9A CN202310878558A CN116969704B CN 116969704 B CN116969704 B CN 116969704B CN 202310878558 A CN202310878558 A CN 202310878558A CN 116969704 B CN116969704 B CN 116969704B
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Abstract

本发明公开一种适于水泥基材料的高抗氯侵蚀掺合料及其制备方法与应用。所述掺合料的制备原料包括以下组分：煤矸石20～40重量份、赤泥20～40重量份、钙源20～60重量份、锂渣0～5重量份。所述制备方法包括如下步骤：(1)将粉状的所述煤矸石、赤泥、钙源、锂渣混匀后烘干，得混合料。(2)将所述混合料进行煅烧处理形成熔融液相，然后采用物理急冷的方式对该熔融液相进行冷却，将得到的冷却产物粉磨，即得所述高抗氯侵蚀掺合料。本发明的所述高抗氯侵蚀掺合料能够显著减小水泥基材料中的氯离子扩散系数，固氯效果明显，能够有效延长海洋钢筋混凝土的服役寿命。

Description

一种适于水泥基材料的高抗氯侵蚀掺合料及其制备方法与 应用
技术领域
本发明涉及水泥基材料技术领域，具体涉及一种适于水泥基材料的高抗氯侵蚀掺合料及其制备方法与应用。
背景技术
公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
海洋水泥基材料中含有较多的游离氯离子容易引发钢筋锈蚀，致使混凝土结构破坏。为了应对氯离子造成的钢筋锈蚀问题，目前常用的方法包括在水泥材料中加入辅助性胶凝材料来提高水泥基材料的氯离子固化能力，但由于辅助性胶凝材料含有的惰性成分较高，且会消耗大量水泥水化产生的氢氧化钙，这种方式使水泥基材料的固氯能力较为有限。
另外，水泥基材料本身具有一定的氯离子固化能力，其主要通过熟料中的铝相及其水化形成的Friedel盐实现氯离子的固化。然而，硅酸盐水泥仅靠其自身水化进行氯离子的固化远远难以克服钢筋锈蚀的问题。因此，为了提升海工混凝土服役的稳定性，进一步提高水泥基材料的氯离子固化能力具有重要的现实需求。
发明内容
鉴于此，本发明提供一种适于水泥基材料的高抗氯侵蚀掺合料及其制备方法与应用。该掺合料能够显著减小水泥基材料中的氯离子扩散系数，固氯效果明显。为实现上述目的，本发明公开如下所述的技术方案。
第一方面，本发明提供一种适于水泥基材料的高抗氯侵蚀掺合料，其制备原料包括以下组分：煤矸石20～40重量份、赤泥20～40重量份、钙源15～60重量份、锂渣0～5重量份。
进一步地，所述煤矸石的比表面积为300～400m2/kg。在本发明中，所述煤矸石的作用包括：首先，提供高抗氯侵蚀水泥掺合料中所必需的硅/铝组分；其次，煤矸石中微量的镁和硫元素具有良好的助熔效果，有利于高温熔融液相的产生，并有助于煤矸石中的硅/铝与赤泥等原材料形成固溶体矿物，从而改善掺合料的活性和抗氯效果。这是因为所述固溶体矿物中的微量元素(如Na、Mg、Fe等，即形成了高活性固溶体矿物)可以促进固溶体的水化，一方面加快水泥基浆体的水化进程，从水化的角度加快固氯，第二方面形成有利于固氯的水化产物如F盐及C-(A)-S-H等，达到高效固氯的效果。
进一步地，所述钙源包括：碳酸钙、石灰石、大理石、贝壳、氧化钙等中的至少一种。可选地，所述钙源的比表面积为200～300m2/kg。在本发明中，所述钙源的作用包括：(1)为掺合料体系提供钙源，有利于掺入水泥后强度的发展。(2)在高温熔融下固化赤泥中的碱，并减弱碱导致掺合料体系所产生的安定性不良等不利影响。
进一步地，所述赤泥包括拜耳法赤泥、联合法赤泥、烧结法赤泥中的任意一种。本发明利用赤泥中碱性组分降低上述原料在煅烧过程中形成液相的温度，在降低能耗的同时，还能够大幅提高煤矸石的活性。
进一步地，所述锂渣为0.5～5重量份。可选地，所述锂渣的比表面积为300～400m2/kg。在本发明中，所述锂渣的作用包括其组成中的Li元素具有较好的助熔效果，从而协同赤泥中的碱金属元素降低煅烧温度，其次由于锂渣含有较高含量的S元素，其具有良好的对微量元素的固溶能力，一方面利用硫元素对微量元素的固溶能力克服了本发明的上述掺合料原料制备的掺合料中的固溶体矿物对微量元素的固溶能力不足的问题，另一方面形成的硫化物熔点温度较高，不易挥发，从而有助于维持固溶体矿物的晶体结构的稳定性，这有利于使在急冷环境中的掺合料中的固溶体矿物的保留，而含有更多微量元素的所述固溶体矿物(即高活性固溶体矿物)可以促进固溶体的水化，一者加快水泥基浆体的水化进程，从水化的角度加快固氯，二者形成有利于固氯的水化产物如F盐及C-(A)-S-H等，达到高效固氯的效果。从而显著提高掺合料的活性，增强水泥基材料的抗氯性能。
进一步地，所述赤泥的比表面积为150～400m2/kg。在本发明中，赤泥中的碱含量过高会导致掺合料中的游离碱增多。
第二方面，本发明公开一种适于水泥基材料的高抗氯侵蚀掺合料的制备方法，包括如下步骤：
(1)将粉状的所述煤矸石、赤泥、钙源、锂渣混匀后烘干，得混合料。
(2)将所述混合料进行煅烧处理形成熔融液相，然后采用物理急冷的方式对该熔融液相进行冷却，将得到的冷却产物粉磨，即得所述高抗氯侵蚀掺合料。
进一步地，步骤(1)中，所述烘干温度为70～110℃，烘干时间为0.5～2h。
进一步地，步骤(1)中，所述的混合料中氧化铝与碱质量比在3.50～4.63之间，所述碱含量计算公式为：碱含量＝Na2O+0.658K2O，即Na2O的质量分数加上0.658倍的K2O的质量分数。
进一步地，步骤(2)中，所述煅烧的温度为1100～1400℃，煅烧时间为0.5～2h。在此过程中，所述煤矸石、赤泥、钙源、锂渣熔化形成熔融液相，同时，赤泥中的碱及其他微量元素以掺杂的方式进入矿物形成固溶体，掺合料与胶凝材料复合加水开始水化进程时，碱及其他微量元素由于液相以至于被包裹在矿物中，与矿物一同水化并缓慢释放，从而达到了减弱碱对水泥强度产生不利影响的效果。
进一步地，步骤(2)中，所述冷却的方式包括风冷、水冷、液氮冷却等中的任意一种。通过物理急冷的方式使所述熔融液相迅速冷却，有利于提高掺合料的质量以及改善易磨性。
进一步地，步骤(2)中，所述高抗氯侵蚀掺合料的比表面积为350～500m2/kg。
第三方面，本发明公开所述适于水泥基材料的高抗氯侵蚀掺合料在水泥或混凝土中的应用。可选地，所述高抗氯侵蚀掺合料在水泥或混凝土中的掺加比例范围为所述水泥或混凝土质量的10～50％。
相较于现有技术，本发明至少具有以下方面的有益效果：
(1)煤矸石作为采煤行业的一种伴生固体废物，其产量巨大，且煤矸石含有较高含量的硫化物会逸出污染大气以及水体。赤泥作为炼铝行业的副产品，由于赤泥中含有较高的碱且活性较低，会导致环境污染且难以利用。本发明用以煤矸石、赤泥、钙源、锂渣为原料，将其制备为高抗侵蚀水泥辅助掺合料，该掺合料能够显著减小水泥基材料中的氯离子扩散系数，固氯效果明显，能够有效延长海洋钢筋混凝土的服役寿命。其原因在于：煤矸石与赤泥经过高温活化，在急冷的条件下由液相转变为含有固溶了微量元素形成的高活性矿物的掺合料，其经粉磨掺入水泥中后固化氯离子形成F盐，以及形成具有密实水泥浆体结构的凝胶相，从而达到对氯离子进行固化及阻滞游离氯离子扩散的效果。
(2)本发明的高抗氯侵蚀掺合料引入水泥基材中后不会对水泥基材料体系造成体积安定性不良，因为该高抗氯侵蚀掺合料进入水泥中后进行水化反应生成AFm相以及C-A-S-H凝胶相，其不仅不会对水泥基材料体系的体积安定性造成不利影响，反而能够显著减小水泥基材料中的氯离子扩散系数，提高水泥基材料抵抗氯离子侵蚀的能力。
(3)本发明的高抗氯侵蚀掺合料引入水泥后可以参与水泥的水化过程，具体对水泥的高替代性，且对水泥的强度与力学性能的增长具有较好的帮助。原因在于：赤泥中的碱由钙源在高温均一液相下生成的硅酸盐矿物与铝酸盐矿物所吸收，经煅烧结束后物理急冷没迅速包裹在矿物中，在参与水泥水化过程中，其跟随硅酸盐矿物与铝酸盐矿物一同水化，并缓慢释放碱金属离子，从而对水泥的强度性能影响较小，且由于AFm相以及C-A-S-H凝胶相的出现，对水泥浆体的力学性能的提升具有较好的帮助。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。以下，结合附图来详细说明本发明的实施方案，其中：
图1是下列实施例1的煅烧后还未破碎的高抗氯侵蚀掺合料的效果图。
图2是下列实施例1制备的高抗氯侵蚀掺合料的XRD图。
具体实施方式
下面结合具体实施例进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件或按照制造厂商所建议的条件。
除非另行定义，文中所使用的所有专业与科学用语与本领域熟练人员所熟悉的意义相同。本发明所使用的试剂或原料均可通过常规途径购买获得，如无特殊说明，本发明所使用的试剂或原料均按照本领域常规方式使用或者按照产品说明书使用。此外，任何与所记载内容相似或均等的方法及材料皆可应用于本发明方法中。
另外，下列实施例与材料仅作示范之用，并非对本发明技术方案的限定。例如，下列列举的所述煤矸石、赤泥的主要化学成分仅作为示例，而非明示或暗示本发明高抗氯侵蚀掺合料的制备仅限于下列组分的煤矸石、赤泥。
下述实施例采用煤矸石、拜耳法赤泥的主要化学成分如下表所示。
表1煤矸石中的主要化学成分
表2拜耳法赤泥中的主要化学成分
实施例1
一种适于水泥基材料的高抗氯侵蚀掺合料的制备方法，包括如下步骤：
(1)准备以下重量份的原料：煤矸石粉20份、拜耳法赤泥粉20份、石灰石粉55份、锂渣5份。其中：所述述煤矸石粉的比表面积为360m2/kg；所述拜耳法赤泥粉的比表面积为290m2/kg；所述石灰石粉的比表面积为240m2/kg；所述锂渣的比表面积为400m2/kg。
(2)将所述煤矸石粉、拜耳法赤泥粉、石灰石粉、锂渣按比例混合后进行粉磨，然后将得到的混合物置于烘箱中并在100℃温度下烘干1h时间，得混合料，其中氧化铝与碱之比为4.32。
(3)在所述混合料中加入其质量7％的水搅拌10min形成浆料，将其加入模具在压制成直径为60mm，厚度8mm的圆形试验饼。将圆形试饼放入烘箱中干燥6h，然后在箱式高温炉中煅烧：先以5℃/min的加热速率升温至1000℃，再以3℃/min的加热速率升温至1200℃，并保持温度0.5h形成熔融液相，然后采用风冷的方式将该熔融液相冷却至室温，将得到的冷却产物(如图1所示)破碎后粉磨至比表面积为350m2/kg，即得高抗氯侵蚀掺合料。
对本实施例制备的所述高抗氯侵蚀掺合料进行XRD表征，结果如图2所示，可以看出所制得掺合料XRD图谱峰型尖锐，说明矿物形成良好，其主要矿物为钙黄长石，钙钛矿，硅酸二钙。还可以看出三种矿物皆发生离子取代，钙黄长石结构中含有Na、Mg及Fe等元素，钙钛矿结构中被Fe和Si发生部分取代，而硅酸二钙中仅有部分Na取代，取代元素活化了矿物，使掺合料的活性更高，从而有助于掺入水泥中加速水泥水化进程，并减弱碱等微量元素对水泥浆体产生的不利影响。
将本实施例制备的所述高抗氯侵蚀掺合料掺入到硅酸盐水泥(P·I 52.5)中，按照水灰比0.5制备成试件养护28天后，按照JC/T 1086-2008执行标准测试所述试件的氯离子扩散系数，结果如表1所示。其中：所述REF1表示不加入掺合料的基准组，CR1、CR5分别代表掺入量为水泥质量的所述高抗氯侵蚀掺合料的10wt.％、50wt.％实验组。可以看出，相对于未掺加所述高抗氯侵蚀掺合料的REF1试件，掺加了所述高抗氯侵蚀掺合料的CR1、CR5试件的氯离子扩散系数的分别下降了31.6％、55.1％，CR1、CR5试件的抗氯离子侵蚀能力得到了显著提升。
表1
组别 REF1 CR1 CR5
氯离子扩散系数(10-12m2/s) 3.72 2.71 1.67
实施例2
一种适于水泥基材料的高抗氯侵蚀掺合料的制备方法，包括如下步骤：
(1)准备以下重量份的原料：煤矸石粉30份、拜耳法赤泥粉30份、碳酸钙粉35份、锂渣5份。其中：所述述煤矸石粉的比表面积为400m2/kg；所述拜耳法赤泥粉的比表面积为300m2/kg；所述碳酸钙的比表面积为300m2/kg；所述锂渣的比表面积为300m2/kg。
(2)将所述煤矸石粉、拜耳法赤泥粉、碳酸钙粉、锂渣按比例混合后进行粉磨，然后将得到的混合物置于烘箱中并在70℃温度下烘干2h时间，得混合料，其中氧化铝与碱之比为4.49。
(3)在所述混合料中加入其质量7％的水搅拌10min形成浆料，将其加入模具在压制成直径为60mm，厚度8mm的圆形试验饼。将圆形试饼放入烘箱中干燥6h，然后在箱式高温炉中煅烧：先以5℃/min的加热速率升温至1000℃，再以3℃/min的加热速率升温至1100℃，并保持温度2h形成熔融液相，然后采用风冷的方式将该熔融液相冷却至室温，将得到的冷却产物破碎后粉磨至比表面积为350m2/kg，即得高抗氯侵蚀掺合料。
将本实施例制备的所述高抗氯侵蚀掺合料掺入到硅酸盐水泥(P·I 52.5)中，按照水灰比0.5制备成试件养护28天后，按照JC/T 1086-2008执行标准测试所述试件的氯离子扩散系数，结果如表2所示。其中：所述REF1表示不加入掺合料的基准组，CR1、CR5分别代表掺入量为水泥质量的所述高抗氯侵蚀掺合料的10wt.％、50wt.％实验组。可以看出，相对于未掺加所述高抗氯侵蚀掺合料的REF1试件，掺加了所述高抗氯侵蚀掺合料的CR1、CR5试件的氯离子扩散系数的分别下降了35.7％、50.3％，CR1、CR5试件的抗氯离子侵蚀能力得到了显著提升。
表2
组别 REF1 CR1 CR5
氯离子扩散系数(10-12m2/s) 3.72 2.39 1.85
实施例3
一种适于水泥基材料的高抗氯侵蚀掺合料的制备方法，包括如下步骤：
(1)准备以下重量份的原料：煤矸石粉40份、拜耳法赤泥粉40份、氧化钙粉15份、锂渣5份。其中：所述述煤矸石粉的比表面积为300m2/kg；所述拜耳法赤泥粉的比表面积为400m2/kg；所述氧化钙粉的比表面积为250m2/kg；所述锂渣的比表面积为380m2/kg。
(2)将所述煤矸石粉、拜耳法赤泥粉、氧化钙粉、锂渣按比例混合后进行粉磨，然后将得到的混合物置于烘箱中并在110℃温度下烘干0.5h时间，得混合料，其中氧化铝与碱之比为4.34。
(3)在所述混合料中加入其质量7％的水搅拌10min形成浆料，将其加入模具在压制成直径为60mm，厚度8mm的圆形试验饼。将圆形试饼放入烘箱中干燥6h，然后在箱式高温炉中煅烧：先以5℃/min的加热速率升温至1000℃，再以3℃/min的加热速率升温至1100℃，并保持温度1.0h形成熔融液相，然后采用风冷的方式将该熔融液相冷却至室温，将得到的冷却产物破碎后粉磨至比表面积为350m2/kg，即得高抗氯侵蚀掺合料。
将本实施例制备的所述高抗氯侵蚀掺合料掺入到硅酸盐水泥(P·I 52.5)中，按照水灰比0.5制备成试件养护28天后，按照JC/T 1086-2008执行标准测试所述试件的氯离子扩散系数，结果如表3所示。其中：所述REF1表示不加入掺合料的基准组，CR1、CR5分别代表掺入量为水泥质量的所述高抗氯侵蚀掺合料的10wt.％、50wt.％实验组。可以看出，相对于未掺加所述高抗氯侵蚀掺合料的REF1试件，掺加了所述高抗氯侵蚀掺合料的CR1、CR5试件的氯离子扩散系数的分别下降了41.1％、53.5％，CR1、CR5试件的抗氯离子侵蚀能力得到了显著提升。
表3
组别 REF1 CR1 CR5
氯离子扩散系数(10-12m2/s) 3.72 2.19 1.73
实施例4
一种适于水泥基材料的高抗氯侵蚀掺合料的制备方法，包括如下步骤：
(1)准备以下重量份的原料：煤矸石粉40份、拜耳法赤泥粉40份、贝壳粉60份、锂渣4份。其中：所述述煤矸石粉的比表面积为330m2/kg；所述拜耳法赤泥粉的比表面积为150m2/kg；所述贝壳粉的比表面积为200m2/kg；所述锂渣的比表面积为390m2/kg。
(2)将所述煤矸石粉、拜耳法赤泥粉、贝壳粉、锂渣按比例混合后进行粉磨，然后将得到的混合物置于烘箱中并在90℃温度下烘干1.5h时间，得混合料，其中氧化铝与碱之比为4.63。
(3)在所述混合料中加入其质量7％的水搅拌10min形成浆料，将其加入模具在压制成直径为60mm，厚度8mm的圆形试验饼。将圆形试饼放入烘箱中干燥6h，然后在箱式高温炉中煅烧：先以5℃/min的加热速率升温至1000℃，再以5℃/min的加热速率升温至1400℃，并保持温度0.5h形成熔融液相，然后采用水冷的方式将该熔融液相冷却至室温，将得到的冷却产物破碎后粉磨至比表面积为500m2/kg，即得高抗氯侵蚀掺合料。
将本实施例制备的所述高抗氯侵蚀掺合料掺入到硅酸盐水泥(P·I 52.5)中，按照水灰比0.5制备成试件养护28天后，按照JC/T 1086-2008执行标准测试所述试件的氯离子扩散系数，结果如表4所示。其中：所述REF1表示不加入掺合料的基准组，CR1、CR5分别代表掺入量为水泥质量的所述高抗氯侵蚀掺合料的10wt.％、50wt.％实验组。可以看出，相对于未掺加所述高抗氯侵蚀掺合料的REF1试件，掺加了所述高抗氯侵蚀掺合料的CR1、CR5试件的氯离子扩散系数的分别下降了32.5％、49.2％，CR1、CR5试件的抗氯离子侵蚀能力得到了显著提升。
表4
组别 REF1 CR1 CR5
氯离子扩散系数(10-12m2/s) 3.72 2.51 1.89
实施例5
一种适于水泥基材料的高抗氯侵蚀掺合料的制备方法，包括如下步骤：
(1)准备以下重量份的原料：煤矸石粉20份、拜耳法赤泥粉40份、碳酸钙粉35份、锂渣5份。其中：所述述煤矸石粉的比表面积为400m2/kg；所述拜耳法赤泥粉的比表面积为300m2/kg；所述碳酸钙的比表面积为300m2/kg；所述锂渣的比表面积为300m2/kg。
(2)将所述煤矸石粉、拜耳法赤泥粉、碳酸钙粉、锂渣按比例混合后进行粉磨，然后将得到的混合物置于烘箱中并在70℃温度下烘干2h时间，得混合料，其中氧化铝与碱之比为3.50。
(3)在所述混合料中加入其质量7％的水搅拌10min形成浆料，将其加入模具在压制成直径为60mm，厚度8mm的圆形试验饼。将圆形试饼放入烘箱中干燥6h，然后在箱式高温炉中煅烧：先以5℃/min的加热速率升温至1000℃，再以3℃/min的加热速率升温至1100℃，并保持温度2h形成熔融液相，然后采用风冷的方式将该熔融液相冷却至室温，将得到的冷却产物破碎后粉磨至比表面积为350m2/kg，即得高抗氯侵蚀掺合料。
将本实施例制备的所述高抗氯侵蚀掺合料掺入到硅酸盐水泥(P·I 52.5)中，按照水灰比0.5制备成试件养护28天后，按照JC/T 1086-2008执行标准测试所述试件的氯离子扩散系数，结果如表5所示。其中：所述REF1表示不加入掺合料的基准组，CR1、CR5分别代表掺入量为水泥质量的所述高抗氯侵蚀掺合料的10wt.％、50wt.％实验组。可以看出，相对于未掺加所述高抗氯侵蚀掺合料的REF1试件，掺加了所述高抗氯侵蚀掺合料的CR1、CR5试件的氯离子扩散系数的分别下降了20.4％、34.4％，CR1、CR5试件的抗氯离子侵蚀能力得到了显著提升。
表5
组别 REF1 CR1 CR5
氯离子扩散系数(10-12m2/s) 3.72 2.96 2.44
实施例6
一种适于水泥基材料的高抗氯侵蚀掺合料的制备方法，同上述实施例1，区别在于：所述原料由煤矸石粉、拜耳法赤泥粉和石灰石粉组成，即不含有锂渣。
将本实施例制备的所述高抗氯侵蚀掺合料掺入到硅酸盐水泥(P·I 52.5)中，按照水灰比0.5制备成试件养护28天后，按照JC/T 1086-2008执行标准测试所述试件的氯离子扩散系数，结果如表6所示。其中：所述REF1表示不加入掺合料的基准组，CR1、CR5分别代表掺入量为水泥质量的所述高抗氯侵蚀掺合料的10wt.％、50wt.％实验组。可以看出，相对于未掺加所述高抗氯侵蚀掺合料的REF1试件，掺加了所述高抗氯侵蚀掺合料的CR1、CR5试件的氯离子扩散系数的分别下降了15.9％、27.7％。虽然本实施例的CR1、CR5试件的抗氯离子侵蚀能力得到了提升，但相比于实施例1的CR1、CR5试件的抗氯离子侵蚀能力仍然出现了大幅度的下降。
表6
组别 REF1 CR1 CR5
氯离子扩散系数(10-12m2/s) 3.72 3.13 2.69
实施例7
一种适于水泥基材料的高抗氯侵蚀掺合料的制备方法，同上述实施例2，区别在于：所述原料由煤矸石粉、碳酸钙粉和锂渣组成，即不含有拜耳法赤泥粉。
将本实施例制备的高抗氯侵蚀掺合料掺入到硅酸盐水泥(P·I 52.5)中，按照水灰比0.5制备成试件养护28天后，按照JC/T 1086-2008执行标准测试所述试件的氯离子扩散系数，结果如表7所示。其中：所述REF1表示不加入掺合料的基准组，CR1、CR5分别代表掺入量为水泥质量的所述高抗氯侵蚀掺合料的10wt.％、50wt.％实验组。可以看出，相对于未掺加所述高抗氯侵蚀掺合料的REF1试件，掺加了所述高抗氯侵蚀掺合料的CR1、CR5试件的氯离子扩散系数的分别下降了9.7％、20.9％。虽然本实施例的CR1、CR5试件的抗氯离子侵蚀能力得到了提升，但相比于实施例2的CR1、CR5试件的抗氯离子侵蚀能力仍然出现了大幅度的下降。
表7
组别 REF1 CR1 CR5
氯离子扩散系数(10-12m2/s) 3.72 3.36 2.94
实施例8
一种适于水泥基材料的高抗氯侵蚀掺合料的制备方法，同上述实施例3，区别在于：所述原料由煤矸石粉、拜耳法赤泥粉和锂渣组成，即不含有氧化钙粉。
将本实施例制备的高抗氯侵蚀掺合料掺入到硅酸盐水泥(P·I 52.5)中，按照水灰比0.5制备成试件养护28天后，按照JC/T 1086-2008执行标准测试所述试件的氯离子扩散系数，结果如表8所示。其中：所述REF1表示不加入掺合料的基准组，CR1、CR5分别代表掺入量为水泥质量的所述高抗氯侵蚀掺合料的10wt.％、50wt.％实验组。可以看出，相对于未掺加所述高抗氯侵蚀掺合料的REF1试件，掺加了所述高抗氯侵蚀掺合料的CR1、CR5试件的氯离子扩散系数的分别下降了13.7％、25.5％。虽然本实施例的CR1、CR5试件的抗氯离子侵蚀能力得到了提升，但相比于实施例3的CR1、CR5试件的抗氯离子侵蚀能力仍然出现了大幅度的下降。
表8
组别 REF1 CR1 CR5
氯离子扩散系数(10-12m2/s) 3.72 3.21 2.77
实施例9
一种适于水泥基材料的高抗氯侵蚀掺合料的制备方法，同上述实施例4，区别在于：所述原料由拜耳法赤泥粉、贝壳粉和锂渣组成，即不含有煤矸石粉。
将本实施例制备的高抗氯侵蚀掺合料掺入到硅酸盐水泥(P·I 52.5)中，按照水灰比0.5制备成试件养护28天后，按照JC/T 1086-2008执行标准测试所述试件的氯离子扩散系数，结果如表9所示。其中：所述REF1表示不加入掺合料的基准组，CR1、CR5分别代表掺入量为水泥质量的所述高抗氯侵蚀掺合料的10wt.％、50wt.％实验组。可以看出，相对于未掺加所述高抗氯侵蚀掺合料的REF1试件，掺加了所述高抗氯侵蚀掺合料的CR1、CR5试件的氯离子扩散系数的分别下降了4.03％、13.4％。虽然本实施例的CR1、CR5试件的抗氯离子侵蚀能力得到了提升，但相比于实施例4的CR1、CR5试件的抗氯离子侵蚀能力仍然出现了大幅度的下降。
表9
组别 REF1 CR1 CR5
氯离子扩散系数(10-12m2/s) 3.72 3.57 3.22
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修复，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修复、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (13)

1.一种适于水泥基材料的高抗氯侵蚀掺合料，其特征在于，制备该掺合料的原料包括以下组分：煤矸石20～40重量份、赤泥20～40重量份、钙源15～60重量份、锂渣0.5～5重量份；
所述掺合料采用如下方法制备：
(1)将粉状的所述煤矸石、赤泥、钙源、锂渣混匀后烘干，得混合料；
(2)将所述混合料进行煅烧处理形成熔融液相，然后采用物理急冷的方式对该熔融液相进行冷却，将得到的冷却产物粉磨，即得所述高抗氯侵蚀掺合料；所述煅烧的温度为1100～1400℃，煅烧时间为0.5～2h。
2.根据权利要求1所述的适于水泥基材料的高抗氯侵蚀掺合料，其特征在于，所述锂渣的比表面积为300～400m2/kg。
3.根据权利要求1所述的适于水泥基材料的高抗氯侵蚀掺合料，其特征在于，所述煤矸石的比表面积为300～400m2/kg。
4.根据权利要求1所述的适于水泥基材料的高抗氯侵蚀掺合料，其特征在于，所述赤泥包括拜耳法赤泥、联合法赤泥、烧结法赤泥中任意一种。
5.根据权利要求1所述的适于水泥基材料的高抗氯侵蚀掺合料，其特征在于，所述赤泥的比表面积为150～400m2/kg。
6.根据权利要求1所述的适于水泥基材料的高抗氯侵蚀掺合料，其特征在于，所述钙源包括：碳酸钙、石灰石、大理石、贝壳、氧化钙中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的适于水泥基材料的高抗氯侵蚀掺合料，其特征在于，所述钙源的比表面积为200～300m2/kg。
8.根据权利要求1所述的适于水泥基材料的高抗氯侵蚀掺合料，其特征在于，步骤(1)中，所述烘干温度为60～110℃，烘干时间为4～8h。
9.根据权利要求1所述的适于水泥基材料的高抗氯侵蚀掺合料，其特征在于，步骤(1)中，所述的混合料中氧化铝与碱之比在3.50～4.63之间。
10.根据权利要求1所述的适于水泥基材料的高抗氯侵蚀掺合料，其特征在于，步骤(2)中，所述冷却的方式包括风冷、水冷、液氮冷却中的任意一种。
11.根据权利要求1-10任一项所述的适于水泥基材料的高抗氯侵蚀掺合料，其特征在于，步骤(2)中，所述高抗氯侵蚀掺合料的比表面积为350～500m2/kg。
12.权利要求1-11任一项所述的适于水泥基材料的高抗氯侵蚀掺合料在水泥或混凝土中的应用。
13.根据权利要求12所述的应用，其特征在于，所述高抗氯侵蚀掺合料在水泥或混凝土中的掺加比例范围为所述水泥或混凝土质量的10～50％。
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