本发明属于水泥制备技术领域，具体涉及一种低热耐腐蚀硅酸盐水泥及其制备方法。
背景技术：
随着材料科学与建筑技术的发展，混凝土技术进入了高科技时代，混凝土的设计观念由简单的强度标号设计发展到强调结构耐久性设计。1990年美国nist及aci大会首次提出了高性能混凝土(highperformanceconcrete，简称hpc)的理论。根据此理论，高性能混凝土应具有高工作性、高强度及高耐久性三大技术特征。为达到这一目的，必须从原材料的正确选择、工艺参数的最优匹配及施工工艺的合理运用全面进行严格控制。其中，水泥作为混凝土的主要胶凝材料，其性能的优劣对混凝土的性能至关重要。对于通用的硅酸盐水泥，由于含有大量的高钙矿物c3s和较多的c3a，对混凝土安全性的进一步改善存在着一些难以克服的缺点：如混凝土坍落度损失快、施工性能差；水化热高，混凝土体积较大时易产生温差裂缝；干缩值高，易产生干缩裂缝；水泥水化产物中具有二次反应能力的ca(oh)2含量较高，抗化学侵蚀能力差等。以高贝利特熟料及相应调凝组分等配制的低热硅酸盐水泥，正是为实现混凝土的高性能化而开发的新型高性能水泥
低热硅酸盐水泥具有比普通硅酸盐水泥、中热水泥更低的水化热、低干缩率和高耐久性，配制的混凝土干缩小，抗折强度高，绝热温升比中热水泥混凝土低5～10℃，综合抗裂性能远优于通用水泥混凝土。但由于其矿物组成的特点，现有的低热硅酸盐水泥存在早期强度不足，耐腐蚀性不足等问题。
技术实现要素：
针对现有技术中的上述不足，本发明提供一种低热耐腐蚀硅酸盐水泥及其制备方法，可有效解决现有的粉煤灰硅酸盐水泥存在的早期强度不足的问题。
为实现上述目的，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种低热耐腐蚀硅酸盐水泥，包括以下重量份的组分：
硅酸钙水泥熟料60～70份、石膏5～10份、膨润土5～10份、粉煤灰5～10份、矿渣10～15份、矿化剂1～5份、硅砂5～10份，以及碳纳米管0.1～1份。
进一步地，包括以下重量份的组分：
硅酸钙水泥熟料65份、石膏5份、膨润土5份、粉煤灰5份、矿渣10份、硅砂5份，以及碳纳米管0.8份。
进一步地，矿渣为的粒径为1～15μm。
进一步地，矿化剂为so3、p2o5、caf2中的至少一种。
进一步地，石膏为天然石膏或脱硫石膏。
一种上述低热耐腐蚀硅酸盐水泥的制备方法，包括以下步骤：
(1)按配方将硅酸钙水泥熟料、石膏、硅砂、矿化剂混合后粉磨，然后加入膨润土、粉煤灰、矿渣、碳纳米管，继续粉磨；
(2)将步骤(1)所得产物与水搅拌混合，水灰比为0.3～0.5，然后于25～30℃，0.1～1.0mpa，二氧化碳气体流速为10～30sccm的环境中碳化10～15h即可。
进一步地，碳化温度为30℃，压力为0.5mpa，气体流速为18sccm。
本发明的有益效果为：
1、水泥呈碱性环境，能够起到激活粉煤灰活性的作用，从而发生火山灰反应生产水化凝胶产物，以提升制备得到的水泥的强度。于此同时，还在配方中添加了钙基膨润土，钙基膨润土由于具有很好的分散性，可以填充至水泥制备过程中产生的缝隙中，使水泥浆体更加密实，同时，其还能加速二次水化的进程，进一步的加速的氢氧化钙的消耗，降低浆体中氢氧化钙的含量。
2、粉煤灰颗粒表面含有铝硅酸玻璃体，其在碱性环境会被腐蚀，使得粉煤灰颗粒表面产生孔洞，能够作为矿渣等成分的载体，在其发生火山灰反应的同时，可以填充至水泥浆体的缝隙中。另外，膨润土在水泥浆体中分散时同样呈碱性，可以进一步的激活粉煤灰，并促进腐蚀其表面的铝硅酸玻璃体，同时，膨润土本身也是呈多层的网状结构，具有很好的吸附性能，能够吸附一定的矿渣等成分，与其一同填充至水泥浆体缝隙中，改善水泥浆体的前期强度。
3、碳纳米管具有纳米级的直径和长度，能够填充至粉煤灰中，以粉煤灰作为载体，并且，部分碳纳米管也能够直接填充至水泥浆体的微孔中，提升水泥浆体的密实度，从而改善水泥浆体的前期强度，抵抗外界侵蚀性离子的渗入。与此同时，碳纳米管本身具有优异的力学性能和很好的韧性，当水泥浆体在外界离子的侵蚀下产生膨胀性破坏时，其能够有效的阻碍裂缝的产生，进一步的增强水泥的抗腐蚀性。
4、钙基膨润土自身具有很好的分散性，在制备过程中其能够有效的分散至水泥浆体的缝隙中，水泥的侵蚀也是经由浆体中存在的微小缝隙进入的，而膨润土自身也具有很好的吸附性能，当侵蚀离子经由缝隙进入浆体中时，膨润土能够吸附一定的侵蚀离子，从而有效的增强水泥浆体的耐腐蚀性能。
5、本申请还进行了碳化处理，在碳化过程中，基体能够吸收二氧化碳，生成碳酸钙和二氧化硅凝胶，能够进一步的有效改善水泥的前期强度。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。
实施例1
一种低热耐腐蚀硅酸盐水泥，包括以下重量份的组分：
硅酸钙水泥熟料65份、石膏5份、钙基膨润土5份、粉煤灰5份、矿渣10份、p2o52份、硅砂5份，以及碳纳米管0.8份。
上述水泥的制备方法，包括以下步骤：
(1)按配方将硅酸钙水泥熟料、天然石膏、硅砂、p2o5混合后粉磨，然后加入钙基膨润土、粉煤灰、矿渣、碳纳米管，继续粉磨；
(2)将步骤(1)所得产物与水搅拌混合，水灰比为0.3，然后于30℃，0.6mpa，二氧化碳气体流速为18sccm的环境中碳化10h即可。
实施例2
一种低热耐腐蚀硅酸盐水泥，包括以下重量份的组分：
硅酸钙水泥熟料70份、天然石膏10份、钙基膨润土10份、粉煤灰10份、矿渣15份、p2o55份、硅砂10份，以及碳纳米管1份。
上述水泥的制备方法，包括以下步骤：
(1)按配方将硅酸钙水泥熟料、天然石膏、硅砂、p2o5混合后粉磨，然后加入钙基膨润土、粉煤灰、矿渣、碳纳米管，继续粉磨；
(2)将步骤(1)所得产物与水搅拌混合，水灰比为0.5，然后于30℃，1.0mpa，二氧化碳气体流速为30sccm的环境中碳化15h即可。
实施例3
一种低热耐腐蚀硅酸盐水泥，包括以下重量份的组分：
硅酸钙水泥熟料65份、天然石膏5份、钙基膨润土8份、粉煤灰6份、矿渣12份、p2o52份、硅砂6份，以及碳纳米管0.6份。
上述水泥的制备方法，包括以下步骤：
(1)按配方将硅酸钙水泥熟料、天然石膏、硅砂、p2o5混合后粉磨，然后加入钙基膨润土、粉煤灰、矿渣、碳纳米管，继续粉磨；
(2)将步骤(1)所得产物与水搅拌混合，水灰比为0.3，然后于26℃，0.1mpa，二氧化碳气体流速为10sccm的环境中碳化10h即可。
对比例1
与实施例1相比，配方中缺少钙基膨润土和矿渣，其余过程均与实施例1相同。
对比例2
与实施例1相比，配方中缺少碳纳米管和粉煤灰，其余过程均与实施例1相同。
对比例3
与实施例1相比，配方中缺少粉煤灰和矿渣，其余过程均与实施例1相同。
对比例4
与实施例1相比，缺少碳化过程，其余过程均与实施例1相同。
1、分别按照gb/t17671-1999《水泥胶砂强度检验方法(iso法)》和gb/t12959-2008《水泥水化热测定方法》的要求对实施例1～3和对比例1～4制得的水泥进行检测，其结果见表1。
表1水泥性能
2、将实施例1～3和对比例1～4制得的养护28d以后的水泥试件置于浓度为5％的盐酸溶液中浸泡，并测定试件浸泡不同时间后的抗压强度和抗拉强度变化，其结果见表2。
表2水泥耐腐性能
由表1和表2的检测数据可知，本申请制备得到的水泥不仅在前期具有很好的强度，同时也具有很好的耐腐蚀性能。
1.一种低热耐腐蚀硅酸盐水泥，其特征在于，包括以下重量份的组分：
硅酸钙水泥熟料60～70份、石膏5～10份、钙基膨润土5～10份、粉煤灰5～10份、矿渣10～15份、矿化剂1～5份、硅砂5～10份，以及碳纳米管0.1～1份。
2.根据权利要求1所述的低热耐腐蚀硅酸盐水泥，其特征在于，包括以下重量份的组分：
硅酸钙水泥熟料65份、石膏5份、钙基膨润土5份、粉煤灰5份、矿渣10份、矿化剂1～5份、硅砂5份，以及碳纳米管0.8份。
3.根据权利要求1或2所述的低热耐腐蚀硅酸盐水泥，其特征在于，所述矿渣为的粒径为1～15μm。
4.根据权利要求1或2所述的低热耐腐蚀硅酸盐水泥，其特征在于，所述矿化剂为so3、p2o5、caf2中的至少一种。
5.根据权利要求1或2所述的低热耐腐蚀硅酸盐水泥，其特征在于，所述石膏为天然石膏或脱硫石膏。
6.一种权利要求1～5任一项所述的低热耐腐蚀硅酸盐水泥的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)按配方将硅酸钙水泥熟料、石膏、硅砂、矿化剂混合后粉磨，然后加入钙基膨润土、粉煤灰、矿渣、碳纳米管，继续粉磨；
(2)将步骤(1)所得产物与水搅拌混合，水灰比为0.3～0.5，然后于25～30℃，0.1～1.0mpa，二氧化碳气体流速为10～30sccm的环境中碳化10～15h即可。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述碳化温度为30℃，压力为0.5mpa，气体流速为18sccm。
技术总结