[發明專利]一種海水攪拌的纖維增強水泥基超高延性混凝土及其制備

在審

• 申請號: 201810072144.6
• 申請日: 2018-01-25
• 公開（公告）號: CN108249854A
• 公開（公告）日: 2018-07-06
• 發明（設計）人: 劉柯柯;余江滔;王義超
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: C04B28/04
• 分類號: C04B28/04;C04B22/00
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 劉燕武

本發明涉及一種海水攪拌的纖維增強水泥基超高延性混凝土及其制備，所述的超高延性混凝土通過以下方法制成：(1)按配方將水泥、砂和粉煤灰加入攪拌機中，干粉攪拌2?3min，充分混合均勻；(2)再繼續加入減水劑和海水，漿體攪拌1?2min；(3)接著加入增稠劑和聚乙烯纖維，充分攪拌2?3min；(4)攪拌結束后，轉移至模具，振搗1?2min成型，養護，脫模，即制得目的產品。與現有技術相比，本發明超高延性混凝土具有強大的拉伸強度和延性，具有良好的微裂縫分布性能和耗能性能，其力學性能與采用淡水制備的超高性能混凝土相比沒有明顯差異，可以實現無鋼筋的混凝土結構建造，適用于海島建設等領域。

技術領域

本發明涉及建筑材料技術領域，尤其是涉及一種海水攪拌的纖維增強水泥基超高延性混凝土及其制備。

背景技術

在未來的幾十年內，我國勢必會大量興建民用及軍用碼頭、海上機場、海上風力發電站、海上燈塔及雷達站、島礁邊防工事等基礎設施，對混凝土的需求巨大。如果采用傳統的鋼筋混凝土進行島礁建設，需要從內陸地區運輸大量的水泥、淡水和砂石，除了影響施工工期，還會大幅地增加建造成本。事實上，海島和沿海地區本身就擁有豐富的海水和海砂資源。如果可以利用海水和海砂配置混凝土，將會極大地降低島礁的建設成本，提高建造效率。然而，使用海水、海砂制備混凝土會帶來耐久性問題。主要的原因是海水、海砂中含有大量的氯化鈉以及各種無機鹽。這些鹽類的存在會造成嚴重的鋼筋銹蝕，導致混凝土使用壽命的降低。

隨著短切纖維增強技術的引入，混凝土逐漸克服了受拉性能差、延性不足的缺點。據報道，鋼纖維混凝土的拉伸延性為0.5％～1.0％，軸向拉伸強度介于3MPa～15MPa；經過特殊設計的聚乙烯醇纖維增強水泥基復合材料(PVA-ECC)的抗拉強度約為3MPa～7MPa，拉伸極限應變約為2％～4％。因此，如果能采用海水制備無鋼筋的UHDCC結構，那么困擾工程界多年的鋼筋銹蝕(混凝土碳化、氯離子侵蝕等)問題也就不治而愈。

發明內容

本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種海水攪拌的纖維增強水泥基超高延性混凝土及其制備，本發明產品具有能保持超高抗拉強度和延性的特點，具備良好的裂縫控制能力、耗能能力及耐久性，是一種可用于無筋建造的建筑材料，所以在海水環境下的鋼筋的銹蝕問題，可以有效避免。本產品旨在解決現有水泥基材料脆性大、裂縫控制能力差和海水環境下鋼筋銹蝕的耐久性差等技術問題。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

一種海水攪拌的纖維增強水泥基超高延性混凝土，包括以下重量份數的組分：水泥900-950份，砂400-450份，粉煤灰400-450份，減水劑2.5-4.5份，增稠劑0.5-1.5份，海水300-350份，聚乙烯纖維10-20份。

優選的，所述的水泥為復合硅酸鹽水泥或者普通硅酸鹽水泥，其28天抗壓強度≥52.5MPa，28天抗折強度≥7.0MPa，比表面積≥300m²/kg。限定水泥的用量，主要是出于超高延性混凝土材料的強度考慮，超出所限定的范圍，會對超高延性混凝土材料的強度有一定的影響。

優選的，所述的砂為超細砂，其規格為70目-110目，最大粒徑不超過0.25mm。限定砂的用量，主要是出于超高延性混凝土材料的強度考慮，超出所限定的范圍，會對超高延性混凝土材料的強度有一定的影響。

優選的，所述的粉煤灰為一級粉煤灰，其比表面積≥700m²/kg，密度為2.6g/cm³。限定粉煤灰的用量，主要是出于超高延性混凝土材料的強度考慮，超出所限定的范圍，會對超高延性混凝土材料的強度有一定的影響。

優選的，所述的海水為普通近海岸海水，其Cl^-含量為10000～20000mg/L，鹽度為20-30‰。限定海水的用量，主要是出于超高延性混凝土材料的強度以及制備工藝考慮，超出所限定的范圍，會對超高延性混凝土材料的強度有一定的影響，海水過多材料強度降低，過少不宜攪拌。