[發(fā)明專利]一種海水拌合水下不分散混凝土及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110181907.2
• 申請(qǐng)日: 2021-02-08
• 公開（公告）號(hào): CN112723807B
• 公開（公告）日: 2022-03-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王寶民;韓笑;王萬(wàn)里;韓俊南
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 大連理工大學(xué)
• 主分類號(hào): C04B28/00
• 分類號(hào): C04B28/00
• 代理公司: 大連理工大學(xué)專利中心 21200
• 代理人: 李曉亮

本發(fā)明提供一種海水拌合水下不分散混凝土及其制備方法，屬于混凝土技術(shù)和固廢資源綜合利用領(lǐng)域。包括335～900份粉煤灰，125～300份礦渣，30?50份水玻璃，3?5份氫氧化鈉，1.5～2.0份聚丙烯酰胺，40～60份膨潤(rùn)土，40～100份硅灰，8～10份減水劑，200～500份拌合海水，600～800份砂和900～1100份粗骨料。本發(fā)明制備的水下不分散混凝土將海水作為拌合用水，粉煤灰?礦渣地質(zhì)聚合物代替水泥，并用膨潤(rùn)土代替部分聚丙烯酰胺，在具有良好的抗分散性能、較高的強(qiáng)度、抗氯離子滲透性和耐硫酸鹽侵蝕性能的同時(shí)，充分利用海島優(yōu)勢(shì)，節(jié)約淡水資源，降低生產(chǎn)成本，加快工程建設(shè)以及推動(dòng)固廢資源利用，具有顯著的環(huán)保、經(jīng)濟(jì)及工程應(yīng)用價(jià)值。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于混凝土技術(shù)和固廢資源綜合利用領(lǐng)域，涉及不分散混凝土配合比及技術(shù)的改進(jìn)，提供一種新型海水拌合水下不分散混凝土及其制備方法。

背景技術(shù)

水下不分散混凝土又被稱作水下抗分散混凝土，可定義為“摻入抗分散劑以后具有水下不分散性質(zhì)的混凝土”，不分散即指水下澆筑時(shí)水泥漿不流失骨料，不離析。

水下不分散混凝土在海水環(huán)境應(yīng)用廣泛，目前，水下不分散混凝土耐腐蝕性能研究多采用淡水環(huán)境下成型和養(yǎng)護(hù)。但是在腐蝕環(huán)境中應(yīng)用水下不分散混凝土?xí)r，澆筑和養(yǎng)護(hù)階段都會(huì)面臨腐蝕性離子侵蝕的問題。并且我國(guó)淡水資源稀缺，尤其北方島礁地區(qū)遠(yuǎn)離內(nèi)陸，運(yùn)輸大量的淡水進(jìn)行混凝土拌和時(shí)，成本高且物料在運(yùn)輸過程中易受環(huán)境影響，品質(zhì)難以保障。因此，海洋工程建設(shè)迫切需要能使用海水拌和的建筑材料，以減少運(yùn)輸量，加快工程建設(shè)，降低成本。

傳統(tǒng)的海洋工程主要以水化產(chǎn)物為鈣基化合物的普通水泥混凝土為建筑材料，在海水侵蝕用作下不能長(zhǎng)久穩(wěn)定存在。而地質(zhì)聚合物是由[SiO₄]四面體和[AlO₄]四面體構(gòu)成的非晶體的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、微觀結(jié)構(gòu)致密，具有高強(qiáng)度、高耐久性和高耐海洋腐蝕性的特點(diǎn)，并且該網(wǎng)絡(luò)的—A1—O—Si—或—Si—O—Si—化學(xué)鍵結(jié)合力強(qiáng)，形成的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)十分堅(jiān)固，海水中SO₂、Cl^-和Mg²⁺等離子很難破壞其結(jié)構(gòu)，可以使用海水拌和。

水下不分散混凝土耐久性能主要有抗水滲、抗氯離子滲透、耐硫酸鹽侵蝕等性能。由于海水中有豐富的鹽離子可以參與混凝土的水化進(jìn)程，所以海水中澆筑成型的水下不分散混凝土早期強(qiáng)度高于淡水環(huán)境中的混凝土強(qiáng)度，隨著齡期增加海水中的硫酸根與混凝土反應(yīng)生成越來(lái)越多的的鈣礬石晶體，造成混凝土膨脹開裂，使得海水中的水下不分散混凝土強(qiáng)度越來(lái)越低，并逐漸低于淡水環(huán)境中水下不分散混凝土強(qiáng)度。粉煤灰和礦渣含有豐富的活性物質(zhì)，能和水泥水化產(chǎn)物發(fā)生二次水化反應(yīng)，提高混凝土密實(shí)程度，因此能提高水下不分散混凝土耐硫酸鹽侵蝕性能。同時(shí)，由于水下澆筑時(shí)部分水分進(jìn)入混凝土內(nèi)，造成水下澆筑的混凝土抗水滲透性能弱于陸地成型的不分散混凝土，摻入硅灰可以顯著提高水下不分散混凝土抗氯離子滲透性能。

此外，水下不分散混凝土中絮凝劑中較常用的為聚丙烯酰胺類，但其造價(jià)較高，嚴(yán)重制約了水下不分散混凝土的工程應(yīng)用，有必要開發(fā)出價(jià)格更為低廉的絮凝劑。膨潤(rùn)土與聚丙烯酰胺類復(fù)配，能夠?qū)崿F(xiàn)砂漿的水下抗分散的同時(shí)大大降低生產(chǎn)成本。

因此本發(fā)明以粉煤灰和礦渣為原材料，水玻璃和氫氧化鈉為堿激發(fā)劑制備地質(zhì)聚合物膠凝材料，添加聚丙烯酰胺和膨潤(rùn)土為絮凝劑，以海水作為拌合用水輔以硅灰、砂和石，提供一種新型海水拌合水下不分散混凝土及其制備方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題：現(xiàn)有水下不分散混凝土耐腐蝕性研究不足，水泥生產(chǎn)排放大量CO₂，淡水稀缺，生產(chǎn)成本較高等問題，提供一種新型海水拌合水下不分散混凝土及其制備方法。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

一種海水拌合水下不分散混凝土，所用材料主要包括：粉煤灰、礦渣、激發(fā)劑(水玻璃和氫氧化鈉)、硅灰、絮凝劑(聚丙烯酰胺和膨潤(rùn)土)、減水劑、細(xì)骨料、粗骨料和拌合水。