[發(fā)明專利]用于島礁的堿激發(fā)全固廢海水海砂珊瑚混凝土及制備工藝

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• 申請日: 2022-11-16
• 公開（公告）號: CN116217193A
• 公開（公告）日: 2023-06-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 沙飛;卜蒙;楊樹桐;刁玉紅;費(fèi)基堯;閆昱杭;袁佳怡;韓梓和;鄭激
• 申請（專利權(quán)）人: 中國海洋大學(xué)
• 主分類號: C04B28/14
• 分類號: C04B28/14;C04B111/24;C04B111/27
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• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明提供一種用于島礁的堿激發(fā)全固廢海水海砂珊瑚混凝土及其制備工藝，該混凝土由全固廢膠凝成分(礦粉Ⅰ、粉煤灰Ⅰ、礦粉Ⅱ、粉煤灰Ⅱ、赤泥、鋼渣、脫硫石膏、珊瑚粉)、珊瑚骨料、海砂、海水、復(fù)配型堿激發(fā)劑、復(fù)配型絮凝劑及海工性能改性組分組成。本發(fā)明通過優(yōu)化調(diào)控原材料類型及組合、粒徑分布區(qū)間及制備工藝，可大幅提升用于島礁的混凝土材料性能，同時實現(xiàn)了工業(yè)固廢、海水、海砂及珊瑚的就地取材、高效利用，可大大降低島礁砼結(jié)構(gòu)生產(chǎn)成本，符合低碳環(huán)保理念。本發(fā)明所制備的堿激發(fā)全固廢海水海砂混凝土坍落度達(dá)210mm，28d抗壓強(qiáng)度達(dá)60MPa以上，軸向拉壓比達(dá)0.15，性能優(yōu)越，符合工程實際應(yīng)用，尤其適用于島礁及海島混凝土結(jié)構(gòu)工程。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于土木工程材料領(lǐng)域，特別提供一種用于島礁的堿激發(fā)全固廢海水海砂珊瑚混凝土及制備工藝。

背景技術(shù)

隨著工業(yè)化進(jìn)程推進(jìn)，生產(chǎn)活動中會產(chǎn)生各種工業(yè)固廢，如高爐渣、鋼渣、赤泥、有色金屬渣、粉煤灰等。目前對于工業(yè)廢渣的處理方式主要有貯藏、填埋、焚燒、固化等，其中貯藏和填埋會占用過多土地空間資源，且易對土壤造成污染，而固化處理成本較高，消耗大量人工和建材。有大量研究表明，對工業(yè)固廢進(jìn)行綜合利用可使其具備應(yīng)用在建筑材料領(lǐng)域的能力，但是現(xiàn)有技術(shù)較為缺乏將上述工業(yè)固廢協(xié)同作用應(yīng)用于混凝土材料組分及制備工藝中，需要進(jìn)一步發(fā)展。

隨著沿海地區(qū)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，海島工程的建設(shè)日益提上日程，島礁建設(shè)尤其令人關(guān)注。島礁的功能是綜合性的，能服務(wù)于海上搜尋與救助、防災(zāi)減災(zāi)、海洋科研、氣象觀察、環(huán)境保護(hù)以及漁業(yè)等方面。島礁建設(shè)需要大量的混凝土材料作為支撐，因此混凝土的性能對于島礁結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性至關(guān)重要。

島礁結(jié)構(gòu)海洋工程工混凝土需要長期面臨海水的沖刷、浸泡，由于海水中含有高濃度的侵蝕性離子，除了普通混凝土需要的強(qiáng)度和拌合物的和易性等性能要求之外，必須具有良好的抗?jié)B性、抗蝕性。研究顯示，島礁混凝土結(jié)構(gòu)遭到破壞的最主要原因是干濕或凍融作用與侵蝕性環(huán)境的侵蝕耦合作用，海水中大量侵蝕性介質(zhì)向水泥基材料內(nèi)部遷移時與水泥水化產(chǎn)物反應(yīng)生成膨脹性產(chǎn)物，造成嚴(yán)重的耐久性問題，難以達(dá)到設(shè)計的使用壽命。而目前廣泛使用的普通混凝土在面對海洋的高腐蝕性環(huán)境時顯得十分乏力。

目前固廢材料在島礁混凝土結(jié)構(gòu)建設(shè)中已初步有應(yīng)用，但是固廢基材料強(qiáng)度不足、施工性差等問題十分突出，島礁建筑結(jié)構(gòu)服役壽命難以達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。另外，目前廣泛應(yīng)用的海工混凝土對天然河砂、石子、淡水的依賴程度依舊很強(qiáng)，這不僅會對日漸匱乏的自然資源造成破壞，也要承擔(dān)可觀的運(yùn)輸成本。

對膠凝材料的不同成分粒徑分布進(jìn)行優(yōu)化重新調(diào)配，目的在于改善微觀層面的膠凝結(jié)構(gòu)，應(yīng)用于膠凝材料從而提高材料工作性能已在一些研究中證實，并且在工程中進(jìn)行了一定實踐，然而利用此種方法提高混凝土工作性能的技術(shù)還比較少見。

所以若能利用島礁特色材料，發(fā)掘海水、海砂、珊瑚骨料成為骨料架構(gòu)的潛能，再以區(qū)分粒徑的工業(yè)廢渣作為膠凝材料，并用堿激發(fā)劑及其他外加劑、充分激發(fā)其膠凝活性及主要性能，制備島礁海工結(jié)構(gòu)混凝土材料，并且提出一種用于島礁的堿激發(fā)全固廢海水海砂珊瑚混凝土制備工藝，則可高效利用工業(yè)固廢，減少工業(yè)固廢對環(huán)境的污染，大幅減少海島建設(shè)成本，把沿海地區(qū)工程建設(shè)對于傳統(tǒng)原材料的依賴解放出來，提高海工混凝土工作性能，為島礁工程建設(shè)提供參考。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種用于島礁的堿激發(fā)全固廢海水海砂珊瑚混凝土及制備工藝，應(yīng)用生產(chǎn)可大大降低島礁混凝土結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)成本，實現(xiàn)了工業(yè)廢渣的再利用，也有利于減少二氧化碳排放，也能夠解決海島地區(qū)傳統(tǒng)建筑材料稀缺問題，高效利用珊瑚礁、海水、海砂等島礁工程特有材料。

本發(fā)明技術(shù)方案如下：

一種用于島礁的堿激發(fā)全固廢海水海砂珊瑚混凝土，由以下重量份的原材料制成：膠凝成分445-520份、骨料1282-1569份、增強(qiáng)纖維5-8份、海水80-95份、復(fù)配型堿激發(fā)劑160-180份、聚羧酸減水劑4-5份、復(fù)配型絮凝劑40-50份、海工性能改性組分16-25份。