一种利用高石粉含量机制砂制备的抗裂耐蚀海工混凝土制造技术

本发明专利技术公开了一种利用高石粉含量机制砂制备的抗裂耐蚀海工混凝土，它由水泥、硅灰、粉煤灰微珠、碎石、机制砂、仿钢纤维、减水剂、侵蚀性离子抑制剂、内养护减缩功能材料和水制备而成。本发明专利技术采用高石粉含量机制砂替代河砂，利用粉煤灰微珠的“滚珠、密实填充、减水”效应，调控混凝土和易性与微结构；掺入侵蚀性离子抑制剂，从填充毛细孔、形成憎水层、消耗混凝土内部侵蚀性离子三方面使混凝土具有良好的抗侵蚀能力；利用内养护减缩功能材料和仿钢纤维，提高混凝土抗裂性能和体积稳定性能。本发明专利技术制得的混凝土具有良好的工作性能、力学性能以及抗裂、抗渗、抗侵蚀性能，且对机制砂石粉含量的控制要求低，具有重要的实际应用价值。

Anti cracking and corrosion resisting marine concrete prepared by machine-made sand with high content of rock powder

The invention discloses a method using anti corrosion concrete prepared with high stone powder content of sand, which is composed of cement, silica fume and fly ash beads, gravel, sand, imitation mechanism of steel fiber, water reducer, corrosion inhibitors, ion internal curing materials and water reduction function and preparation. The high content stone powder sand to replace river sand of the invention, the use of fly ash beads \ball, packing, water reducing effect, regulation of concrete workability and microstructure; incorporation of erosive ions from the filling inhibitor, pores, hydrophobic layer is formed, the consumption of concrete corrosive ions to three concrete has good anti erosion ability; the use of internal curing materials and reducing function imitation of steel fiber, improve concrete cracking resistance and volume stability. The concrete made by the invention has good work performance, mechanical property, crack resistance, impermeability and anti erosion performance, and has low requirement for the control of the content of the machine-made sand powder, and has important practical application value.

【技术实现步骤摘要】
一种利用高石粉含量机制砂制备的抗裂耐蚀海工混凝土
本专利技术属于建筑材料领域，具体涉及一种利用高石粉含量机制砂制备的抗裂耐蚀海工混凝土及其制备方法。
技术介绍
目前我国正大力开发海洋资源，大量海工建筑和工程正处于使用和建造当中。而我国广东、海南等亚热带与热带海洋地区天然河砂资源匮乏，过度开发会对当地河流等生态环境造成难以恢复的后果，采用机制砂代替河砂，可充分利用当地资源，符合国家长期发展战略布局。但机制砂在生产过程中会产生大量石粉(粒径≤0.75μm)，造成环境污染和资源浪费，且利用不当会对混凝土性能产生不利影响。根据国家标准GB/T14684-2001《建筑用砂》规定，小于C30、C30～C60、大于C60的混凝土用机制砂中石粉含量不宜超过7％、5％和3％，而实际经破碎生产的机制砂一般含10％～20％的石粉，因此将高石粉含量的机制砂应用到混凝土的制备是当前亟需解决的技术难题。同时，海洋环境下，混凝土长期受到Cl-和SO42-等各种侵蚀性离子的侵蚀，极易受到破坏，因此混凝土在海洋工程上的应用仍面临巨大挑战。海洋中的Cl-浓度达19000mg/L，其具有极强的穿透能力，当与混凝土中的钢筋接触时，导致钢筋腐蚀破坏，进而导致混凝土耐久性降低。而SO42-通过毛细管作用进入混凝土基体，与水泥水化产物C-S-H凝胶、Ca(OH)2、水化铝酸钙等发生一系列反应，生成石膏、钙矾石、碳硫硅酸钙型等膨胀性产物，导致混凝土基体结构发生膨胀性破坏。目前防止混凝土侵蚀破坏的防腐剂类型主要为外喷型和内掺型，外喷型防腐剂在潮湿和渗透压大的地方易出现老化、脱落现象，耐久年限较短；而内掺型防腐剂主要从堵塞混凝土中的毛细孔或形成憎水层两方面入手，效果单一，且忽略了内部硫酸盐对混凝土的破坏，使得混凝土抗侵蚀效果不明显，服役年限较短。随着我国开展“一带一路”等重大国家经济战略的步伐逐渐加快，大量海洋及海滨工程正在建设，针对天然河砂资源匮乏的问题，利用高石粉含量机制砂替代河砂，制备服役于海洋环境的高性能混凝土符合国家能源资源发展战略需求。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种利用高石粉含量机制砂制备的抗裂耐蚀海工混凝土及其制备方法，所述混凝土具有良好的工作性能、力学性能以及抗裂、抗渗、抗侵蚀性能，且对机制砂石粉含量的控制要求低，具有重要的实际应用价值。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种利用高石粉含量机制砂制备的抗裂耐蚀海工混凝土，各组分及含量分别为：水泥300～380kg/m3，硅灰25～35kg/m3，粉煤灰微珠90～135kg/m3，碎石1100～1140kg/m3，机制砂680～710kg/m3，仿钢纤维6～10kg/m3，减水剂5.5～8.0kg/m3，侵蚀性离子抑制剂6～10kg/m3，内养护减缩功能材料0.4～1.2kg/m3，水140～160kg/m3。根据上述方案，所述水泥为P·O42.5或P·O52.5硅酸盐水泥。根据上述方案，所述硅灰比表面积≥15000m2/kg，活性指数≥105％，SiO2质量含量≥85％。根据上述方案，所述粉煤灰微珠烧失量≤3.5％，需水量比≤95％，球形颗粒体积率≥96％。根据上述方案，所述碎石为5～20mm连续级配碎石，自然堆积状态下的空隙率≤40％，压碎值≤9％。根据上述方案，所述机制砂的细度模数2.2～2.7，石粉质量含量10～20％，压碎值≤6％。本专利技术所述高石粉含量是指机制砂中石粉的质量含量在10～20％之间，远高于国家标准对不同强度等级混凝土用机制砂中石粉含量的要求值。根据上述方案，所述仿钢纤维公称长度为15～30mm，当量直径为0.4～0.8mm，断裂强度为500～800MPa，弹性模量为4～10GPa。根据上述方案，所述减水剂为聚羧酸高效减水剂，减水率为25～30％，固含量为40～50％。根据上述方案，所述侵蚀性离子抑制剂的制备方法包括以下步骤：1)将硬脂酸与乙基硅酸钠按1:(1.5～2)的质量比进行称量，将称量的硬脂酸加热至60～70℃，待全部融化后加入乙基硅酸钠继续加热至80～90℃，保温2～2.5h进行聚合反应，得聚合物I；2)按质量百分比称取以下各原材料，碳酸钠20～30％、氢氧化钾10～20％、硅酸钠35～45％、余量为水，将称取的水加热至70～80℃，然后把碳酸钠、氢氧化钾、硅酸钠溶于水中，得溶液II；3)按质量百分比称取40～50％的聚合物I、25～35％的溶液II、1～5％的硝酸钡、5～10％的纳米二氧化硅、8～15％的氨水，然后将聚合物I加热至50～60℃，再加入溶液II，并以800～850r/min搅拌制得皂液，然后将转速降至90～100r/min，再加入硝酸钡和纳米二氧化硅，搅拌至均匀状态，待溶液冷却至20～30℃，加入称取的氨水，继续搅拌均匀，冷却至常温得所述侵蚀性离子抑制剂。根据上述方案，所述内养护减缩功能材料的制备方法包括以下步骤：1)将二丙二醇单丁醚、丁二酸酐和马来酸酐以1:(1.5～2):(1.2～1.5)的摩尔比混合，在100～140℃下反应3～5h，缩合成具有减缩功能的聚合物大单体A；2)将质量百分比分别为50～70％的菱镁矿和30～50％的白云岩经粉磨均化后，700～900℃预煅烧60～80min，然后在80～150℃下水化30～40min，再经过滤、提纯、干燥，然后再于500～600℃低温煅烧50～60min，经自然冷却后，粉磨至60μm方孔筛余≤5％，得膨胀组分B，其中MgO和CaO所占质量百分数分别为60～70％和30～40％；3)将质量百分比分别为30～40％的钠蒙脱石与60～70％的高岭土粉磨均化后，控制60μm方孔筛余≤5％，获得具有保水性能的层状硅酸盐矿物C；4)按如下质量百分比称取步骤1)～3)制得的各组分，其中聚合物大单体A45％～55％、膨胀组分B25％～35％、层状硅酸盐矿物C20％～30％，将聚合物大单体A加热至70～80℃，再分别加入膨胀组分B和层状硅酸盐矿物C，搅拌均匀保温20～30min后得聚合物乳液，再加入Na(OH)2溶液调节PH至中性，最后经50～60℃烘干，粉磨过200目筛，得所述内养护减缩功能材料。根据上述方案，所述水为普通自来水。上述一种利用高石粉含量机制砂制备的抗裂耐蚀海工混凝土的制备方法，其原料配比为：水泥300～380kg/m3，硅灰25～35kg/m3，粉煤灰微珠90～135kg/m3，碎石1100～1140kg/m3，机制砂680～710kg/m3，仿钢纤维6～10kg/m3，减水剂5.5～8.0kg/m3，侵蚀性离子抑制剂6～10kg/m3，内养护减缩功能材料0.4～1.2kg/m3，水140～160kg/m3；具体制备方法包括以下步骤：将碎石、机制砂倒入混凝土搅拌机干拌1～2min后均匀加入仿钢纤维，再将水泥、硅灰、粉煤灰微珠和内养护减缩功能材料倒入搅拌机中干拌2～3min，再加入水、减水剂和侵蚀性离子抑制剂，继续搅拌5～8min；最后进行装模、振捣、成型后，表面覆盖不透水的薄膜，1d后拆模进行标准养护，即得所述利用高石粉含量机制砂制备的抗裂耐蚀海工混凝土本专利技术采用的原理为：(1)机制砂中的石粉可填充混凝土孔隙，使混凝土致密，改善水泥基与骨料之间的界面过渡区，减少混凝土内部本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用高石粉含量机制砂制备的抗裂耐蚀海工混凝土，其特征在于，各组分及含量分别为：水泥300～380kg/m

【技术特征摘要】
1.一种利用高石粉含量机制砂制备的抗裂耐蚀海工混凝土，其特征在于，各组分及含量分别为：水泥300～380kg/m3，硅灰25～35kg/m3，粉煤灰微珠90～135kg/m3，碎石1100～1140kg/m3，机制砂680～710kg/m3，仿钢纤维6～10kg/m3，减水剂5.5～8.0kg/m3，侵蚀性离子抑制剂6～10kg/m3，内养护减缩功能材料0.4～1.2kg/m3，水140～160kg/m3。2.根据权利要求1所述的抗裂耐蚀海工混凝土，其特征在于，所述水泥为P·O42.5或P·O52.5硅酸盐水泥。3.根据权利要求1所述的抗裂耐蚀海工混凝土，其特征在于，所述硅灰比表面积≥15000m2/kg，活性指数≥105％，SiO2质量含量≥85％。4.根据权利要求1所述的抗裂耐蚀海工混凝土，其特征在于，所述粉煤灰微珠烧失量≤3.5％，需水量比≤95％，球形颗粒体积率≥96％。5.根据权利要求1所述的抗裂耐蚀海工混凝土，其特征在于，所述碎石为5～20mm连续级配碎石，自然堆积状态下的空隙率≤40％，压碎值≤9％。6.根据权利要求1所述的抗裂耐蚀海工混凝土，其特征在于，所述机制砂的细度模数2.2～2.7，石粉质量含量为10～20％，压碎值≤6％。7.根据权利要求1所述的抗裂耐蚀海工混凝土，其特征在于，所述仿钢纤维公称长度为15～30mm，当量直径为0.4～0.8mm，断裂强度为500～800MPa，弹性模量为4～10GPa。8.根据权利要求1所述的抗裂耐蚀海工混凝土，其特征在于，所述侵蚀性离子抑制剂的制备方法包括以下步骤：1)将硬脂酸与乙基硅酸钠按1:(1.5～2)的质量比进行称量，将称量的硬脂酸加热至60～70℃，待全部融化后加入乙基硅酸钠继续加热至80～90℃，保温2～2.5h进行聚合反应，得聚合物I；2)按质量百分比称取以下各原材料，碳酸钠20～30％、氢氧化钾10～20％、硅酸钠35～45％、余量为水，将称取的水加热至70～80℃，然后把碳酸钠、氢氧化钾、硅酸钠溶于水中，得溶液II；3)按质量百分比称取40～50％的聚合物I、25～35％的溶液II、1～5％的硝酸钡、5～10％的纳米二氧化硅、8～15％的氨水，然后将聚合物I加热至50～60℃，再加入溶液II，并以800～850r/min搅拌制得皂液，然后将转速降至90～100r/min，再加入硝酸钡和纳米二氧化硅，搅...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁庆军，刘勇强，张高展，陈宏哲，毛若卿，张海林，王登科，耿春东，石华，徐意，高达，
申请(专利权)人：海南瑞泽新型建材股份有限公司，武汉理工大学，安徽建筑大学，
类型：发明
国别省市：海南,46