一种纤维增强胶结海砂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种纤维增强胶结海砂及其制备方法和应用。这种纤维增强胶结海砂包括以下的组分：晶须、玄武岩纤维、水泥和海砂。同时也公开了这种纤维增强胶结海砂的制备方法，还公开了一种纤维增强胶结海砂应用于海堤填筑的施工方法。本发明专利技术从不同尺度结构逐级阻裂与强化，添加多尺寸的增强纤维在多个尺度下对胶砂进改性，使胶结砂的强度、抗裂性和韧性均有明显改善。本发明专利技术多尺度纤维增强胶结海砂可适用海堤等滨海水利工程。

A fiber reinforced cemented sea sand and its preparation and Application

The invention discloses a fiber-reinforced cemented sea sand and a preparation method and application thereof. The fiber-reinforced cemented sea sand includes the following components: whisker, basalt fiber, cement and sea sand. At the same time, the preparation method of the fiber-reinforced cemented sea sand and the construction method of the fiber-reinforced cemented sea sand applied to the sea embankment filling are also disclosed. The invention gradually prevents and strengthens the fracture from the different scale structure, adds the multi-size reinforcement fiber to modify the cemented sand under the multi-scale structure, so that the strength, crack resistance and toughness of the cemented sand are obviously improved. The multi-scale fiber-reinforced cemented sea sand of the invention can be applied to coastal water conservancy projects such as sea embankments.

【技术实现步骤摘要】
一种纤维增强胶结海砂及其制备方法和应用
本专利技术属于土木工程
，具体涉及一种纤维增强胶结海砂及其制备方法和应用。
技术介绍
海堤作为最直接有效的海防工程措施，已广泛应用于国内外的沿海地区。据统计我国约三分之一的海堤位于砂土地基上，现有海堤往往就地取材，利用砂作为筑海堤材料。但由于砂极易流失，存在防潮标准低和台风天气下易损毁等问题。采用水泥对砂土进行固化，不仅能极大的减小了砂土流失，而且能有效增大砂土力学性能，提高海堤可靠性，保障人民生命财产安全。然而胶结海砂具有明显的脆性特征，目前通常采用纤维对其进行增强、增韧和阻裂，常用的纤维材料主要有毫米尺度的碳纤维、聚丙烯纤维、玄武岩纤维、微米尺度的晶须及纳米尺度的碳纳米管等。然而胶结海砂是一种多相复合材料，具有明显的多层次，多尺度特征，单一尺度纤维增强、增韧和阻裂效果有限。目前，胶结海砂的强度、韧性和抗裂性能等均有待改善，如何有效改良胶结海砂，成为了本领域工作者关注的热点问题。
技术实现思路
为了克服现有技术中胶结海砂存在的性能问题，本专利技术的目的之一在于提供一种纤维增强胶结海砂，本专利技术的目的之二在于提供这种纤维增强胶结海砂的制备方法，本专利技术的目的之三在于提供应用这种纤维增强胶结海砂进行海堤填筑的施工方法。本专利技术通过添加多尺寸的增强纤维在多个尺度下对胶结海砂进改性，可使胶结海砂的强度、韧性和抗裂性能得到明显改善。为了实现上述的目的，本专利技术所采取的技术方案是：本专利技术提供了一种纤维增强胶结海砂。这种纤维增强胶结海砂包括以下的组分：晶须、玄武岩纤维、水泥和海砂。优选的，这种纤维增强胶结海砂中，晶须占纤维增强胶结海砂的质量百分比为0.05％～1％；进一步优选的，晶须占纤维增强胶结海砂的质量百分比为0.067％～0.3％。这里所指的晶须占纤维增强胶结海砂的质量百分比也即晶须的掺量。优选的，这种纤维增强胶结海砂中，玄武岩纤维占纤维增强胶结海砂的质量百分比为0.05％～1％；进一步优选的，玄武岩纤维占纤维增强胶结海砂的质量百分比为0.067％～0.3％。这里所指的玄武岩纤维占纤维增强胶结海砂的质量百分比也即玄武岩纤维的掺量。优选的，这种纤维增强胶结海砂中，晶须与玄武岩纤维的质量比为1：(0.2～5)；进一步优选的，晶须与玄武岩纤维的质量比为1：3；最优选的，这种纤维增强胶结海砂中，晶须占纤维增强胶结海砂的质量百分比为0.1％，同时玄武岩纤维占纤维增强胶结海砂的质量百分比为0.3％。优选的，这种纤维增强胶结海砂中，水泥占纤维增强胶结海砂的质量百分比为2％～15％；进一步优选的，水泥占纤维增强胶结海砂的质量百分比为3％～8％。优选的，这种纤维增强胶结海砂中，晶须的粒径为0.1μm～100μm。优选的，这种纤维增强胶结海砂中，晶须为碳酸钙晶须、硫酸钙晶须中的一种或两种；；最优选的，晶须为碳酸钙晶须。优选的，这种纤维增强胶结海砂中，玄武岩纤维的长度为1mm～10mm。这种纤维增强胶结海砂中，水泥为本领域的常见水泥，如选自硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、复合硅酸盐水泥中的一种。优选的，这种纤维增强胶结海砂中，海砂的粒径≤1mm。优选的，这种纤维增强胶结海砂中，海砂是通过挖砂船挖取得到。这种纤维增强胶结海砂中，还包括水，水和水泥的水灰比优选为(0.6～0.8)：1，最优选的水灰比为0.7:1。这种纤维增强胶结海砂中，还可以包括助剂，助剂占纤维增强胶结海砂的质量百分比为0～2％。助剂可选自早强剂、减水剂、膨胀剂中的一种或多种。本专利技术还提供了上述这种纤维增强胶结海砂的制备方法。这种纤维增强胶结海砂的制备方法包括如下步骤：按照上述的组成，将晶须、玄武岩纤维、水泥、海砂和水混合，得到纤维增强胶结海砂。本专利技术还提供了上述这种纤维增强胶结海砂的应用，具体而言是这种纤维增强胶结海砂在海堤填筑施工中的应用。一种海堤填筑的施工方法，包括以下步骤：1)拌合：按照上述的组成，将晶须、玄武岩纤维、水泥、海砂和水混合，得到纤维增强胶结海砂；2)堆填：将纤维增强胶结海砂进行海堤堆填，形成海堤毛坯；3)碾压：将海堤毛坯进行碾压，形成海堤；4)养护：对海堤洒水养护。优选的，这种施工方法中，步骤1)的拌合前还包括取砂的步骤，具体是采用挖砂船挖取海砂。优选的，这种施工方法步骤4)中，养护的时间为5天～10天；进一步优选的，养护的时间为6天～8天。本专利技术的有益效果是：本专利技术从不同尺度结构逐级阻裂与强化，添加多尺寸的增强纤维在多个尺度下对胶砂进改性，使胶结砂的强度、抗裂性和韧性均有明显改善。本专利技术多尺度纤维增强胶结海砂可适用海堤等滨海水利工程。与现有技术相比，本专利技术具有以下的优点：1)多尺度纤维增强胶结海砂可以在多个尺度下对胶结海砂进行增强、增韧和阻裂，提高胶结海砂性能；2)多尺度纤维增强胶结海砂采用的碳酸钙晶须和玄武岩纤维分散性均较好且耐腐蚀，适用于滨海工程；3)实施成本低，施工工艺简单可行。附图说明图1是本专利技术所用碳酸钙晶须的粒径级配曲线图；图2是本专利技术所用海砂的粒径级配曲线图；图3是多尺度纤维增强胶结海砂的扫描电镜图；图4是多尺度纤维增强胶结海砂的机理示意图；图5是单掺晶须胶结海砂的轴向无侧限抗压强度-轴线应变关系曲线图；图6是单掺玄武岩纤维胶结海砂的轴向无侧限抗压强度-轴线应变关系曲线图；图7是多尺度纤维胶结海砂的轴向无侧限抗压强度-轴线应变关系曲线图。具体实施方式本专利技术提供了一种多尺度纤维增强胶结海砂，是由以下的组分组成：晶须、玄武岩纤维、水泥、海砂和水。其中，晶须的质量百分比为0.05％～1％，玄武岩纤维的质量百分比为0.05％～1％，水泥的质量百分比为2％～15％，水和水泥的水灰比为(0.6～0.8)：1。所用的晶须为粒径是0.1μm～100μm的碳酸钙晶须；玄武岩纤维的长度为1mm～10mm。水泥选自硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、复合硅酸盐水泥中的任意一种。海砂的粒径≤1mm。以下通过具体的实施例对本专利技术的内容作进一步详细的说明。实施例中所用的原料如无特殊说明，均可从常规商业途径得到。实施例1本例的多尺度纤维增强胶结海砂是由晶须、玄武岩纤维、水泥、海砂和水组成。其中，晶须的质量百分比为0.2％，玄武岩纤维的质量百分比为0.2％，水泥的质量百分比为5％，水和水泥的水灰比为0.7：1。所用晶须为粒径是0.1μm～100μm的碳酸钙晶须，这种碳酸钙晶须的粒径级配曲线图可见附图1。所用玄武岩纤维的长度为1mm～10mm。所用水泥为普通硅酸盐水泥。所用的海砂为细砂，其粒径≤1mm，是通过挖砂船挖取得到，这种海砂的粒径级配曲线图可见附图2。本例多尺度纤维增强胶结海砂的制备方法是，按照配本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种纤维增强胶结海砂，其特征在于：包括以下的组分：晶须、玄武岩纤维、水泥和海砂。/n

【技术特征摘要】
1.一种纤维增强胶结海砂，其特征在于：包括以下的组分：晶须、玄武岩纤维、水泥和海砂。


2.根据权利要求1所述的一种纤维增强胶结海砂，其特征在于：所述晶须占纤维增强胶结海砂的质量百分比为0.05％～1％。


3.根据权利要求1所述的一种纤维增强胶结海砂，其特征在于：所述玄武岩纤维占纤维增强胶结海砂的质量百分比为0.05％～1％。


4.根据权利要求1所述的一种纤维增强胶结海砂，其特征在于：所述水泥占纤维增强胶结海砂的质量百分比为2％～15％。


5.根据权利要求2所述的一种纤维增强胶结海砂，其特征在于：所述晶须的粒径为0.1μm～100μm。


6.根据权利要求5所述的一种纤维增强胶结海砂，其特征在于：所述晶须为碳酸钙晶须、硫酸钙晶须中的一种或两种。

【专利技术属性】
技术研发人员：袁明道，谭彩，史永胜，张旭辉，吕利，卢博，潘展钊，徐云乾，
申请(专利权)人：广东省水利水电科学研究院，
类型：发明
国别省市：广东;44