一种海水拌合水下不分散混凝土及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种海水拌合水下不分散混凝土及其制备方法，属于混凝土技术和固废资源综合利用领域。包括335～900份粉煤灰，125～300份矿渣，30‑50份水玻璃，3‑5份氢氧化钠，1.5～2.0份聚丙烯酰胺，40～60份膨润土，40～100份硅灰，8～10份减水剂，200～500份拌合海水，600～800份砂和900～1100份粗骨料。本发明专利技术制备的水下不分散混凝土将海水作为拌合用水，粉煤灰‑矿渣地质聚合物代替水泥，并用膨润土代替部分聚丙烯酰胺，在具有良好的抗分散性能、较高的强度、抗氯离子渗透性和耐硫酸盐侵蚀性能的同时，充分利用海岛优势，节约淡水资源，降低生产成本，加快工程建设以及推动固废资源利用，具有显著的环保、经济及工程应用价值。

【技术实现步骤摘要】
一种海水拌合水下不分散混凝土及其制备方法
本专利技术属于混凝土技术和固废资源综合利用领域，涉及不分散混凝土配合比及技术的改进，提供一种新型海水拌合水下不分散混凝土及其制备方法。
技术介绍
水下不分散混凝土又被称作水下抗分散混凝土，可定义为“掺入抗分散剂以后具有水下不分散性质的混凝土”，不分散即指水下浇筑时水泥浆不流失骨料，不离析。水下不分散混凝土在海水环境应用广泛，目前，水下不分散混凝土耐腐蚀性能研究多采用淡水环境下成型和养护。但是在腐蚀环境中应用水下不分散混凝土时，浇筑和养护阶段都会面临腐蚀性离子侵蚀的问题。并且我国淡水资源稀缺，尤其北方岛礁地区远离内陆，运输大量的淡水进行混凝土拌和时，成本高且物料在运输过程中易受环境影响，品质难以保障。因此，海洋工程建设迫切需要能使用海水拌和的建筑材料，以减少运输量，加快工程建设，降低成本。传统的海洋工程主要以水化产物为钙基化合物的普通水泥混凝土为建筑材料，在海水侵蚀用作下不能长久稳定存在。而地质聚合物是由[SiO4]四面体和[AlO4]四面体构成的非晶体的三维网络结构，化学性质稳定、微观结构致密，具有高强度、高耐久性和高耐海洋腐蚀性的特点，并且该网络的—A1—O—Si—或—Si—O—Si—化学键结合力强，形成的网络结构十分坚固，海水中SO2、Cl-和Mg2+等离子很难破坏其结构，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渗、抗氯离子渗透、耐硫酸盐侵蚀等性能。由于海水中有丰富的盐离子可以参与混凝土的水化进程，所以海水中浇筑成型的水下不分散混凝土早期强度高于淡水环境中的混凝土强度，随着龄期增加海水中的硫酸根与混凝土反应生成越来越多的的钙矾石晶体，造成混凝土膨胀开裂，使得海水中的水下不分散混凝土强度越来越低，并逐渐低于淡水环境中水下不分散混凝土强度。粉煤灰和矿渣含有丰富的活性物质，能和水泥水化产物发生二次水化反应，提高混凝土密实程度，因此能提高水下不分散混凝土耐硫酸盐侵蚀性能。同时，由于水下浇筑时部分水分进入混凝土内，造成水下浇筑的混凝土抗水渗透性能弱于陆地成型的不分散混凝土，掺入硅灰可以显著提高水下不分散混凝土抗氯离子渗透性能。此外，水下不分散混凝土中絮凝剂中较常用的为聚丙烯酰胺类，但其造价较高，严重制约了水下不分散混凝土的工程应用，有必要开发出价格更为低廉的絮凝剂。膨润土与聚丙烯酰胺类复配，能够实现砂浆的水下抗分散的同时大大降低生产成本。因此本专利技术以粉煤灰和矿渣为原材料，水玻璃和氢氧化钠为碱激发剂制备地质聚合物胶凝材料，添加聚丙烯酰胺和膨润土为絮凝剂，以海水作为拌合用水辅以硅灰、砂和石，提供一种新型海水拌合水下不分散混凝土及其制备方法。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题：现有水下不分散混凝土耐腐蚀性研究不足，水泥生产排放大量CO2，淡水稀缺，生产成本较高等问题，提供一种新型海水拌合水下不分散混凝土及其制备方法。为了达到上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：一种海水拌合水下不分散混凝土，所用材料主要包括：粉煤灰、矿渣、激发剂(水玻璃和氢氧化钠)、硅灰、絮凝剂(聚丙烯酰胺和膨润土)、减水剂、细骨料、粗骨料和拌合水。原材料各组分要求如下：粉煤灰：CaO含量为3.63，需水量比为90％，比表面积为384m2/kg；矿渣：S95级磨细矿渣，密度2.99g/cm3，比表面积499m2/kg；水玻璃：为钠水玻璃，化学式为Na2O·nSiO2，模数为1.4；氢氧化钠：分析纯NaOH，白色半透明结晶状固体，纯度≥96％；絮凝剂：聚丙烯酰胺和膨润土复配类，聚丙烯酰胺平均分子为1000万；硅灰：比表面积为21.1m2/g，活性指数为112％。减水剂：聚羧酸系高效减水剂，减水率为19.1％；粗骨料：5～25mm连续级配碎石；细骨料：中砂，细度模数为2.6；拌合水：黄海海水。结合其试验性能指标，原材料各组分的重量份如下：粉煤灰：335～900份；矿渣：125～300份；水玻璃：30-50份；氢氧化钠：3-5份；聚丙烯酰胺：1.5～2.0份；膨润土：40～60份；硅灰：40～100份；减水剂：8～10份；细骨料(1-5mm)：600～800份；粗骨料(5-20mm)：900～1100份；拌合用水：200～500份。上述原材料的质量允许误差：粉煤灰：±0.3％；矿渣：±0.3％；激发剂：±0.3％；絮凝剂：±0.3％；硅灰：±0.3％；减水剂：±0.3％；骨料：±0.5％；海水：±0.3％。本专利技术进一步提供了一种海水拌合水下不分散混凝土的制备方法，包括以下步骤：第一步，制备碱激发剂：将精确称量的NaOH加入到水玻璃中搅拌均匀，置于360W的超声功率条件下超声搅拌处理3～5min制得分散均匀的碱激发溶液。将搅拌均匀的混合溶液作为胶凝浆体a，杯口封上聚乙烯薄膜(防止蒸发流失)，放置在安全处，陈化至常温备用。第二步：将粉煤灰和矿渣倒入干燥的搅拌锅中，随后将第一步中陈化好的碱激发剂均匀倒入搅拌锅内，最后倒入1/3海水，搅拌2～5min后成浆体，得到地质聚合物胶凝浆体a。第三步：将细骨料、粗骨料、以及1/3的海水加入第一步的胶凝浆体a中搅拌30～90s，得到浆体b；第四步：将硅灰、絮凝剂、减水剂和剩余海水加入到浆体b中继续搅拌60～100s，得到水下不分散混凝土。本专利技术与其他方法相比，有益技术效果是：1.本专利技术充分利用海岛优势，将海水作为拌合用水，节约淡水资源，就地取材便捷，降低生产成本，并减少运输量加快工程建设；2.本专利技术选用固废材料粉煤灰和矿渣为原材料制备地质聚合物，粉煤灰和矿渣含有丰富的活性物质，能和水泥水化产物产生二次水化反应，提高混凝土密实程度，不仅兼顾人工鱼礁早期强度和后期强度，还可以提高水下不分散混凝土耐硫酸盐侵蚀性能，同时矿渣的加入还可以缩短凝结时间。此外，还可以降低生产成本、缓解环境污染压力；3.本专利技术选用膨润土和聚丙烯酰胺复配型絮凝剂，在保证水下不分散混凝土具有良好抗分散性能的同时能够大量降低生产成本；4.本专利技术掺入硅灰可以显著提高水下不分散混凝土抗氯离子渗透性能，避免水下浇筑时部分水分进入混凝土内，造成水下浇筑的混凝土抗水渗透性能弱于陆地成型的不分散混凝土。具体实施方式以下结合具体实施例对本专利技术做进一步说明：本专利技术中提供的一种新型海水拌合水下不分散混凝土及其制备方法，其原料配比如下：表1一种新型海水拌合水下不分散混凝土及其制备方法各实施配比具体步骤：实施例1(1)制备碱激发剂：将3份NaOH加入到30份水玻璃中搅拌均匀，置于360W的超声功率条件下超声、搅拌处理3min制得分散均匀的碱激发溶液。将搅拌均匀的混合溶液取出，杯口封上聚乙烯薄膜(防止蒸发流失)，放置在安全处，陈化至常温备用。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种海水拌合水下不分散混凝土，其特征在于，所述的海水拌合水下不分散混凝土所用材料主要包括：粉煤灰、矿渣、激发剂、硅灰、絮凝剂、减水剂、细骨料、粗骨料和拌合水，其中，激发剂包括水玻璃和氢氧化钠，絮凝剂包括聚丙烯酰胺和膨润土复配类；/n结合其试验性能指标，原材料各组分的要求及重量份如下：/n粉煤灰：335～900份；/n矿渣：125～300份；S95级磨细矿渣；/n水玻璃：30-50份；为钠水玻璃，化学式为Na

【技术特征摘要】
1.一种海水拌合水下不分散混凝土，其特征在于，所述的海水拌合水下不分散混凝土所用材料主要包括：粉煤灰、矿渣、激发剂、硅灰、絮凝剂、减水剂、细骨料、粗骨料和拌合水，其中，激发剂包括水玻璃和氢氧化钠，絮凝剂包括聚丙烯酰胺和膨润土复配类；
结合其试验性能指标，原材料各组分的要求及重量份如下：
粉煤灰：335～900份；
矿渣：125～300份；S95级磨细矿渣；
水玻璃：30-50份；为钠水玻璃，化学式为Na2O·nSiO2，模数为1.4；
氢氧化钠：3-5份；分析纯N；
聚丙烯酰胺：1.5～2.0份；
膨润土：40～60份；
硅灰：40～100份；
减水剂：8～10份；聚羧酸系高效减水剂；
粗骨料：900～1100份；5～25mm连续级配碎石；
细骨料：600～800份；1-5mm中砂，细度模数为2.6；
拌合水：200～500份；黄海海水；
上述原材料的质量允许误差：粉煤灰：±0.3％；矿渣：±0.3％；激发剂：±0.3％；絮凝剂：±0.3％；硅灰：±0.3％；减水剂：±0.3％；骨料：±0.5％；海水：±0.3％。


2.根据权利要求1所述的一种海水拌合水下不分散混凝土，其特征在于，所述粉煤灰中CaO含量为3.63，需水量比为90％，比表面积为384...

【专利技术属性】
技术研发人员：王宝民，韩笑，王万里，韩俊南，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21