一种绿色低碳超高性能海工混凝土及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种绿色低碳超高性能海工混凝土及其制备方法和应用，涉及超高性能混凝土技术领域。本发明专利技术充分利用海洋资源(海水、海砂)和储量丰富的高岭土与石灰石来取代传统超高性能混凝土中的淡水、细骨料及部分水泥，大幅降低了超高性能混凝土的制备成本和混凝土的水泥用量，减少了二氧化碳排放，有效改善了大量开采河砂、淡水资源以及大量生产水泥带来的环境破坏问题，克服了目前海水、海砂难以在混凝土领域应用的技术难题。本发明专利技术制备得到的超高性能海工混凝土力学性能优异，实现了新型绿色材料在超高性能混凝土中的应用。绿色材料在超高性能混凝土中的应用。绿色材料在超高性能混凝土中的应用。

【技术实现步骤摘要】
一种绿色低碳超高性能海工混凝土及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及超高性能混凝土
，特别是涉及一种绿色低碳超高性能海工混凝土及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]近年来，超高性能混凝土(UHPC)因其优越的力学性能和耐久性而受到人们的广泛关注。UHPC在结构中使用不仅可以节省混凝土用量，还可以有效地减小结构尺寸，增加建筑的整体空间。
[0003]但是UHPC在实际工程中的使用并不普遍，限制UHPC广泛使用的原因是UHPC造价高，较低的水灰比导致水泥用量大，通常为900
‑
1200kg/m3。据统计，每年生产的水泥所排放的二氧化碳占二氧化碳总排放量的5％以上，减少水泥消耗迫在眉睫。此外，UHPC中不使用粗骨料，导致消耗大量细骨料，河砂和石英砂的大量使用，不仅导致UHPC的成本较高，而且在开采过程中消耗大量的自然资源，还会对环境造成严重的污染。因此，减少水泥和细骨料用量是解决UHPC使用限制问题的关键。
[0004]此外，海水、海砂作为丰富的海洋资源，其主要成分为氯化钠、氯化钙和氯化镁等氯盐，这些氯化物会对混凝土性能产生较大的不利影响，限制了其在混凝土领域中的应用。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种绿色低碳超高性能海工混凝土及其制备方法和应用，以解决上述现有技术存在的问题，利用海水、海砂以及偏高岭土和石灰石，取代传统超高性能混凝土中的细骨料和部分水泥，有效改善了大量开采河砂以及大量生产水泥带来的环境问题，克服了目前海水、海砂难以在混凝土领域应用的难题，并使得制备得到的超高性能海工混凝土力学性能优异。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0007]本专利技术提供一种超高性能海工混凝土，按照质量份数计，原料包括以下组分：
[0008]普通硅酸盐水泥52.5 731
‑
1097份，煅烧黏土0
‑
366份，石灰石粉122份，海砂975份，海水247份，高效减水剂27份，钢纤维157份。
[0009]进一步地，所述煅烧黏土为偏高岭土。
[0010]进一步地，所述高效减水剂为聚羧酸高效减水剂。
[0011]进一步地，所述硫酸根浓度为2300
‑
2740mg
·
L
‑1，氯离子浓度为16000
‑
19700mg
·
L
‑1。
[0012]进一步地，按照质量份数计，该超高性能海工混凝土原料包括以下组分：
[0013]普通硅酸盐水泥52.5 731
‑
975份，煅烧黏土122
‑
366份，石灰石粉122份，海砂975份，海水247份，高效减水剂27份，钢纤维157份。
[0014]本专利技术还提供上述超高性能海工混凝土的制备方法，包括以下步骤：
[0015](1)按照质量配比，将所述普通硅酸盐水泥52.5、煅烧黏土、石灰石粉和海砂进行
混合；
[0016](2)向步骤(1)得到的混合物中加入所述钢纤维，搅拌，得混合物；
[0017](3)向步骤(2)得到的混合物中加入所述海水和高效减水剂，搅拌，得混合物；
[0018](4)将步骤(3)得到的混合物进行养护，即得所述超高性能海工混凝土。
[0019]本专利技术进一步提供上述超高性能海工混凝土在建筑工程领域中的应用。
[0020]辅助胶凝材料(SCM)广泛应用于UHPC中，以减少UHPC中的水泥用量，主要来自工业废料(硅灰、粉煤灰等)，SCM低取代率有利于UHPC的性能，但高取代率对UHPC的性能有不利影响，特别是对早期性能，如降低了凝结速度和强度发展，工业固废的利用不能有效地解决水泥大量使用的问题。
[0021]LC3是一种包括煅烧黏土和石灰石的三元粘结剂体系，煅烧黏土中存在的铝相，与石灰石(LS)反应生成碳铝酸盐，有利于混凝土中水泥用量的减少，且强度不会有明显的牺牲。部分研究表明，当50％的OPC被石灰石和煅烧粘土取代后，经过7天的强度与普通混凝土相差不大，形成高度聚合的C
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A
‑
S
‑
H凝胶和丰富的钙矾石可以提高抗弯强度。
[0022]煅烧黏土是一种高活性火山灰，可以促进微结构的发展，细化孔隙结构，密实的内部结构使得LC3混凝土比普通混凝土具有更好的抗氯离子渗透和碱硅反应(ASR)性能。
[0023]本专利技术公开了以下技术效果：
[0024]本专利技术创造性的在LC3三元粘结剂体系基础上添加海水、海砂组分，充分利用海洋资源(海水、海砂)和储量丰富的高岭土与石灰石，取代传统超高性能混凝土中的细骨料和部分水泥，进而降低混凝土的水泥用量，减少二氧化碳排放，有效改善了大量开采河砂以及大量生产水泥带来的环境问题，克服了目前海水、海砂难以在混凝土领域应用的难题。
[0025]本专利技术制备得到的超高性能海工混凝土力学性能优异，性能与现有常规UHPC接近甚至更优，实现了新型绿色材料在超高性能混凝土中的应用。
附图说明
[0026]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0027]图1为本专利技术实施例1制备的超高性能海工混凝土的水化热放热曲线；(a)为放热速率曲线，(b)为总放热量曲线；
[0028]图2为本专利技术实施例1制备的超高性能海工混凝土进行标准养护后的微观分析图：(a)、(b)分别为实施例1中编号A超高性能海工混凝土标准养护3天和90天后的微观图；(c)、(d)分别为实施例1中编号B超高性能海工混凝土标准养护3天和90天后的微观图；(e)、(f)分别为实施例1中编号C超高性能海工混凝土标准养护3天和90天后的微观图；(g)、(h)分别为实施例1中编号D超高性能海工混凝土标准养护3天和90天后的微观图。
具体实施方式
[0029]现详细说明本专利技术的多种示例性实施方式，该详细说明不应认为是对本专利技术的限制，而应理解为是对本专利技术的某些方面、特性和实施方案的更详细的描述。
[0030]应理解本专利技术中所述的术语仅仅是为描述特别的实施方式，并非用于限制本专利技术。另外，对于本专利技术中的数值范围，应理解为还具体公开了该范围的上限和下限之间的每个中间值。在任何陈述值或陈述范围内的中间值以及任何其他陈述值或在所述范围内的中间值之间的每个较小的范围也包括在本专利技术内。这些较小范围的上限和下限可独立地包括或排除在范围内。
[0031]除非另有说明，否则本文使用的所有技术和科学术语具有本专利技术所述领域的常规技术人员通常理解的相同含义。虽然本专利技术仅描述了优选的方法和材料，但是在本专利技术的实施或测试中也可以使用与本文所述相似或等同的任何方法和材料。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超高性能海工混凝土，其特征在于，按照质量份数计，原料包括以下组分：普通硅酸盐水泥52.5 731
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1097份，煅烧黏土0
‑
366份，石灰石粉122份，海砂975份，海水247份，高效减水剂27份，钢纤维157份。2.根据权利要求1所述的超高性能海工混凝土，其特征在于，所述煅烧黏土为偏高岭土。3.根据权利要求1所述的超高性能海工混凝土，其特征在于，所述高效减水剂为聚羧酸高效减水剂。4.根据权利要求1所述的超高性能海工混凝土，其特征在于，所述海水中硫酸根浓度为2300
‑
2740mg
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L
‑1，氯离子浓度为16000
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19700mg
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L
‑1。5.根据权利要求1所述的超高性能海工...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄悦，王俊辉，高磊，尚怀帅，宋军，谭昭凯，
申请(专利权)人：青岛理工大学，
类型：发明
国别省市：