一种抗侵蚀海工混凝土及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种抗侵蚀海工混凝土及其制备方法，涉及混凝土技术领域。本发明专利技术以碳纤维为基底，依次沉积生长碳化硅晶须、氧化镁，能够在混凝土中相互缠结，使混凝土结构更加致密，并且随着水化程度的加深，和碳纤维、玄武岩纤维构建“网中网”空间结构，提高混凝土的抗裂、抗侵蚀性，再利用等离子活化、溴丁基三甲氧基硅烷、三甲基氯硅烷接枝改性，能够与水化产物反应，填充在混凝土表面的微裂缝和微孔中，阻止水分及离子渗透扩散。本发明专利技术合理匹配各原料，产生交互叠加效应，在水化过程中相互填充，使得海工混凝土具有很好的抗裂、抗侵蚀性能。抗侵蚀性能。

【技术实现步骤摘要】
一种抗侵蚀海工混凝土及其制备方法


[0001]本专利技术涉及混凝土
，具体为一种抗侵蚀海工混凝土及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着国民经济的快速发展和海洋强国战略的提出，许多基础设施建设工程项目从近海走向远海甚至深海，工程对混凝土材料及结构的抗侵蚀能力和耐久性要求越来越高。处于海洋环境下的混凝土长期受盐雾、侵蚀介质、海浪冲刷、大气、水、温度等多种因素作用，会极大地降低其使用寿命。同时，当混凝土长期使用后，其内部和表面会发生开裂现象，从而影响混凝土的正常使用功能和耐久性，当裂缝宽度超过一定的限度后会影响到混凝土构件的承载力、刚度和正常使用功能。因此，研究出一种具有较好的抗裂性能、抗侵蚀的混凝土具有十分重要意义。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种抗侵蚀海工混凝土及其制备方法，以解决现有技术中存在的问题。
[0004]为了解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：一种抗侵蚀海工混凝土，所述抗侵蚀海工混凝土包括增强纤维、玄武岩纤维、粉煤灰、矿渣粉、石灰石粉、硅灰、再生微粉、钢渣、镍渣、硅酸盐水泥、聚羧酸减水剂、水、轻骨料。
[0005]进一步的，所述增强纤维经过二次沉积、二次改性制得。
[0006]进一步的，所述第一次沉积为：将碳纤维经氢氟酸、去离子水浸泡处理后，在沉积液中液相沉积一段时间，取出，高温处理得晶须纤维；所述第二次沉积为：向晶须纤维离子束沉积氧化镁，得含镁晶须纤维；所述二次改性为：含镁晶须纤维经氧等离子预改性后，溴丁基三甲氧基硅烷、三甲基氯硅烷接枝改性。
[0007]进一步的，所述玄武岩纤维为5～20mm长、直径为10～20μm的短切玄武岩纤维；所述粉煤灰为Ⅰ级粉煤灰；所述矿渣粉为S95级矿渣粉或S105级矿渣粉，比面积为400～800m2/kg；所述石灰石粉比表面积为600～900m2/kg；所述再生微粉为混凝土预拌厂内含固废弃浆体经砂石分离后的废渣，比表面为400～800m2/kg；所述钢渣比表面积为390～440m2/kg；所述镍渣比表面积为400～500m2/kg。
[0008]进一步的，一种抗侵蚀海工混凝土的制备方法，包括以下制备步骤：
[0009](1)将粉煤灰、矿渣粉、石灰石粉、硅灰、再生微粉、钢渣、镍渣、硅酸盐水泥、轻骨料按质量比88:78:42:25:79:70:70:200:250～160:102:70:40:90:100:98:300:380混合，搅拌均匀；
[0010](2)向步骤(1)加入硅酸盐水泥质量0.4～0.5倍的增强纤维、硅酸盐水泥质量0.3倍的玄武岩纤维，搅拌均匀；
[0011](3)将聚羧酸减水剂、水搅拌均匀得混合液，再向步骤(2)加入混合液，搅拌均匀得抗侵蚀海工混凝土。
[0012]进一步的，步骤(2)所述增强纤维的制备方法为：
[0013]A、将直径为10～20μm的碳纤维按料液比1:10～1:20浸于质量分数为4％的氢氟酸，浸泡4～8min后，取出，按料液比1:10浸于去离子水，浸泡50～60min后，按料液比1:10～1:20浸于沉积液中，40℃、600W超声沉积3～4h后，过滤，120℃烘干4h，再置于石墨坩埚，石墨坩埚内壁涂刷一层氮化硼隔离剂，然后置于加热设备中，升温至650～700℃，保温反应3～5h后，氩气保护下，升温至1450～1500℃，保温2～4h得晶须纤维；
[0014]B、将晶须纤维置于离子束设备中，抽真空至2
×
10
‑3～5
×
10
‑3Pa，采用氧化镁为蒸发材料，氩离子束的入射角和晶须纤维呈45
°
，离子能量为1～5keV、300～350℃沉积20～30min后，450～500℃退火40min得含镁晶须纤维；
[0015]C、将含镁晶须纤维置于等离子体发生器中，氧气氛围下，200～300W处理10min得预改性纤维；将预改性纤维、无水乙醇、溴丁基三甲氧基硅烷按质量比1:12:0.2～1:12:0.3混合，500W超声1～3h后，8000rpm离心5min，60℃、真空度
‑
0.09MPa下干燥72h得中间物A；冰水浴下，将中间物A、四氢呋喃、三甲基氯硅烷按质量比1:7:2～1:11:3混合，移至室温，80℃加热3～4h后，冷却至室温，加入中间物A质量10.2倍的质量分数为4.4％的盐酸，搅拌均匀，抽滤，用甲苯洗涤6次，60℃干燥12h得增强纤维
[0016]进一步的，步骤A所述沉积液的制备方法为：向氟硅酸溶液加入高纯硅酸至饱和，氟硅酸溶液中氟硅酸和去离子水的质量比为1:1.9～1:2.3，溶液饱和状态为加入过氧化氢呈橙黄色。
[0017]进一步的，步骤(3)所述聚羧酸减水剂与硅酸盐水泥的质量比为6:200～9:300，水与硅酸盐水泥的质量比为110:200～140:300。
[0018]与现有技术相比，本专利技术所达到的有益效果是：
[0019]本专利技术通过增强纤维、玄武岩纤维、粉煤灰、矿渣粉、石灰石粉、硅灰、再生微粉、废弃钢渣、镍渣合理匹配，产生交互叠加效应，在水化过程中相互填充，使得海工混凝土孔隙率降低，密实度提高，有效抵抗有害介质渗透的能力，具有很好的抗裂、抗侵蚀性能。
[0020]本专利技术进行第一次沉积处理，以碳纤维为基底，电沉积二氧化硅层，再以碳纤维为碳源，在高温环境下，二氧化硅受热优先分解，生成气态的一氧化硅的同时，暴露出碳纤维，气态的一氧化硅与碳纤维表面被高温活化的碳原子反应，形成碳化硅纳米颗粒，并外延生长成晶须，能够在混凝土中相互缠结，并通过缠结应力，阻止混凝土裂缝扩大，同时碳纤维与玄武岩纤维共同搭接，形成网状结构，承受裂缝发展传来的一部分拉应力，且碳纤维表面的晶须切断毛细管通道，使混凝土结构更加致密，提高抗裂性；接着进行第二次沉积处理，离子束沉积氧化镁，包裹碳化硅晶须，能够改善纤维与水泥浆体的界面，且氧化镁可水化形成疏水作用的氢氧化镁，减少海水侵蚀，同时还能和碳纤维、玄武岩纤维构建“网中网”空间结构，提高混凝土的抗裂性能；然后进行第一次改性处理，等离子活化纤维，增加反应活性位点，同时增加与水泥的胶结性；接着进行第二次改性处理，溴丁基三甲氧基硅烷的硅氧键接枝于纤维表面，溴离子再与三甲基氯硅烷的氯离子反应，在纤维表面引入硅氧烷基团，能够水解形成高反应活性的硅烷醇基团，硅烷醇基团继续与水化产物中的羟基发生不可逆反应，形成化学结合，反应产物填充在混凝土表面的微裂缝和微孔中，使混凝土更加密实，阻止水分及离子渗透扩散。
[0021]其次，本专利技术利用再生微粉、废弃钢渣、镍渣代替部分水泥，能降低水化热，提高混
凝土的力学性能和工作性能，提高耐磨性和耐久性，还能降低混凝土的生产成本，节约能耗，且遇水后水化活性得到激活；再生微粉中的活性二氧化硅、氧化铝与氢氧化钙发生火山灰反应，生成二次水化产物，再生微粉中非活性成分发挥微集料效应，分别填充混凝土内部尺寸较大的毛细孔，使孔径细化，降低氯离子的扩散和迁移，提高海本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种抗侵蚀海工混凝土，其特征在于，所述抗侵蚀海工混凝土包括增强纤维、玄武岩纤维、粉煤灰、矿渣粉、石灰石粉、硅灰、再生微粉、钢渣、镍渣、硅酸盐水泥、聚羧酸减水剂、水、轻骨料。2.根据权利要求1所述的一种抗侵蚀海工混凝土，其特征在于，所述增强纤维经过二次沉积、二次改性制得。3.根据权利要求2所述的一种抗侵蚀海工混凝土，其特征在于，所述第一次沉积为：将碳纤维经氢氟酸、去离子水浸泡处理后，在沉积液中液相沉积一段时间，取出，高温处理得晶须纤维；所述第二次沉积为：向晶须纤维离子束沉积氧化镁，得含镁晶须纤维；所述二次改性为：含镁晶须纤维经氧等离子预改性后，溴丁基三甲氧基硅烷、三甲基氯硅烷接枝改性。4.根据权利要求1所述的一种抗侵蚀海工混凝土，其特征在于，所述玄武岩纤维为5～20mm长、直径为10～20μm的短切玄武岩纤维；所述粉煤灰为Ⅰ级粉煤灰；所述矿渣粉为S95级矿渣粉或S105级矿渣粉，比面积为400～800m2/kg；所述石灰石粉比表面积为600～900m2/kg；所述再生微粉为混凝土预拌厂内含固废弃浆体经砂石分离后的废渣，比表面为400～800m2/kg；所述钢渣比表面积为390～440m2/kg；所述镍渣比表面积为400～500m2/kg。5.一种抗侵蚀海工混凝土的制备方法，其特征在于，包括以下制备步骤：(1)将粉煤灰、矿渣粉、石灰石粉、硅灰、再生微粉、钢渣、镍渣、硅酸盐水泥、轻骨料按质量比88:78:42:25:79:70:70:200:250～160:102:70:40:90:100:98:300:380混合，搅拌均匀；(2)向步骤(1)加入硅酸盐水泥质量0.4～0.5倍的增强纤维、硅酸盐水泥质量0.3倍的玄武岩纤维，搅拌均匀；(3)将聚羧酸减水剂、水搅拌均匀得混合液，再向步骤(2)加入混合液，搅拌均匀得抗侵蚀海工混凝土。6.根据权利要求5所述的一种抗侵蚀海工混凝土的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述增强纤维的制备方法为：A、将直径为10～20μm的碳纤维按料液比1:10～1:20浸于质量分数为4...

【专利技术属性】
技术研发人员：金生林，倪荣凤，纪小敏，李云杰，蒋文，
申请(专利权)人：盐城市福奇混凝土有限公司，
类型：发明
国别省市：