一种海水海砂水下高性能抢修混凝土及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种海水海砂水下高性能抢修混凝土及其制备方法，由硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、石膏、石粉、硅灰、海粗砂、海细砂、聚羧酸高效减水剂和海水按一定比例配制而成。本发明专利技术通过采用改性的水泥基胶凝复合材料作为原材料，海水作为拌合水所制得的水下高性能抢修混凝土，其抗分散性能好，凝结时间快，初凝时间为46

【技术实现步骤摘要】
一种海水海砂水下高性能抢修混凝土及其制备方法


[0001]本专利技术属于建筑材料
，具体涉及一种海水海砂水下高性能抢修混凝土及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着深海探索与港口及防波堤的建设，混凝土材料在水下工程中应用的越来越广泛。因其受到各种应力作用、温度、收缩等原因，导致其内部或表面极易出现不同程度的开裂，特别是混凝土的水下部分，长期处于水下，工作环境恶劣，一旦产生裂缝，将对整个结构的安全使用构成直接的危害，且部分大坝、桥墩等水工建筑物的裂缝处于水下环境，无法完全与水隔离进行修补，需要在有水情况下进行施工作业。而现有的水下混凝土修补质量并没有达到预期，超过50％的混凝土结构在维修5年内显示出过早失效的迹象，且现有的水下修补混凝土大多考虑添加抗分散剂来增加混凝土自身的粘性，使其在水中浇筑时降低分离和减少水泥流失量，以增加强度。但随着水下修补混凝土应用的不断发展，该混凝土自身的一些缺陷也逐渐显露出来，絮凝剂中的线性分子在吸水后溶胀，在干燥条件下会脱水而发生体积收缩，且加絮凝剂的水下不分散混凝土存在28天强度偏低且不稳定、流动性偏差等问题。由此研究出不加抗分散剂的水下高性能修补材料已迫在眉睫。
[0003]高性能混凝土是近年来建筑领域最具创新性的技术。由于具有卓越的强度、优秀的韧性、优异的耐久性等优点，已经成功应用到大跨度桥梁结构、装配式建筑构件的湿接缝连接及一些重大工程的维修加固和修补，是目前主要的混凝土修补材料之一。但当前普通高性能混凝土具有早期强度低(1d内)，凝结时间长(超过4h)，自收缩值大(1500με～2000με)等特点，这些特点直接影响其修复效果和后期服役性能，因此，需要对普通高性能混凝土的胶凝材料组分进行调整。已有研究表明硫铝酸盐水泥
‑
石膏
‑
硅酸盐水泥形成的三元体系粘结剂可以实现快速凝固、高早期强度和良好的尺寸稳定性，且在硫铝酸盐水泥中加入小于10％的硅酸盐水泥和小于15％的石膏，使早期强度和高强度复合胶凝材料具有可持续的强度发展，且此三元体系在水下混凝土中也有应用。
[0004]另一方面，现有的混凝土修补材料多采用河砂、淡水等，而近年来河砂泛滥开采，资源已经日益枯竭，有的地区已经到了“一砂难求”的地步。随着海洋经济的兴起，充分合理的利用海洋资源将会是未来发展的一个新趋势。我国海域广袤，海岸线辽阔，据调查，中国近海海砂总量约680亿m3，质量较为优异，适宜充当海工填料或建筑材料等。且沿海地区海水资源也十分丰富，如果能够充分利用海水和海砂充当淡水和河砂用作混凝土的制备将在未来社会发展中具有十分可观的经济和生态效益。
[0005]综上所述，在不添加抗分散剂的前提下，使用海水海砂制备水下高性能抢修混凝土，既解决了天然砂石的短缺和沿海地区淡水匮乏对水下高性能抢修混凝土带来的制备问题，又促进了海洋资源的利用和海洋工程材料的开发，减少了外加剂对水下环境的污染，对加快建设海洋强国有着重要意义。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种海水海砂水下高性能抢修混凝土及其制备方法，可以利用海水海砂进行拌和，降低淡水和河砂的使用量，缓解了淡水资源匮乏、河砂资源紧缺。
[0007]本专利技术提供一种海水海砂水下高性能抢修混凝土，主要由硫铝酸盐水泥，石膏，硅酸盐水泥，石粉，硅灰，海砂，减水剂和拌合水构成，各组分的重量百分比为：
[0008][0009]其总质量满足100％。
[0010]进一步的，硫铝酸盐水泥
‑
石膏
‑
硅酸盐水泥比例为1:0.42:6.91；
[0011]硅灰掺量为6.47份，石粉掺量为4.32份，骨料为42.75份，海水掺量为7.34份，减水剂掺量为1.51份。
[0012]进一步的，所述的硅酸盐水泥为52.5型水泥。
[0013]进一步的，所述的硫铝酸盐水泥是72.5型北极熊快硬水泥，其化学成分分析如表1。
[0014]表1CSA化学成分分析(％)
[0015]组分CaOAl2O3SO3SiO2Fe2O3TiO2MgOK2ONa2OFClSrOP2O5ZrOC
‑
S
‑
A47.6827.969.237.502.141.791.570.8990.3150.2270.1750.1250.1090.101
[0016]进一步的，所述石膏为半水石膏，其化学成分如表2：
[0017]表2石膏化学成分(％)
[0018]组分SO3CaOMgOSiO2SrOAl2O3FNa2O石膏49.0145.672.921.200.3520.2700.1720.159
[0019]进一步的，所述骨料为海砂，其包含粗砂和细砂，粗砂粒径为0.6～1.25mm、细砂粒径为0～0.6mm。
[0020]进一步的，所述拌合水为海水。
[0021]进一步的，所述减水剂为聚羧酸高效减水剂。
[0022]第二方面，本专利技术提供一种如第一方面所述混凝土的制备方法，包括如下步骤：
[0023]称量好所需的CSA、石膏、硅酸盐水泥、石粉、硅灰、缓凝剂、骨料、聚羧酸高效减水剂和拌合水；
[0024]将所有固体原料倒入搅拌锅内，慢搅1min后加入减水剂和水，继续慢搅，待成浆后
计时慢搅2min，停止搅拌1min，快速搅拌1min后结束搅拌，即得所需产品。
[0025]进一步的，所述方法还包括：
[0026]采用改进的Andreasen&Andersen颗粒堆积模型得到混凝土的基本配合比。
[0027]本专利技术具有如下的优点：
[0028]1、本专利技术的高性能抢修混凝土的制备组分中，可以利用海水海砂进行拌和，一方面降低淡水和河砂的使用量，缓解了淡水资源匮乏、河砂资源紧缺的状况，同时使用海水海砂降低了混凝土的修补成本，延长混凝土的使用寿命，另一方面，该配合比可以制备出高性能抢修混凝土，延长混凝土建筑的使用寿命，降低了长远的维修成本；
[0029]2、本专利技术的水下高性能抢修混凝土，没有添加抗分散剂。一方面减少原材料的使用，降低了成本，另一方面，减少了施工区域的水污染，有利于保护环境；
[0030]3、本专利技术的海水海砂高性能抢修混凝土的力学性能优异、凝结时间适当、可操作性能好。
[0031]4、本专利技术的海水海砂水下高性能抢修混凝土的最优比例是：硫铝酸盐水泥
‑
石膏
‑
硅酸盐水泥比例为1:0.42:6.91，硅灰掺量为6.47份，石粉掺量为4.32份，骨料为42.75份，海水掺量为7.34份，减水剂掺量为1.51份时，4H抗压强度达到21.32MPa，初凝时间为56min，终凝时间为63min，此时力学性能优异、凝结时间适当、可操作性能好，施工效果最好。
[0032]5、本专利技术的生产制造工艺和施工工艺简便，适用于大批量的生产，运输和存储。本专利技术的海水海砂高性能抢修本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种海水海砂水下高性能抢修混凝土，其特征在于，主要由硫铝酸盐水泥，石膏，硅酸盐水泥，石粉，硅灰，海砂，减水剂和拌合水构成，各组分的重量百分比为：其总质量满足100％。2.根据权利要求1所述的海水海砂水下高性能抢修混凝土，其特征在于，硫铝酸盐水泥
‑
石膏
‑
硅酸盐水泥比例为1:0.42:6.91；硅灰掺量为6.47份，石粉掺量为4.32份，骨料为42.75份，海水掺量为7.34份，减水剂掺量为1.51份。3.根据权利要求1所述的海水海砂水下高性能抢修混凝土，其特征在于，所述的硅酸盐水泥为52.5型水泥。4.根据权利要求1所述的海水海砂水下高性能抢修混凝土，其特征在于，所述的硫铝酸盐水泥是72.5型北极熊快硬水泥，其化学成分分析如表1；表1CSA化学成分分析(％)
组分CaOAl2O3SO3SiO2Fe2O3TiO2MgOK2ONa2OFClSrOP2O5ZrOC
‑
S
‑
A47.6827.969.237.502.141.791.570.8990.3150.2270.1750.1250.1090.101
5.根据权利要求1所述的海水海砂水下高...

【专利技术属性】
技术研发人员：代晓青，段力群，谭仪忠，张中威，孙慜倩，熊自明，王明洋，林渊，董璐，王宇，王德荣，
申请(专利权)人：中国人民解放军陆军工程大学，
类型：发明
国别省市：