CN108002785A - 一种改性海水海砂混凝土 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种改性海水海砂混凝土，其质量百分数组成为：水泥15％‑20％、海水7％‑10％、海砂25％‑30％、碎石45％‑50％、减水剂0.1％‑0.2％、粉煤灰0‑5％、煅烧水滑石0.3％‑1％、醇胺类阻锈剂0‑0.2％；本发明解决了混凝土制备中直接利用海水、海砂所引发的钢筋锈蚀的难题；本发明海水海砂混凝土具有优异的护筋性能，可直接用于钢筋混凝土结构。

Description

一种改性海水海砂混凝土

技术领域

本发明涉及一种混凝土制备技术，具体涉及一种利用海水海砂制备的改性海水海砂混凝土，属于建筑材料技术领域。

背景技术

随着我国岛礁工程的建设，对于适用于海岛建设的混凝土需求量不断增大，但在远离内陆的偏远海岛上，往往缺乏拌制混凝土所需的淡水和河砂。如果从内陆地区长距离运输淡水和河砂是不经济的，只有采用方圆60km以内的建筑用砂资源才是经济可行的。但若直接利用海水海砂拌制混凝土，虽然可就地取材，节约成本，但海水海砂中含有对钢筋有害的Cl^－。Cl^－会破坏混凝土中钢筋的钝化膜，引发钢筋的锈蚀，而锈蚀产物的体积膨胀又会引发混凝土的开裂。

混凝土中的Cl^－以三种方式存在于混凝土中，第一种是Cl^－与水泥的水化产物水化铝酸钙形成F盐，称为Cl^－的化学结合；第二种是Cl^－被水泥的水化产物C-S-H凝胶吸附，称为Cl^－的物理吸附；第三种是Cl^－以游离形式存在于混凝土的孔溶液中。真正对钢筋产生破坏作用的并不是混凝土中所有的Cl^－，而是混凝土孔溶液中的自由Cl^－。因此，固结自由Cl^－成为改善海水海砂混凝土护筋性能的关键。

发明内容

本发明所解决的技术问题是：显著提高海水海砂混凝土的护筋性能使其能够应用于钢筋混凝土结构，以实现海水海砂的就地利用。

本发明的目的是提供一种改性海水海砂混凝土及其制备方法。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种海水海砂混凝土，其质量百分数组成为：水泥15％-20％、海水7％-10％、海砂25％-30％、碎石45％-50％、减水剂0.1％-0.2％、粉煤灰0-5％、煅烧水滑石0.3％-1％、醇胺类阻锈剂0-0.2％。

所述醇胺类阻锈剂为三乙醇胺、二甲基乙醇胺、氨甲基丙醇中的一种；

所述粉煤灰为高铝粉煤灰，氧化铝含量大于37％；

所述减水剂为聚羧酸高性能减水剂，减水率为30％；

所述碎石为粒径5-25mm的连续粒径级配碎石；

所述海砂细度模数为2.1；

所述水泥为P·O 42.5级普通硅酸盐水泥。

所述煅烧水滑石通过以下方法获得：将水滑石经蒸馏水漂洗后在105℃下烘干12小时，然后再经600℃下煅烧5小时即得；水滑石为镁铝碳酸根型水滑石，n(Mg):n(Al)比值为4∶1，平均粒径为0.68μm，比表面积为158m²/g。

本发明一种海水海砂混凝土优选采用以下方法制备，包括步骤：

1)按前述一种海水海砂混凝土的质量百分比组成取各物料；

2)筛去海砂中的贝壳；

3)将水泥、粉煤灰、海水、海砂、煅烧水滑石依次加入到搅拌机内，搅拌30秒；

4)将碎石、减水剂、醇胺类阻锈剂加入到搅拌机内，继续搅拌60秒，制得海水海砂混凝土。

本发明的优点和特点：

1)本发明中提出的水滑石具有很大的开发利用空间。比如，可以通过调节水滑石的两种金属阳离子的种类、两种阳离子的比例及层间阴离子的种类来改善煅烧水滑石固结自由氯离子的能力，从而使得以本发明为基础的海水海砂混凝土的技术改进，具有很好的研究开发前景。

2)本发明海水海砂混凝土直接利用海水及海砂拌制，无需海水淡化以及长距离运输河沙，节能增效，经济效益十分显著。

3)本发明海水海砂混凝土具有良好的护筋性能，可直接运用于钢筋混凝土结构，不会引发钢筋的锈蚀。

本发明工作原理：

水滑石(LDH)材料属于阴离子型层状化合物。水滑石类化合物(LDHs)是一类具有层状结构的新型无机功能材料，LDHs的主体层板由两种金属阳离子(一种二价金属阳离子及一种三价金属阳离子)及层板羟基构成，层间含有层间水及层间阴离子以平衡层板的正电荷。一般来讲，只要金属阳离子具有适宜的离子半径(与Mg²⁺的离子半径0.072nm相差不大)和电荷数，均可形成LDHs层板。其化学组成可以表示为[M_1-x ²⁺M_x ³⁺(OH)₂]^x+[(A^n-)_x/n·mH₂O]^x-,其中，M²⁺为Mg²⁺、Ni²⁺、Co²⁺、Zn²⁺、Cu²⁺等二价金属阳离子；M³⁺为Al³⁺、Cr³⁺、Fe³⁺、Sc³⁺等三价金属阳离子；A^n-为阴离子,如CO₃ ^2-、NO₃ ^-、Cl^-、OH^-、SO₄ ^2-、PO₄ ^3-、C₆H₄(COO)₂ ^2-等无机和有机离子以及络合离子。最为常见的是镁铝碳酸根型水滑石。

LDHs具有结构记忆效应。在一定温度下将LDH焙烧一定时间，LDH将失去层间水、层间阴离子及层板羟基，形成金属阳离子的复合氧化物，即煅烧水滑石(CLDH)。将煅烧水滑石加入到含有某种阴离子的溶液介质中，煅烧水滑石将重新结合水分和阴离子，其结构可以部分恢复到具有有序层状结构的LDHs。本发明人通过研究得到的结论是：煅烧水滑石(LDH)可以用来固结混凝土中的自由Cl^-离子从而防止钢筋锈蚀。

具体实施方式

为了理解本发明，下面通过实施例做进一步的说明，但实施例并不限制本发明。

下面的各实施例及对比例中所用原料规格标准如下：

碎石：粒径为5-25mm的连续粒径级配；

海砂：细度模数为2.1；

水泥：为P·O 42.5级普通硅酸盐水泥；聚羧酸高性能减水剂的减水率为30％。

实施例1

本实施例提供一种本发明改性海水海砂混凝土以及对比例。原料配合比见表1。

表1 配制1m³改性海水海砂混凝土时所需原材料的用量(单位：kg)

	水泥	煅烧水滑石	海砂	碎石	海水	聚羧酸减水剂
							对比例1	423	0	639	1135	164	4.23
实施例1	398	25	639	1135	164	4.23

实施例1及对比例1的制备：

将镁铝碳酸根型水滑石用蒸馏水漂洗并在105℃下烘干12小时，再经600℃下煅烧5小时，得煅烧水滑石。按表1取各物料，筛去海砂中的贝壳。将水泥、海水、海砂、煅烧水滑石加入到搅拌机内，搅拌30秒；再将碎石、减水剂加入到搅拌机内，继续搅拌60秒，得海水海砂混凝土。

根据JTJ270-98《水运工程混凝土实验规程》，按照硝酸银滴定法测试、计算得到对应各龄期的单位净浆氯离子固结率，见表2。

表2

测试结果表明:不添加煅烧水滑石的对比例1各龄期的单位净浆氯离子固结率均远小于添加煅烧水滑石的实施例1。

实施例2

本实施例提供一种本发明改性海水海砂混凝土以及对比例。原料配合比见表3。

表3 配制1m3改性海水海砂混凝土时所需原材料的用量(单位：kg)

	水泥	煅烧水滑石	海砂	碎石	海水	聚羧酸减水剂	三乙醇胺
								对比例2	423	0	639	1135	164	4.23	0
实施例2	406	17	639	1135	164	4.23	2.11

实施例2及对比例2的制备：

将镁铝碳酸根型水滑石用蒸馏水漂洗并在105℃下烘干12小时，再经600℃下煅烧5小时，得煅烧水滑石。

按表3取各物料，筛去海砂中的贝壳。将水泥、海水、海砂、煅烧水滑石加入到搅拌机内，搅拌30秒；再将碎石、三乙醇胺、减水剂加入到搅拌机内，继续搅拌60秒，得海水海砂混凝土。

对比例2与实施例2的区别在于，实施例2中的海水海砂混凝土掺加了煅烧水滑石与三乙醇胺，而对比例2中的海水海砂混凝土未掺加煅烧水滑石与三乙醇胺。对比例2与实施例2的各龄期的混凝土中钢筋锈蚀情况见表4。

表4

测试结果表明；对比例2中的混凝土中的钢筋在90天龄期开始出现部分锈蚀，而实施例2中的混凝土中的钢筋直到180龄期也未出现锈蚀。

Claims (8)

1.一种改性海水海砂混凝土，其特征在于其质量百分数组成为：水泥15％-20％、海水7％-10％、海砂25％-30％、碎石45％-50％、减水剂0.1％-0.2％、粉煤灰0-5％、煅烧水滑石0.3％-1％、醇胺类阻锈剂0-0.2％；

所述煅烧水滑石通过以下方法获得：将水滑石经蒸馏水漂洗后在105℃下烘干12小时，然后再经600℃下煅烧5小时即得；水滑石为镁铝碳酸根型水滑石，n(Mg):n(Al)比值为4∶1，平均粒径为0.68μm，比表面积为158m²/g。

2.如权利要求1所述的一种改性海水海砂混凝土，其特征在于所述醇胺类阻锈剂为三乙醇胺、二甲基乙醇胺、氨甲基丙醇中的一种。

3.如权利要求1所述的一种改性海水海砂混凝土，其特征在于所述粉煤灰为高铝粉煤灰，氧化铝含量大于37％。

4.如权利要求1所述的一种改性海水海砂混凝土，其特征在于所述减水剂为聚羧酸高性能减水剂，减水率为30％。

5.如权利要求1所述的一种改性海水海砂混凝土，其特征在于所述碎石为粒径5-25mm的连续粒径级配碎石。

6.如权利要求1所述的一种改性海水海砂混凝土，其特征在于所述海砂细度模数为2.1。

7.如权利要求1所述的一种改性海水海砂混凝土，其特征在于所述水泥为P·O 42.5级普通硅酸盐水泥。

8.一种如权利要求1所述的改性海水海砂混凝土的制备方法，其特征在于包括步骤：

1)按质量百分数组成取各物料：水泥15％-20％、海水7％-10％、海砂25％-30％、碎石45％-50％、减水剂0.1％-0.2％、粉煤灰0-5％、煅烧水滑石0.3％-1％、醇胺类阻锈剂0-0.2％；

2)筛去海砂中的贝壳；

3)将水泥、粉煤灰、海水、海砂、煅烧水滑石依次加入到搅拌机内，搅拌30秒；

4)将碎石、减水剂、醇胺类阻锈剂加入到搅拌机内，继续搅拌60秒，制得海水海砂混凝土。