CN110272221B - 一种改性珊瑚砂混凝土的制备方法 - Google Patents

一种改性珊瑚砂混凝土的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种改性珊瑚砂混凝土的制备方法，包括步骤：选取预定量的珊瑚砂并进行破碎处理；配置水泥浆体并包裹破碎后的珊瑚砂，形成包裹砂；对包裹砂进行养护；将养护好的包裹砂充当骨料，浇筑形成珊瑚砂混凝土。本发明制备的珊瑚砂混凝土，不仅可以增强珊瑚砂骨料混凝土的抗压抗折性能，还可以有效的延缓甚至是约束珊瑚砂中氯离子的外渗，从而有效的保护混凝土内的钢筋，提高混凝土结构的使用年限。

Description

一种改性珊瑚砂混凝土的制备方法
技术领域
本发明涉及混凝土材料耐久性技术领域，特别涉及一种改性珊瑚砂混凝土的制备方法。
背景技术
随着社会经济的发展，结合我国的实际情况来看：陆地的土地资源已不足以满足现在的发展需要，所以海岛的开发及加大海岛的建设对我国社会经济的发展具有重要的战略意义。但是由于岛礁都分布在沿海附近远离内地，交通不便且岛上资源有限，如果在海岛上建造建筑物必然要考虑建筑成本、建筑材料来源、施工周期等一系列的问题，这就给开发和建设带来了一定困难。
日本、英国、丹麦等国家早已在岛礁工程中使用以珊瑚砂或海砂为细骨料，海水拌养的混凝土作为建筑材料。
不过，虽然可以使用珊瑚砂骨料替换普通骨料来制备混凝土，珊瑚砂混凝土的强度也可以较好地满足岛礁实际工程建设需求，但是其孔隙率较大，外部有害物质易渗入混凝土内部，还有自身含有一些氯离子等离子，会有氯离子引发混凝土内部钢筋锈蚀的耐久性问题；并且珊瑚砂还具有质轻、棱角度高、多孔隙(含有内孔隙)、形状不规则等特点。尽管如此，为了能够更好的解决内地河砂资源短缺困难、沿海及近海岛礁运输成本和工期问题、加快国家经济建设，海砂还是被大量的使用，珊瑚砂也慢慢的被使用。但是海砂和珊瑚砂有一个共同的缺点就是氯离子含量过高，会加速混凝土中的钢筋锈蚀，降低了结构耐久性，由于这个缺点，海砂作为骨料替代河砂，虽然被大量使用，但海砂混凝土一直在研究改进，为的就是能够克服氯离子侵蚀带来的耐久性问题，从而使海砂混凝土能够得到推广使用。
同时，由于珊瑚骨料自身性质的原因，使得珊瑚骨料作为建筑材料，制作出的珊瑚混凝土，其性能不仅与普通混凝土有着很大区别，而且与一般的轻骨料混凝土也有所不同。所以在珊瑚骨料混凝土的使用中，在保证具有足够的工作强度和良好的工作性能稳定性的前提下，再来寻求比普通混凝土更优经济效益的制作方法，这是珊瑚骨料混凝土研究中的一个重要方向。因此，寻找经济高效的方法改良珊瑚混凝土性能具有重要意义，同样对改良珊瑚砂骨料的性能的研究也同样具有重要意义。
目前，国内外对其研究主要集中在耐久性、加强筋材料、改性技术等方面。主要集中在：(1)对钢筋锈蚀的研究，比如不锈钢钢筋、复合材料筋等特种钢筋等等；(2)在珊瑚砂混凝土中掺杂聚丙烯纤维、玻璃纤维、碳纤维和剑麻纤维等；(3)对珊瑚粗骨料采用非饱和预湿处理，并掺杂偏高岭土与粉煤灰的方式，改善珊瑚砂混凝土孔隙状态以及采用5％偏高岭土、15％矿粉、15％粉煤灰分别以单掺、复掺和三掺形式加入珊瑚砂混凝土中进行改性；(4)还有采用聚乙烯醇溶液对珊瑚砂骨料进行强化改性处理的方法；(5)以及微生物诱导碳酸钙沉淀(MICP)技术等等。但是，这些改性操作存在步骤相对复杂且成本较高的问题。
因而现有技术还有待改进和提高。
发明内容
鉴于上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种改性珊瑚砂混凝土的制备方法，其可以有效的延缓甚至是约束珊瑚砂中氯离子的外渗，从而有效的保护混凝土内的钢筋，提高混凝土结构的使用年限。
为了达到上述目的，本发明采取了以下技术方案：
一种改性珊瑚砂混凝土的制备方法，包括以下步骤：
选取预定量的珊瑚砂并进行破碎处理；
配置水泥浆体并包裹破碎后的珊瑚砂，形成包裹砂；
对包裹砂进行养护；
将养护好的包裹砂充当骨料，浇筑形成珊瑚砂混凝土。
进一步的，所述的改性珊瑚砂混凝土的制备方法中，所述配置水泥浆体并包裹破碎后的珊瑚砂，形成包裹砂的步骤具体包括：
将水倒进第一份水泥中并进行搅拌形成水泥浆体；
待水泥浆体搅拌完全后，将破碎后的珊瑚砂倒进水泥浆体中并搅拌至均匀；
将第二份水泥倒进搅拌均匀的珊瑚砂中并搅拌至均匀，形成包裹砂。
进一步的，所述的改性珊瑚砂混凝土的制备方法中，在所述选取预定量的珊瑚砂并进行破碎处理的步骤之后，还包括步骤：
对破碎后的珊瑚砂进行筛分处理。
进一步的，所述的改性珊瑚砂混凝土的制备方法中，在所述选取预定量的珊瑚砂并进行破碎处理的步骤之后，还包括步骤：
对破碎后的珊瑚砂进行干燥处理。
进一步的，所述的改性珊瑚砂混凝土的制备方法中，在所述对包裹砂进行养护的步骤之前，还包括步骤：
在包裹砂的表面覆盖防水膜。
进一步的，所述的改性珊瑚砂混凝土的制备方法中，所述第一份水泥的质量与第二份水泥的质量相等。
进一步的，所述的改性珊瑚砂混凝土的制备方法中，所述水泥为硫铝酸盐水泥，高铝水泥或碱激发材料。
进一步的，所述的改性珊瑚砂混凝土的制备方法中，所述水为去离子水。
进一步的，所述的改性珊瑚砂混凝土的制备方法中，所述水泥浆体的水灰比为0.38-0.42。
进一步的，所述的改性珊瑚砂混凝土的制备方法中，所述水泥浆体的水灰比为0.40。
相较于现有技术，本发明提供的一种改性珊瑚砂混凝土的制备方法，包括步骤：选取预定量的珊瑚砂并进行破碎处理；配置水泥浆体并包裹破碎后的珊瑚砂，形成包裹砂；对包裹砂进行养护；将养护好的包裹砂充当骨料，浇筑形成珊瑚砂混凝土。本发明制备的珊瑚砂混凝土，不仅可以增强珊瑚砂骨料混凝土的抗压抗折性能，还可以有效的延缓甚至是约束珊瑚砂中氯离子的外渗，从而有效的保护混凝土内的钢筋，提高混凝土结构的使用年限。
附图说明
图1为本发明提供的一种改性珊瑚砂混凝土的制备方法的流程图；
图2为本发明提供的一种改性珊瑚砂混凝土的制备方法中步骤S200的流程图；
图3为本发明提供的一种改性珊瑚砂混凝土的制备方法中珊瑚砂破碎后没有包裹水泥浆体的结构示意图；
图4为本发明提供的一种改性珊瑚砂混凝土的制备方法中珊瑚砂破碎后包裹水泥浆体以后的结构示意图。
具体实施方式
本发明提供一种改性珊瑚砂混凝土的制备方法，其可以有效的延缓甚至是约束珊瑚砂中氯离子的外渗，从而有效的保护混凝土内的钢筋，提高混凝土结构的使用年限。同时，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
目前，在混凝土应用的实际工程结构中，裂缝和孔隙是不可避免的，只能尽量的减少或者延缓裂缝和孔隙的出现。珊瑚砂的可用潜力虽然十分的巨大，但其本身存在高孔隙率、质轻、棱角度高、对钢筋混凝土有害的离子含量高等缺点。因此，亟需一种新的珊瑚砂混凝土改性方法，从而克服这些缺点，解决实际工程中出现的一些问题。
请参阅图1，为本发明提供的一种改性珊瑚砂混凝土的制备方法的流程图，所述制备方法包括以下步骤：
S100、选取预定量的珊瑚砂并进行破碎处理；
S200、配置水泥浆体并包裹破碎后的珊瑚砂，形成包裹砂；
S300、对包裹砂进行养护(自然养护，养护时间取决于水泥浆体的品
种)；
S400、将养护好的包裹砂充当骨料，浇筑形成珊瑚砂混凝土。
其中，为了更好的对破碎后的珊瑚砂进行包裹处理，得到合适的包裹砂样品，在步骤S100和S200之间，还包括步骤：对破碎后的珊瑚砂进行筛分处理。该步骤使试验人员能根据实际需要，得到合适粒径的珊瑚砂。
以及包括步骤：对破碎后的珊瑚砂进行干燥处理。该步骤能去除珊瑚砂中的水分，防止影响水泥浆体包裹的效果。
并且，在步骤S300之前，还包括步骤：在包裹砂的表面覆盖防水膜。所述防水膜可以是常见的保鲜膜，因为珊瑚砂吸水性特别强，一旦放在空气湿度为0.95的条件下，样品将会吸收大量的水分，而快速水化，对试验检测有影响，但在实际工程中对结构是有利的。
通过上述步骤，本发明一是通过水泥浆体包裹珊瑚砂破碎颗粒而形成一种新的混合改性珊瑚骨料颗粒，从而简单高效的提高珊瑚砂混凝土的工作强度等性能；二是通过水泥浆体包裹珊瑚砂破碎颗粒而有效的延缓甚至是约束珊瑚砂中氯离子的外渗，从而有效的保护混凝土内的钢筋，提高混凝土结构的使用年限。
具体来说，所述步骤S100包括：根据需要取一定量的原珊瑚砂，倒入颚式破碎机中，并调整颚式破碎机的破碎粒径(根据需要自行设定)，然后进行破碎。
请参阅图2，所述步骤S200包括：
S210、将水倒进第一份水泥中并进行搅拌形成水泥浆体；
S220、待水泥浆体搅拌完全后，将破碎后的珊瑚砂倒进水泥浆体中并搅拌至均匀；
S230、将第二份水泥倒进搅拌均匀的珊瑚砂中并搅拌至均匀，形成包裹砂。
其中，所述水优选为去离子水；所述水泥优选为含高铝相快硬、早强水泥，其具体可包括硫铝酸盐水泥，高铝水泥或碱激发材料体系；所述第一份水泥的质量与第二份水泥的质量相等；所述水泥浆体的水灰比优选为 0.38-0.42。
步骤S210-步骤S230具体实施的做法如下：
1)先准备试验，取干燥后的破碎骨料若干克置于容器中，取一定量的去离子水于容器中，电子秤一个，容器若干。
2)取一定量骨料置于容器中，取某一水灰比的去离子水Xg、高铝相水泥两份：分别为0.5Yg，水泥浆体量为Zg，高铝相盐水泥Hg，水灰比选为0.38-0.42。
3)将称好的去离子水快速倒进其中一份高铝相水泥中，搅拌完全后，迅速将称好的骨料倒进水泥浆体中，开始搅拌且搅拌均匀，然后再将另一份水泥倒进搅拌均匀的骨料中接着搅拌至完全均匀，而后开始养护。
请结合图3和图4，通过上述步骤，水泥浆体可以填充珊瑚砂内的孔隙，有效降低珊瑚砂骨料的孔隙率，从而提高珊瑚砂混凝土的密实度、降低氯离子的渗透系数，增强了界面过渡区的强度等耐久性，同时可以充分海岛资源，使混凝土的造价降低。
此外，为了探究水泥浆体最合适的水灰比，以及珊瑚砂与水泥浆体的质量比，本发明提供实施例一如下：
重复上述步骤进行珊瑚砂包裹试验探究，得到探究结果如表1所示，初步得出：一定量的珊瑚砂对应的合适的水灰比范围和砂浆量，以及一次包裹和二次包裹的差异性。表2和表3分别简单的定义了珊瑚砂上水泥浆体包裹厚度和剩余水泥浆体量的评判标准。并且，通过表4和表5给出了 Cl-(氯离子)析出的滴定结果。因此，通过实施例一的一系列的探究，本发明最终选取的是水泥浆体的水灰比为0.4，珊瑚砂与水泥浆体的质量比为4:3的配比标准(珊瑚砂100g，水泥浆体量75g)来进行试验和制备改性珊瑚砂混凝土。
表1-珊瑚砂包裹试验探究
Figure BDA0002074109420000071
Figure BDA0002074109420000081
其中，25+25代表将水泥等分成两份，先用其中的一份和去离子水配制浆体包裹骨料，待震动包裹一段时间，将剩下的一份加入包裹骨料上进行搅拌。
表2-水泥浆体包裹厚度评判标准
优秀 3
良好 2
中等 1
不好 0
表3-剩余水泥浆体量评判标准
优 0
良 1
差 2
Cl-析出滴定说明：从中选取4组包裹后砂浆与厡砂分别放入去离子水中1，3，5d，滴定测上层清液中的Cl-浓度(每组取3份做平行实验)。
表4-Cl-滴定结果
Figure BDA0002074109420000082
表5-滴定氯离子的数据结果(mg/L)
Figure BDA0002074109420000083
Figure BDA0002074109420000091
同时，为了测试利用上述步骤得到混凝土试块的性能，本发明提供实施例二如下：
1、按实施例一的试验比例(珊瑚砂100g，水泥浆量75g，水灰比0.4，水泥要分成等量的两份)取一定量的破碎珊瑚骨料、去离子水、快硬早强高铝相水泥(等分成2份)、标准砂；
2、取一半的水泥与去离子水混合制成浆体，且搅拌均匀；
3、将骨料倒入浆体中进行搅拌，一段时间后，将另外一半水泥倒入搅拌器中进行搅拌，待搅拌均匀后，进行养护；
4、用包裹好的骨料，进行试块浇筑，每组三个样品，试块尺寸为 40X40X160mm，得到的对比试验数据如表6所示。
表6-试块对比试验数据
Figure BDA0002074109420000092
做好试块后对试块进行养护，并做1d、3d、7d的抗折、抗压强度对比数据，结果如表7和表8所示。
表7-试块抗折强度/Mpa
养护龄期 1d 3d 7d
无包裹珊瑚砂 5.83 7.73 8.12
包裹的珊瑚砂 6.13 7.97 9.12
标准砂 5.42 6.27 6.54
表8-试块抗压强度/Mpa
养护龄期 1d 3d 7d
无包裹珊瑚砂 13.26 19.01 24.26
包裹的珊瑚砂 13.65 20.9 25.4
标准砂 12.93 14.63 22.35
试验结果分析：从表5、6、7、8中分析能能得知，合理的水泥浆体包裹后的珊瑚骨料确实可以增强珊瑚砂骨料混凝土的抗压抗折性能，以及对氯离子的析出能起到抑制作用。并且有理由相信：通过研究抑制氯离子的析出应该还能做得更好；并且包裹后的强度能够达到想要的结果和趋势，当然，这还需要进一步的研究，优化。
因此，通过本发明提供的制备方法所得到的改性珊瑚砂混凝土，可以有效的延缓海洋环境及沿海环境下珊瑚砂中氯离子的外渗，同时还能降低珊瑚砂混凝土的孔隙率，提高界面过渡区厚度和强度，提高骨料自身的强度从而增强珊瑚混凝土的抗压强度以及珊瑚砂混凝土的抗氯离子侵蚀等的整体耐久性，并能充分利用珊瑚资源和有效的解决河砂紧缺的资源问题；还能减少河砂的乱开采，保护环境。
综上所述，本发明提供了一种改性珊瑚砂混凝土的制备方法，包括步骤：选取预定量的珊瑚砂并进行破碎处理；配置水泥浆体并包裹破碎后的珊瑚砂，形成包裹砂；对包裹砂进行养护；将养护好的包裹砂充当骨料，浇筑形成珊瑚砂混凝土。本发明制备的珊瑚砂混凝土，不仅可以增强珊瑚砂骨料混凝土的抗压抗折性能，还可以有效的延缓甚至是约束珊瑚砂中氯离子的外渗，从而有效的保护混凝土内的钢筋，提高混凝土结构的使用年限。
可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (5)

1.一种改性珊瑚砂混凝土的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
选取预定量的珊瑚砂并进行破碎处理，对破碎后的珊瑚砂进行筛分处理和干燥处理；
配置水泥浆体并包裹破碎后的珊瑚砂，形成包裹砂；
对包裹砂进行养护；
将养护好的包裹砂充当骨料，浇筑形成珊瑚砂混凝土；
所述配置水泥浆体并包裹破碎后的珊瑚砂，形成包裹砂的步骤具体包括：
将水倒进第一份水泥中并进行搅拌形成水泥浆体，所述水泥浆体的水灰比为0.38-0.42；
待水泥浆体搅拌完全后，将破碎后的珊瑚砂倒进水泥浆体中并搅拌至均匀；
将第二份水泥倒进搅拌均匀的珊瑚砂中并搅拌至均匀，形成包裹砂，在包裹砂的表面覆盖防水膜，所述防水膜为保鲜膜。
2.根据权利要求1所述的一种改性珊瑚砂混凝土的制备方法，其特征在于，所述第一份水泥的质量与第二份水泥的质量相等。
3.根据权利要求1所述的一种改性珊瑚砂混凝土的制备方法，其特征在于，所述水泥为硫铝酸盐水泥，高铝水泥或碱激发材料。
4.根据权利要求1所述的一种改性珊瑚砂混凝土的制备方法，其特征在于，所述水为去离子水。
5.根据权利要求1所述的一种改性珊瑚砂混凝土的制备方法，其特征在于，所述水泥浆体的水灰比为0.40。
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