一種海砂粉末混凝土的制作方法
【專利說(shuō)明】一種海砂粉末混凝土 發(fā)明領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及混凝土材料領(lǐng)域，尤其是一種采用海水和海砂制備的海砂粉末混凝 土。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，在建筑工程中對(duì)混凝土的需求日益增大。在混凝土制 造行業(yè)中，一般會(huì)在混凝土加入大量的河砂，以使最終的混凝土結(jié)構(gòu)得到理想的強(qiáng)度。然 而，混凝土產(chǎn)品的大量生產(chǎn)使有限的河砂資源日益枯竭，進(jìn)而危及河道防洪和城市供水。
[0003] 與河砂相比，海砂資源比較豐富。利用海砂制備混凝土是解決河砂資源過(guò)度開(kāi) 采的問(wèn)題的理想選擇。但是，由于海砂中含有一定量的氯離子、硫酸根離子陰及金屬陽(yáng)離 子離子，會(huì)導(dǎo)致采用海砂混凝土建造的建筑結(jié)構(gòu)中的鋼筋結(jié)構(gòu)容易被腐蝕，不利于建筑 結(jié)構(gòu)的安全。為了解決這一問(wèn)題，可以采用在混凝土中添加外加劑的方法，如專利號(hào)為 CN201010116341名為"外加劑的海砂混凝土構(gòu)件及制備方法"的中國(guó)發(fā)明專利公開(kāi)了一種 外加劑的海砂混凝土構(gòu)件，包括作為混凝土骨料的海砂、水泥、水及能釋放二氧化碳的外 加劑，將海砂、水泥、水及能釋放二氧化碳的外加劑按比例攪拌混和形成海砂混凝土，還包 括容納所述海砂混凝土的柱狀基體，將所述海砂混凝土灌入所述柱狀基體中成形后形成 海砂混凝土構(gòu)件。本發(fā)明的海砂混凝土構(gòu)件，將海砂、水泥、水及能釋放二氧化碳的外加劑 按比例攪拌混和形成海砂混凝土，海砂混凝土中的氫氧化鈣與二氧化碳?xì)怏w進(jìn)行反應(yīng)生 成碳酸鈣。在混凝土中加入能釋放二氧化碳的外加劑一方面能解決混凝土結(jié)構(gòu)中氫氧化鈣 腐蝕的問(wèn)題，另一方面，反應(yīng)生成的碳酸鈣能改善海砂與水泥漿的接觸界面，增強(qiáng)海砂混凝 土的強(qiáng)度。海砂混凝土中的孔隙雖然會(huì)因?yàn)槎趸寂c氫氧化鈣的反應(yīng)而導(dǎo)致孔徑減少， 但是，海砂中小粒徑的氯離子仍能從孔徑通過(guò)，腐蝕鋼筋結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)耐久性能下 降。
[0004] 另外，可以采用淡化海砂的方法制備混凝土，如申請(qǐng)?zhí)枮?00910025342. 8名為 "高性能的海砂混凝土材料"中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)公開(kāi)了 一種高性能化海砂混凝土材料是以 經(jīng)過(guò)淡化處理的海砂和礦物摻合料為主要成分，加水、水泥、石子攪拌制成，各原料的重 量份為：水泥100份，礦物摻合料50-300份，水50-600份，海砂100-1600份，石子 250-2000份。其中，所采用的海砂的規(guī)格為細(xì)度模數(shù)2. 2~3. 0,含泥量小于1. 5%，泥塊含量 小于0. 8%，氯離子含量小于0. 05%，貝殼含量小于5%。該方案雖能解決海砂中氯離子腐蝕鋼 筋的問(wèn)題，混凝土結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和耐久性得到增強(qiáng)，但是，方案中采用的海砂需要經(jīng)過(guò)淡化， 而該淡化過(guò)程成本高，而且生產(chǎn)效率低，不適合海砂混凝土的大規(guī)模生產(chǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種耐腐蝕性好、耐久性能好、自密 實(shí)性能好、擴(kuò)展度大、水化熱低、工作擴(kuò)展度調(diào)整范圍大、早期強(qiáng)度快，能采用直接海水和海 砂制備的海砂粉末混凝土。
[0006] 本發(fā)明的上述目的通過(guò)如下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)： 一種海砂粉末混凝土，其特征在于，包括如下重量份原料： 普通硅酸鹽水泥450~750份； 礦物活性摻合料；250~450份； 惰性摻合料50~150份； 海砂850~1400份； 早強(qiáng)型高效減水劑24~32份； 海水145~220份； 有機(jī)纖維2~4份； 0. 08mm~0. 35mm鍍銅鋼纖維 78~250 份。
[0007] 該混凝土引入級(jí)配納米級(jí)惰性摻和料組分，提高混凝土結(jié)構(gòu)自密實(shí)性，同時(shí)引入 上述配比的礦物活性摻和料，增強(qiáng)混凝土結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、耐久性等性能，礦物活性摻和料二次 反應(yīng)不斷吸收內(nèi)部反應(yīng)生成氫氧化鈣，一方面消除了氫氧化鈣對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)的影響，另一 方面，進(jìn)一步也消除了內(nèi)部離子介質(zhì)迀移的通道。在這種混凝土中，不但可以直接添加不經(jīng) 淡化的海水、海砂，而且海水、海沙中含有低濃度的氯鹽和硫酸鹽鹽類，能夠作為早強(qiáng)劑作 用，被混凝土中水化產(chǎn)物吸收，進(jìn)一步增加了混凝土結(jié)構(gòu)的填充，提高了其力學(xué)性能指標(biāo)。
[0008] 進(jìn)一步地，所述的海砂粉末混凝土包括如下重量份原料： 普通硅酸鹽水泥550~650份； 礦物活性摻合料330~400份； 惰性摻合料80~120份； 海砂950~1200份； 早強(qiáng)型高效減水劑26~31份； 海水165~200份； 有機(jī)纖維2~4份； 0. 08mm~0. 35mm鍍銅鋼纖維 100~170 份。
[0009] 其中，所述水泥的平均粒徑為小于60ixm;所述礦物活性摻和料粒徑范圍為 0. 10~60ym;所述惰性摻合料平均粒徑為0. 01~80ym;所述海砂平均粒徑為4. 75mm以下， 顆粒為連續(xù)級(jí)配的中砂及細(xì)沙，泥含量小于0. 5% ;所述有機(jī)纖維為高強(qiáng)彈模的PVA纖維， 其長(zhǎng)度為6~12mm;所述鍍銅纖維抗拉強(qiáng)度大于2000兆帕。所述水泥的級(jí)別為不低于42. 5 等級(jí)強(qiáng)度；高效減水劑減水率不小于20%，所述礦物摻合料為活性指數(shù)7天不低于120%，其 組分為硅粉、礦粉、粉煤灰、陶瓷拋光粉、鋼渣份中一種或多種，惰性摻合料其組分為石灰石 粉、納米碳酸鈣粉、石英石粉中一種或多種。
[0010] 礦粉、硅灰、粉煤灰、陶瓷拋光粉、鋼渣在制備混凝土的過(guò)程中，礦物活性摻合料進(jìn) 行二次水化，吸收混凝土內(nèi)部的氫氧化鈣，使內(nèi)部結(jié)構(gòu)孔隙進(jìn)一步減小，基本消除了內(nèi)部離 子介質(zhì)迀移的通道。納米級(jí)碳酸鈣粉、石灰石粉、石英石粉等組分，其主要起顆粒致密結(jié)構(gòu) 堆積作用，同時(shí)其顆粒表面能較大，促進(jìn)水泥水化反應(yīng)，起到晶核反應(yīng)作用，同時(shí)由于惰性 摻和料的顆粒級(jí)配對(duì)內(nèi)部結(jié)構(gòu)產(chǎn)生致密擠壓排水作用，可以有效降低水用量，從而減少了 海水、海沙中游離狀態(tài)離子的在微毛細(xì)孔通道迀移，對(duì)實(shí)現(xiàn)海砂粉末混凝土效果比較重要。 本發(fā)明整體結(jié)構(gòu)利用致密堆積結(jié)構(gòu)原理，添加含納米級(jí)碳酸鈣粉、磨細(xì)石英石粉等惰性摻 合料，通過(guò)顆粒級(jí)配的優(yōu)化使得內(nèi)部混凝土內(nèi)部沒(méi)有連通通道空隙，使內(nèi)部離子介質(zhì)不容 易發(fā)生迀移。
[0011] 進(jìn)一步地，所述礦物活性摻合料包括如下重量百分比原料：硅灰0~100%、礦粉 〇~50%、粉煤灰0~50%、陶瓷拋光粉0~100%、鋼渣0~30% ;所述惰性摻合料包括如下重量百分 比原料：石灰石粉〇~1〇〇%、納米碳酸媽0~100%、石英石粉0~100%。
[0012] 礦粉、硅灰、粉煤灰、陶瓷拋光粉、鋼渣在制備混凝土的過(guò)程中，礦物活性摻合料進(jìn) 行二次水化，吸收混凝土內(nèi)部的氫氧化鈣，使內(nèi)部結(jié)構(gòu)孔隙進(jìn)一步減小，基本消除了內(nèi)部離 子介質(zhì)迀移的通道。
[0013] 優(yōu)選地，所述海砂粉末混凝土包括如下重量份原料： 普通硅酸鹽水泥600份； 礦物活性摻合料350份； 惰性摻合料1〇〇份； 海砂1050份； 早強(qiáng)型高效減水劑30份； 海水175份； 有機(jī)纖維3份； 0. 08mm~0. 35mm鍍銅鋼纖維165份。
[0014] -種海砂粉末混凝土的制備方法，包括以下步驟： 51、 將配方限定的有機(jī)纖維、鍍銅纖維和海砂加入攪拌機(jī)攪拌至分散均勻； 52、 向步驟Sl攪拌好的材料中依次加入配方限定的水泥、礦物活性摻合料、惰性摻和 料進(jìn)行攪拌至得到均勻的混合料； 53、 向步驟S2中均勻混合料依次加入配方限定的早強(qiáng)型高效減水劑、海水?dāng)嚢柚列纬?均勻海砂粉末混凝土。
[0015] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的技術(shù)方案具有以下有益效果： (1)本發(fā)明技術(shù)方案利用的致密堆積結(jié)構(gòu)原理，在海砂混凝土中加入含納米級(jí)碳酸鈣 粉、陶瓷拋光粉納米級(jí)摻合料，通過(guò)顆粒級(jí)配的優(yōu)化使得內(nèi)部混凝土內(nèi)部基本沒(méi)有連通通 道空隙，通過(guò)添加礦物活性摻合料并且進(jìn)行二次水化反應(yīng)，消除了混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部離子介 質(zhì)迀移的通道，因此可不經(jīng)過(guò)淡化過(guò)程，直接在混凝土制備時(shí)添加海水和海砂替代淡水和 河砂，節(jié)約河砂和淡水資源。而且混凝土自身海水、海沙中含有低濃度的氯鹽和硫酸鹽鹽 類，能夠起到早強(qiáng)劑的作用，通過(guò)水化反應(yīng)進(jìn)一步增加了混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部填充，提高了混凝 土結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能指標(biāo)。
[0016] (2)該種海砂混凝土綜合成本造價(jià)低，材料來(lái)源廣泛、大摻量工業(yè)廢料，并且耐腐 蝕性好，耐久性能好，自密實(shí)性能好，擴(kuò)展度大，水化熱低、工作擴(kuò)展度調(diào)整范圍大，早期強(qiáng) 度快，一天大于50兆帕，28天大于120兆帕，56天強(qiáng)度不低于130兆帕，適合各類別建筑工 程要求使用。
【具體實(shí)施方式】
[0017] 下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作出進(jìn)一步地詳細(xì)闡述，但實(shí)施例并不對(duì)本發(fā)明做 任何形式的限定。
[0018] 實(shí)施例I 一種自密實(shí)海砂混凝土，包括如下重量份原料： 普通硅酸鹽水泥450份； 礦物活性摻合料；250份； 惰性摻合料50份； 海砂850份； 早強(qiáng)型高效減水劑24份； 海水145份； 有機(jī)纖維2份； 0. 08mm~0. 3