CN105541236B - 一种海水海砂混凝土 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种海水海砂混凝土,属于建筑材料领域,所述海水海砂混凝土的原料按质量份计,包括以下组分:水泥10‑25份、海水4‑9份、海砂25‑40份、石35‑55份、减水剂0.1‑0.8份、缓凝剂0.005‑0.02份、引气剂0.01‑0.05份、牺牲剂0.001‑0.01份。本发明解决了海水、海砂难以直接利用的技术难题,利用本发明制备的海水海砂混凝土具有工作性能优异,不同生产批次的混凝土工作性能稳定,适合大规模连续生产且成本低廉。

Description

一种海水海砂混凝土
技术领域
[0001] 本发明涉及一种海水海砂混凝土,具体涉及一种利用海水海砂制作混凝土材料和 产品的技术,属于建筑材料领域。
背景技术
[0002] 十八大报告中提出“提高海洋资源开发能力,坚决维护国家海洋权益,建设海洋强 国”的战略,开发海洋是经济建设、社会发展、国家安全、促进能源结构调整和科技发展的重 大需求。
[0003] 我国海洋面积300万平方公里,岛屿总数达5000多个,海岸线总长度3.2万公里,其 中大陆海岸线1.8万公里,岛屿海岸线1.4万公里,对于沿海和近海地区,混凝土生产可以利 用大陆上的砂、石和淡水等原材料。然而,对于远海和深海中的海岛建设,目前面临着原材 料长距离运输、淡水和河砂缺乏难题。我国南海上的岛屿离岸距离最远超过1500km,东海上 的岛屿离岸距离最远约为530km,如果从陆地上运送淡水、河砂等材料,或者在建设点进行 海水淡化、海砂和粗骨料的无氯化处理,将耗费大量成本。
[0004] 此外,由于钢筋混凝土中限制使用海水和海砂,因此海水海砂只能在素混凝土中 使用。
[0005] 诸如扭王字块、护坡混凝土等一般为素混凝土,不使用钢筋,不存在钢筋锈蚀问 题。但因未经处理的海砂含泥量高、海水中化学物质复杂,直接利用海水、海砂生产素混凝 土,会导致减水剂被海水中化学物质或杂质等吸附,使新拌混凝土工作性能不稳定,当海 水、海砂的成本变动较大,这种工作性能的不稳定性,可能导致无法施工,严重时可能导致 工程事故。
[0006] 另外,由于海水、海砂中主要成分为氯化钠、氯化钙和氯化镁等氯盐,这些氯化物 是混凝土的早强剂,会缩短混凝土的凝结时间,使混凝土早凝,严重缩短混凝土的施工时 间。
[0007] 最后,同样是由于氯盐物质的存在,混凝土内相当于人工掺加了除冰盐等物质,因 而混凝土的抗冻耐久性能较差,不利于混凝土长期稳定服役。
发明内容
[0008] 本发明解决的技术问题是显著提高海水海砂素混凝土的工作稳定性,使目前不能 用来制备混凝土的海水和海砂,实现就地利用,并制备出性能不低于淡水河砂的混凝土。
[0009] 本发明的技术方案是,提供一种海水海砂混凝土,所述海水海砂混凝土的原料按 质量份计,包括以下组分:水泥10-25份、海水4-9份、海砂25-40份、石35-55份、减水剂0. ΙΟ .8份、缓凝剂0.005-0.02份、 引气剂0.01-0.05份、牺牲剂0.001-0.01 份。
[0010] 进一步地,所述牺牲剂的质量为海砂和海水总质量的O. OI-0.015 %。
[0011] 水泥主要作用是水化后将海砂和石胶结在一起形成强度,水泥可选择硅酸盐水 泥,普通硅酸盐水泥、复合硅酸盐水泥以及特种水泥等。
[0012] 进一步地,所述海水海砂混凝土的原料中还添加辅助胶凝材料2-10份。辅助胶凝 材料主要作用是降低水化热,降低水泥用量,增强耐久性和混凝土长期强度。所述辅助胶凝 材料为粉煤灰、矿渣、石灰石粉、钢渣、硅灰、煤矸石、稻壳灰中的一种或几种混合,包含但不 限于上述组分。
[0013] 进一步地,所述海砂的细度模数不超过3.7,海砂主要用于填充石子间的空隙,为 海岛就近区域采集未经处理的海砂;海水主要用于拌和混凝土,提供水泥水化的水分,为海 岛就近区域采集未经处理的海水;石主要作用为降低混凝土的收缩和变形,是混凝土的骨 架,主要包含大块岩石经过破碎后形成的碎石和水流冲刷后形成的卵石,其中碎石压碎指 标小于30、卵石的压碎指标小于16。
[0014] 进一步地,缓凝剂主要作用是延长水泥混凝土的初、凝结时间,留有足够的施工时 间;所述缓凝剂为碳水化合物、羟基羧酸及其盐类、糖类及其化合物、多元醇及其衍生物中 的一种或几种缓凝剂。减水剂主要作用是降低用水量,减小水泥用量,提高混凝土的工作性 能,包含但不仅限于聚羧酸系减水剂、萘系减水剂、蒽系减水剂、氨基磺酸盐系减水剂以及 木质素磺酸盐系减水剂等。
[0015] 进一步地,所述引气剂为松香类引气剂或/和皂苷类引气剂,包含但不限于上述组 分。所述引气剂主要作用是在混凝土中引入微小的、封闭的、互不连通的气泡,利用微气泡 的滚珠和浮托作用,改善了混凝土的工作性能和新拌性能,同时明显增加海水海砂混凝土 抗冻性和长期耐久性能。
[0016] 进一步地,所述牺牲剂为阳离子表面活性剂或/和非离子表面活性剂,如聚乙二 醇,氯化胆碱等,包含但不限于上述组分。所述牺牲剂主要作用是与掺入的减水剂形成竞争 吸附,牺牲剂率先吸附在海砂、海水所带入的来源不明的复杂的盐类或其它杂质表面,显著 降低海水海砂中盐类其他化学杂质吸附减水剂的量,从而使掺入的减水剂正常发挥作用, 提高新拌混凝土工作性能的稳定性,为连续生产和施工提供方便。
[0017] 进一步地,所述海水海砂混凝土中还包括加筋纤维。对于钢筋混凝土,由于氯盐的 存在,钢筋极易腐蚀,现有的国家规范中不允许在钢筋混凝土中使用海水、海砂和珊瑚礁石 等含盐量高的原材料。所以加筋纤维应使用不易被腐蚀的材料。
[0018] 进一步地,所述加筋纤维为玄武岩纤维筋。玄武岩纤维筋是玄武岩石料熔融后,经 拉丝漏板工艺高速拉制成连续纤维后,再加工形成的带有螺纹的加强筋,在混凝土中主要 承受拉应力。
[0019] 本发明的海水海砂混凝土与现有技术中的混凝土相比具有以下优点:
[0020] 1)成本低,具有显著的经济效益。由于解决了海水、海砂应用于混凝土中的现有主 要技术难题,直接利用海水和海砂免去了海水淡化、海砂淡化等工序,解决了长距离运输陆 砂、河砂、淡水的高成本问题,具有巨大的社会经济效益。
[0021] 2)混凝土工作性能好。混凝土中加入引气剂通常的目的是为了提高混凝土的抗冻 性。本发明采用引气剂,则主要是利用引气剂引入的微气泡的滚动和浮托作用,改善了混凝 土的工作性能。
[0022] 3)混凝土工作性能稳定。加入牺牲剂,利用竞争吸附方法,显著降低了海砂和石子 中粘土和其它杂质对减水剂的吸附,能够保障混凝土工作性能的稳定,方便连续生产和施 工。
[0023] 4)耐久性好。由于使用了引气剂,使混凝土毛细管变得细小、曲折、分散,渗透通道 减小,显著提高混凝土的抗冻性和耐久性。
[0024] 5)保护陆地生态。直接使用海水海砂,缓解了陆砂、河砂资源的开采压力,有助于 保护矿山和林业资源,有利于促进生态环境保护。
具体实施方式
[0025] 下面结合实施例与对比例对本发明作进一步详细的说明,本发明可以通过其他的 不脱离其本质特征的实施方案来实现。因此,以下所列方案只是举例说明,本发明的实施方 式并不局限于此。
[0026] 实施例1
[0027] 本实施例提供一种海水海砂混凝土,其原料组分以质量份计分别为:水泥12.5kg、 海水6.5kg,海砂32.5kg,石43kg,粉煤灰4.5kg,减水剂0.4kg,引气剂0.002kg,缓凝剂 0.01kg,牺牲剂0.005kg。
[0028] 将上述原材料准确称量后,投入双卧轴强制搅拌机中均匀拌合2min,然后进行新 拌性能测试,并成型150*150*150mm3的立方体试件用于强度测试。测试得到的结果如表1所 示:
[0029] 表1实施例1的混凝土物理性能
[0030]
Figure CN105541236BD00051
[0031] 测试结果表明,混凝土的坍落度达到130mm,施工性能良好,初、终凝时间合理,不 影响施工,早期强度增长较快,28d强度达到C50混凝土要求。完全满足扭王字块的技术要 求。
[0032] 对比例1
[0033] 本对比例提供一种海水海砂混凝土,其原料组分与实施例1相同,区别在于不添加 缓凝剂。将上述原材料准确称量后,投入双卧轴强制搅拌机中均匀拌合2min,然后进行新拌 性能测试。最终的测试结果如表2所示:
[0034] 表2对比例1与实施例1的新拌性能比较
[0035]
Figure CN105541236BD00052
[0036] 可以发现,不使用缓凝剂的混凝土初凝时间只有3.8h左右,终凝时间只有4.6h,虽 然仍留有可以施工时间,但对于炎热的南方地区和长途远距离施工区域,对比例1的混凝土 施工时间偏短,可能造成堵管或混凝土在罐车内凝固的事故。充分证明加入适量缓凝剂,提 尚了海水、海砂素混凝土的施工时间。
[0037] 实施例2
[0038] 本实施例提供一种海水海砂混凝土,其原料组分以质量份计:水泥15kg、海水7kg, 海砂33kg,石42.4kg,粉煤灰I. 5kg,矿渣粉4kg,减水剂0.6kg,引气剂0.02kg,缓凝剂 0.01kg,还包括牺牲剂;进行5批实验,区别在于牺牲剂的添加量不同,分别为0.003kg、 0.004、0.005kg、0.006kg、0.007kg。在将上述原材料进行拌和前,准确称取牺牲剂,加入牺 牲剂后进行拌和2min,然后选取不同地区和海水、海砂进行试验,测试不同批次混凝土的新 拌性能和早期性能,测得结果如表3所示。其中,第一批至第五批对应牺牲剂的添加量为 0.003kg、0.004、0.005kg、0.006kg、0.007kg 的海水海砂混凝土。
[0039] 对比例2
[0040] 本对比例提供一种海水海砂混凝土,各原料组分与实施例2相同,区别在于不添加 牺牲剂,进行空白试验,测得的结果如表3所示。
[0041] 表3实施例2和对比例2的混凝土物理性能对比
[0042]
Figure CN105541236BD00061
[0043] 测试结果表明,对于未经处理的、具有不同化学成分的、不同地区的海水和海砂, 使用牺牲剂后,五个批次混凝土的工作性能基本稳定,i丹落度变化范围在125mm-l 40mm之 间,30min后的坍落度仍都在90mm以上,混凝土具有良好的施工性能。不使用牺牲剂的混凝 土,同样的配比出机坍落度相差很大,30min后的坍落度损失殆尽,混凝土发干、发硬,凝结 时间减小,虽然抗压强度变化不大,但新拌混凝土无法正常施工,更不能用于长途运输后施 工。可见,使用了牺牲剂后大大提高了混凝土新拌性能的稳定性,而且进一步地发现第二批 到第四批的海水海砂混凝土的性能较好,由于海水海砂中含有大量的有害物质,所以牺牲 剂的含量以海水海砂为参照,掺量最好为海水海砂总质量的〇. 01-0.015%。
[0044] 实施例3
[0045] 本实施例提供一种海水海砂混凝土,其原料组分以质量份计:水泥21 kg、海水8kg, 海砂36kg,石42kg,粉煤灰4kg,矿渣粉3kg,减水剂0.8kg,引气剂0.04kg,缓凝剂0.01 %,牺 牲剂0.006kg。将上述原材料准确称量后,投入双卧轴强制搅拌机中均匀拌合2min,然后进 行新拌性能测试,并成型150*150*150mm3的立方体试件用于强度测试。测试得到的结果如 表4所示:
[0046] 表4实施例3的混凝土物理性能
[0047]
Figure CN105541236BD00071
[0048] 测试结果表明,适当增加引起气用量、增大水泥用量、减小水灰比后混凝土的抗冻 性能(冻融300次后质量损失率2.2%,相对动弹性模量94%)满足国家标准要求,混凝土抗 渗性能优异,抗水渗等级达到最高等级P20,氯离子扩散系数仅为l*l(T12m2/S,可见混凝土 具有较好的耐久性能。

Claims (9)

1. 一种海水海砂混凝土,其特征在于,所述海水海砂混凝土的原料按质量份计,包括以 下组分:水泥10-25份、海水4-9份、海砂25-40份、石35-55份、减水剂0.1-0.8份、缓凝剂 0.005-0.02份、引气剂0.01-0.05份、牺牲剂0.001-0.01份;所述牺牲剂为聚乙二醇。
2. 如权利要求1所述的海水海砂混凝土,其特征在于,所述牺牲剂的质量为海砂和海水 总质量的0.01-0.015%。
3. 如权利要求1所述的海水海砂混凝土,其特征在于,所述海水海砂混凝土的原料中还 添加辅助胶凝材料2-10份。
4. 如权利要求3所述的海水海砂混凝土,其特征在于,所述辅助胶凝材料为粉煤灰、矿 渣、石灰石粉、钢渣、硅灰、煤矸石、稻壳灰中的一种或几种混合。
5. 如权利要求1所述的海水海砂混凝土,其特征在于,所述海砂的细度模数不超过3.7。
6. 如权利要求1所述的海水海砂混凝土,其特征在于,所述缓凝剂为多羟基碳水化合物 类、羟基羧酸及其盐类、糖类及其化合物、多元醇及其衍生物中的一种或几种缓凝剂。
7. 如权利要求1所述的海水海砂混凝土,其特征在于,所述引气剂为松香类引气剂或/ 和皂苷类引气剂。
8. 如权利要求1所述的海水海砂混凝土,其特征在于,所述海水海砂混凝土中还包括加 筋纤维。
9. 如权利要求8所述的海水海砂混凝土,其特征在于,所述加筋纤维为玄武岩纤维筋。
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