CN108083738A - 聚丙烯纤维全珊瑚骨料混凝土及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种聚丙烯纤维全珊瑚骨料混凝土及其制备方法，涉及建筑材料技术领域。本混凝土按千克/M³配比为：水泥600～750千克/M³；掺合料0～150千克/M³；水200～262.5千克/M³；细骨料700～860千克/M³；粗骨料500～660千克/M³；聚丙烯纤维0.91～2.73千克/M³；减水剂5～11千克/M³。与现有珊瑚骨料混凝土相比，本发明①充分利用远海岛礁的珊瑚礁、砂和海水，就地取材，从而取代稀缺的陆源普通砂石和淡水；②能够实现克服建筑原材料不足、减少海上运输成本以及缩短建设工期的目的；③有利于加强国家远海岛礁工程建设，符合国家海洋战略需求。

Description

聚丙烯纤维全珊瑚骨料混凝土及其制备方法

技术领域

本发明涉及建筑材料技术领域，尤其涉及一种聚丙烯纤维全珊瑚骨料混凝土及其制备方法。

背景技术

矗立在远海大洋中的珊瑚岛礁以其独特的地质结构、生物成因和地貌形态为海洋环境变迁记录、生物多样性探索和人类生产生活提供者必不可少的支撑，最为重要的是这些特殊的珊瑚礁堆积物业已成为岛礁工程建设的唯一承载体和重要的建筑材料来源。

岛礁的工程建设主要以港口、码头、机场和房屋建筑结构为主体，这些构筑物不可避免地使用钢筋混凝土，特别是对于遥远的如我国南沙群岛实际占领的7个珊瑚礁，其上基础设施完全是由钢筋混凝土浇筑而成。前期建设使用的混凝土建筑材料包括钢筋、水泥、砂石、骨料，甚至是拌和用淡水，均是花费了巨大的代价从大陆经海上长途运输而来，在复杂海洋环境及恶劣海况条件下，这些造价昂贵的构筑物的耐久性和服役性能受到了极大挑战。

我国南海岛礁95％以上均为珊瑚礁，珊瑚礁、砂储量巨大，易于开采，且成本低廉；利用岛礁上分布的珊瑚礁、砂作为粗细骨料，就地取材，拌制海水珊瑚礁混凝土，进行岛礁工程建设，同时确保工程建设在复杂海洋环境和恶劣海况条件下的运营稳定性和服役耐久性，对于维护我国南海主权、资源、航行等海洋权益将起着相当重大的作用。

然而，我国南海地处热带气候区，常年高温、高湿、高盐及强紫外线辐射，多台风，自然环境恶劣，珊瑚骨料混凝土本身具有强度低、弹性模量小、易开裂、渗透性差等缺点，服役中的珊瑚骨料混凝土中开裂、崩落、冲刷磨蚀等破坏现象严重，珊瑚骨料混凝土的发展受到了限制。因此，为了充分发挥珊瑚礁砂在岛礁工程建设中的作用，选用高强纤维材料与珊瑚骨料混凝土复合制成纤维增强珊瑚骨料混凝土，改善珊瑚骨料混凝土的基本力学性能和耐久性，对于珊瑚骨料混凝土的推广应用以及岛礁工程建设具有非常重要的意义和价值。

发明内容

本发明的目的在于改善现有珊瑚骨料混凝土，提供一种强度高、抗裂性能强、抗渗性能好的聚丙烯纤维全珊瑚骨料混凝土及其制备方法。

为达到上述目的，采用技术方案如下：

一、聚丙烯纤维全珊瑚骨料混凝土(简称混凝土)

按每立方米重量(千克/M³)配比为：

水泥：为普通硅酸盐水泥、复合硅酸盐水泥和抗硫酸盐水泥中的一种。

掺合料：为粉煤灰、粒化高炉矿渣、硅灰中至少一种；

水：为天然海水、人工海水或淡水中的一种；

细骨料：为天然或破碎的粒径为0～5mm的珊瑚砂屑混合物，细度模数为2.5～3.5，堆积密度为1115～1131kg/m³；

粗骨料：为天然或破碎的粒径为5～30mm的珊瑚、珊瑚礁碎石，堆积密度为915～1000kg/m³，一小时吸水率为11％～13％；

聚丙烯纤维：为束状单丝短纤维，其长度为12mm，断裂强度大于750MPa；

减水剂：为一种聚羧酸盐系高性能液体减水剂，减水率可达40％。

二、聚丙烯纤维全珊瑚骨料混凝土的制备方法(简称方法)

本方法包括下列步骤：

①将细骨料、粗骨料和聚丙烯纤维置于机械式的混凝土搅拌机中干拌1～2min至均匀；

②加入一小时吸水率的预湿水量(粗骨料质量与粗骨料一小时吸水率乘积)，翻滚搅拌1～2min；

③将水泥、掺合料加入后搅拌0.5～1min；

④将减水剂和剩余的水量一同加入，搅拌5min以上；

⑤随机取样，纤维已均匀分散成单丝，混凝土制备完成。

⑥所得新拌混凝土的坍落度为200～290mm，扩展度为600～750mm，一小时坍落度损失小于40mm。

工作机理：

本发明利用聚丙烯纤维，提高了混凝土的抗压强度和抗拉强度，增强抗裂性能，能够有效防止混凝土早期裂缝的产生，减少在恶劣海洋环境下服役混凝土发生开裂、胀裂和崩落以及冲刷磨蚀等破坏现象的发生；同时，聚丙烯纤维的掺入能够提高混凝土的韧性和抗渗性能，能有效阻止Cl^-、Mg²⁺、SO₄ ^2-等有害离子的侵入，提高混凝土的耐久性。

本发明使用聚羧酸盐系高性能液体减水剂，能够改善混凝土工作性能差的问题，保证混凝土在低水灰比条件下的流动性，实现远海岛礁高温条件下高效泵送施工，同时可大幅提高混凝土的强度。

本发明加入掺合料可改善混凝土的保水性和黏聚性，同时提高混凝土的致密性，改善混凝土的孔隙率，提高混凝土的强度和耐久性。

与现有珊瑚骨料混凝土相比，本发明具有下列优点和积极效果：

①充分利用远海岛礁的珊瑚礁、砂和海水，就地取材，从而取代稀缺的陆源普通砂石和淡水；

②能够实现克服建筑原材料不足、减少海上运输成本以及缩短建设工期的目的；

③有利于加强国家远海岛礁工程建设，符合国家海洋战略需求。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明的技术方案作进一步阐释，但不以任何形式限制本发明。

实施例：

一、原材料每立方米重量配合比为：

42.5普通硅酸盐水泥750kg；

天然珊瑚砂735.2kg，粒径为0.15～5mm，细度模数为2.88，堆积密度为1131kg/m³；

破碎后的珊瑚礁碎石649.4kg，5～20mm连续级配，堆积密度为999kg/m³，1小时吸水率为12％；

自来水225kg；

12mm长、抗拉强度为725MPa的束状单丝聚丙烯纤维1.82kg、2.73kg；

聚羧酸液态减水剂10kg、9kg。

二、制备具体步骤为：

将上述的珊瑚砂、珊瑚礁碎石和聚丙烯纤维置于机械式的混凝土搅拌机中干拌1min均匀后，加入一小时吸水率的预湿水量，翻滚搅拌1min，再将所述水泥加入后搅拌1min，最后将减水剂和剩余的水量一同加入，搅拌5min以上，随机取样，纤维已均匀分散成单丝，混凝土制备完成；

将制备完成的混凝土置于100×100×100mm立方体试模和的圆柱型试模内，在振动台上振捣成型，用保鲜膜覆盖24h后脱模，放于标准养护箱中养护至28天测量混凝土试块的抗压强度、劈裂抗拉强度，同时测试试块的电通量值以观察混凝土的抗氯离子渗透性能。

表1抗压强度、劈裂抗拉强度和电通量值

表1说明：加入一定量的聚丙烯纤维不仅可以提高珊瑚骨料混凝土的抗压强度和劈裂抗拉强度，增强混凝土的抗开裂性能；同时还可以降低通过混凝土的电通量，改善珊瑚骨料混凝土的抗氯离子渗透性能。

Claims (2)

1.一种聚丙烯纤维全珊瑚骨料混凝土，其特征在于：

按千克/M³配比为：

水泥 600～750千克/M³；

掺合料 0～150千克/M³；

水 200～262.5千克/M³；

细骨料 700～860千克/M³；

粗骨料 500～660千克/M³；

聚丙烯纤维 0.91～2.73千克/M³；

减水剂 5～11千克/M³；

水泥：为普通硅酸盐水泥、复合硅酸盐水泥和抗硫酸盐水泥中的一种；

掺合料：为粉煤灰、粒化高炉矿渣、硅灰中至少一种；

水：为天然海水、人工海水或淡水中的一种；

细骨料：为天然或破碎的粒径为0～5mm的珊瑚砂屑混合物，细度模数为2.5～3.5，堆积密度为1115～1131kg/m³；

粗骨料：为天然或破碎的粒径为5～30mm的珊瑚、珊瑚礁碎石，堆积密度为915～1000kg/m³，一小时吸水率为11%～13%；

聚丙烯纤维：为束状单丝短纤维，其长度为12mm，断裂强度大于750MPa；

减水剂：为一种聚羧酸盐系高性能液体减水剂，减水率可达40%。

2.按权利要求1所述聚丙烯纤维全珊瑚骨料混凝土的制备方法，其特征在于：

①将细骨料、粗骨料和聚丙烯纤维置于机械式的混凝土搅拌机中干拌1～2min至均匀；

②加入一小时吸水率的预湿水量，翻滚搅拌1～2min；

③将水泥、掺合料加入后搅拌0.5～1min；

④将减水剂和剩余的水量一同加入，搅拌5min以上；

⑤随机取样，纤维已均匀分散成单丝，混凝土制备完成；

⑥所得新拌混凝土的坍落度为200～290mm，扩展度为600～750mm，一小时坍落度损失小于40mm。