CN108395181A - 一种水下管道压重抗浮混凝土及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种水下管道压重抗浮混凝土，所述水下管道压重抗浮混凝土为以下原料组分及重量百分含量：水泥8%~12%，矿粉8%~10%，电炉钢渣74%~80%，水4%~8%。本申请提供了一种水下管道压重抗浮混凝土，其能够满足JTS202‑2‑2011《水运工程混凝土质量控制标准》的要求，且其相比现有技术中采用赤铁矿、褐铁矿、磁铁矿、重晶石等重骨料制备的管道配重层；具有抑制碱骨料反应、改善配重层抗压强度、节约水泥、降低成本等的优点。

Description

一种水下管道压重抗浮混凝土及其制备方法
技术领域
本发明涉及建材领域，特别是涉及一种水下管道压重抗浮混凝土及其制备方法。
背景技术
水面以下的管道大都用来输送油、气、自来水等气液体，为了克服水对管道的浮力，通常在输送管道的外表面涂敷防腐层之后再喷射10～50cm的混凝土配重层，密度范围2400～3250kg/m3，所用材料水泥、重晶石、赤铁矿、磁铁矿等，水泥标号为42.5或52.5，这些重骨料的比重一般为3.5～4.5×103kg/m3。
例如国内申请号为200710057252.8的专利公开了一种管道涂敷用混凝土，该专利涉及到利用重骨料、砂、水泥、水按一定配比制备的比重等级达到2400～2850kg/m3的管道涂敷用混凝土，其中重骨料是指重晶石、褐铁矿、磁铁矿或赤铁矿的一种或多种组合。
现有技术中主要存在以下几个问题：
1.由于我国自然资源稀缺，多数依赖国外进口，价格昂贵，管道喷射混凝土的生产成本居高不下；
2.为了保证管道混凝土的强度(钻芯试块强度≥41.5MPa)，通常水泥掺量很大，20～25％之间，水化热大、容易开裂，且成本高、影响比重。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种水下管道压重抗浮混凝土及其制备方法，用于解决现有技术中的问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明是通过以下技术方案获得的。
本发明提供一种水下管道压重抗浮混凝土，所述水下管道压重抗浮混凝土为以下原料组分及重量百分含量：
优选地，所述水泥为52.5普通硅酸盐水泥或硅酸盐水泥。
优选地，所述电炉钢渣的比重不小于3.7×103kg/m3，最大粒径为9.5mm，且采用2.36mm的方孔筛的累计筛余率不低于95％，采用4.75mm的方孔筛的累计筛余率不低于80％；MFe含量≤0.5wt％；含水率≤1％；氯离子含量≤0.02wt％；硫化物及硫酸盐含量≤0.5wt％。所述硫化物及硫酸盐含量为按照硫元素的摩尔数换算成SO3的质量。本申请中控制电炉钢渣的MFe的含量是为了防止单质铁锈蚀引起膨胀和加速氯离子渗透。本申请中控制电炉钢渣的含水率是为了防止长期对方造成板结现象。
优选地，矿粉的28天活性指数≥95％，氯离子含量≤0.06wt％，三氧化硫含量≤4.0wt％，比表面积≥4000m2/kg。
一种如上述所述的水下管道压重抗浮混凝土的制备方法，将各原料组分混合获得。
优选地，所述水下管道压重抗浮混凝土的比重为2.40×103～2.55×103kg/m3。
优选地，所述水下管道压重抗浮混凝土的强度等级为C50～C80。
本申请还公开了如上述所述的水下管道压重抗浮混凝土在水下管道上的用途。
一种如上述所述的水下管道压重抗浮混凝土的使用方法，将混合后获得的管道喷涂用混凝土采用喷涂设备涂覆在水下管道上。
本申请提供了一种水下管道压重抗浮混凝土，其能够满足JTS202-2-2011《水运工程混凝土质量控制标准》的要求，且其相比现有技术中采用赤铁矿、褐铁矿、磁铁矿、重晶石等重骨料制备的管道配重层；具有抑制碱骨料反应、改善配重层抗压强度、节约水泥、降低成本等的优点。本申请中的技术方案开拓了钢渣新的资源化利用途径，提高了钢渣固体废弃物的附加值。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。
在进一步描述本发明具体实施方式之前，应理解，本发明的保护范围不局限于下述特定的具体实施方案；还应当理解，本发明实施例中使用的术语是为了描述特定的具体实施方案，而不是为了限制本发明的保护范围。下列实施例中未注明具体条件的试验方法，通常按照常规条件，或者按照各制造商所建议的条件。
当实施例给出数值范围时，应理解，除非本发明另有说明，每个数值范围的两个端点以及两个端点之间任何一个数值均可选用。除非另外定义，本发明中使用的所有技术和科学术语与本技术领域技术人员通常理解的意义相同。除实施例中使用的具体方法、设备、材料外，根据本技术领域的技术人员对现有技术的掌握及本发明的记载，还可以使用与本发明实施例中所述的方法、设备、材料相似或等同的现有技术的任何方法、设备和材料来实现本发明。
本申请实施例中的电炉钢渣最大粒径为9.5mm，且采用2.36mm的方孔筛的累计筛余率不低于95％，采用4.75mm的方孔筛的累计筛余率不低于80％；；MFe含量≤0.5wt％；含水率≤1％；氯离子含量≤0.02wt％；硫化物及硫酸盐含量≤0.5wt％。所述硫化物及硫酸盐含量为按照硫元素的摩尔数换算成SO3的质量。实施例1：
本实施例中所述水下管道压重抗浮混凝土的原料组分及重量含量为：
其中电炉钢渣的比重为3750kg/m3；
矿粉的28天活性指数为102％；氯离子含量≤0.06wt％，三氧化硫含量≤4.0wt％，比表面积≥4000m2/kg。
胶凝材总用量18％，所述胶凝材包括矿粉和水泥。
水灰比为0.306，经计量搅拌混合后获得混凝土，采用喷涂设备涂覆到水下管道上。
钻芯取样试块的密度为2472kg/m3，28天抗压强度为59.0MPa.
实施例2：
本实施例中所述水下管道压重抗浮混凝土的原料组分及重量百分含量如下：
其中钢渣的密度为3870kg/m3；
矿粉的28天活性指数为106％；氯离子含量≤0.06wt％，三氧化硫含量≤4.0wt％，比表面积≥4000m2/kg。
胶凝材总用量16％；
水灰比为0.30；
经计量搅拌混合后获得混凝土，采用喷涂设备涂覆到水下管道上。
钻芯取样试块的密度为2548kg/m3，28天抗压强度为50.1MPa。
实施例3：
本实施例中公开的水下管道压重抗浮混凝土包括如下原料组分及重量百分含量：
其中电炉钢渣的密度为3710kg/m3，
矿粉的28天活性指数为99％，氯离子含量≤0.06wt％，三氧化硫含量≤4.0wt％，比表面积≥4000m2/kg。
胶凝材总用量20％，
水灰比为0.265。
经计量搅拌混合后获得混凝土，采用喷涂设备涂覆到水下管道上。
钻芯取样试块的密度为2439kg/m3，28天抗压强度为66.6MPa.
对比例1：
本对比例中具体的原料组分及重量百分含量如下：
其中铁矿石的密度为4220kg/m3，氯离子含量≤0.06wt％，三氧化硫含量≤4.0wt％，比表面积≥4000m2/kg。
胶凝材总用量25％，
水灰比为0.265。
经计量搅拌混合后获得混凝土，采用喷涂设备涂覆到水下管道上。
钻芯取样试块的密度为2556kg/m3，28天抗压强度为45.2MPa.
在达到同等密度等级的情况，实施例2与对比例1进行成本比较：
表1 成本比较
由此可见：同等密度等级情况下，利用本发明专利的生产成本比常规的配合比下降40.99％，28天抗压强度还上升了10.84％。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (9)

1.一种水下管道压重抗浮混凝土，其特征在于，所述水下管道压重抗浮混凝土为以下原料组分及重量百分含量：
2.根据权利要求1所述的水下管道压重抗浮混凝土，其特征在于，所述水泥为52.5普通硅酸盐水泥或硅酸盐水泥。
3.根据权利要求1所述的水下管道压重抗浮混凝土，其特征在于，所述电炉钢渣的比重不小于3.7×103kg/m3，最大粒径为9.5mm；MFe含量≤0.5wt％；含水率≤1％；氯离子含量≤0.02wt％；硫化物及硫酸盐含量≤0.5wt％。
4.根据权利要求1所述的水下管道压重抗浮混凝土，其特征在于，所述矿粉的28天活性指数≥95％，氯离子含量≤0.06wt％，三氧化硫含量≤4.0wt％，比表面积≥4000m2/kg。
5.根据权利要求1所述的水下管道压重抗浮混凝土，其特征在于，所述水下管道压重抗浮混凝土的比重为2.40×103～2.55×103kg/m3。
6.根据权利要求1所述的水下管道压重抗浮混凝土，其特征在于，所述水下管道压重抗浮混凝土的强度等级为C50～C80。
7.一种如权利要求1～6任一项所述的水下管道压重抗浮混凝土的制备方法，其特征在于，所述制备方法为将各原料组分混合均匀获得。
8.一种如权利要求1～6任一项所述的水下管道压重抗浮混凝土在水下管道上的用途。
9.根据权利要求8所述的用途，其特征在于，将混凝土采用喷涂设备涂覆在水下管道上。
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