CN113200697B - 化学微腐蚀珊瑚骨料以及地聚物基超高强珊瑚混凝土的制备方法 - Google Patents

化学微腐蚀珊瑚骨料以及地聚物基超高强珊瑚混凝土的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开化学微腐蚀珊瑚骨料以及地聚物基超高强珊瑚混凝土的制备方法，涉及混凝土技术领域，具体为将珊瑚粗骨料置于磷酸溶液中浸泡，取出直接烘干得化学微腐蚀珊瑚粗骨料，经球磨过筛后采用定向级配复合的方法复配制得化学微腐蚀珊瑚砂。通过使用磷酸对珊瑚粗骨料进行微腐蚀，使磷酸盐原位生长在珊瑚骨料表面及连通孔隙中，降低珊瑚粗骨料的孔隙率，化学微腐蚀珊瑚粗骨料经球磨筛分为化学微腐蚀珊瑚细骨料后采用定向级配复合珊瑚骨料以获得低空隙率、高紧密堆积密度的珊瑚砂。以上述物质为骨料，碱激发活性粉体材料为胶凝材料制备混凝土，可达到延缓地聚物基珊瑚骨料混凝土凝结时间、优化混凝土界面过渡区、提高混凝土力学性能的效果。

Description

化学微腐蚀珊瑚骨料以及地聚物基超高强珊瑚混凝土的制备 方法
技术领域
本发明涉及混凝土技术领域，具体涉及一种化学微腐蚀珊瑚骨料以及地聚物基超高强珊瑚混凝土的制备方法。
背景技术
近年来我国对岛屿的开发逐渐增加，而作为发展基础的工程建设也遇到了一定的挑战。内陆地区建筑骨料碎石与河砂的储量日益减少，且内陆航运砂石进行远洋建设的方式费用较高，不利于工程成本控制。与此同时，岛屿周围珊瑚礁石与礁砂的存量巨大，是潜在的建筑原材料。然而，原状珊瑚礁石生长环境的特殊性导致其本身结构多孔、形状不一，强度较低以及携裹大量的泥沙。而以混凝土组成来看，砂石以70％-80％的比例居于大宗，因此如果直接采用原状珊瑚礁石破碎处理所得的骨料制备混凝土将不可避免对混凝土的工作性能、力学性能、体积稳定性、耐久性能产生不利影响。根据目前已有的工程实例来看，珊瑚礁石骨料的缺点造成其应用范围较为有限，工程建设中珊瑚骨料多集中在混凝土防浪块等低强度等级要求结构。
经试验验证，由于珊瑚骨料多孔、强度低，以其作为骨料制备的水泥基珊瑚混凝土强度等级多集中在C20～C30。同时，珊瑚混凝土强度随珊瑚粗骨料用量的增加，呈先增大后减小的趋势；随珊瑚砂体积砂率的增加，呈持续上升趋势。当水灰比较低时，珊瑚混凝土为“砂浆强，骨料弱”的复合硬质材料，砂浆弹性模量高于粗骨料弹性模量，大部分荷载主要由砂浆承担，破坏形态类似于轻骨料混凝土，即珊瑚粗骨料首先破损导致整体破坏，成为混凝土薄弱环节。在珊瑚骨料自身强度的限制下，还需优化骨料与基体之间的界面结合，增强其界面咬合力，最大程度上减小与一般骨料在某些性能之间的差异。
目前，人们常采用强酸如HCl和H2SO4浸泡处理骨料等技术途径来解决、去除珊瑚礁石粗骨料表面以及孔洞中的大量盐类与泥沙，但是这样的处理方式会引入硫酸根和氯离子等侵蚀离子，对混凝土耐久性能产生不利影响。如中国发明专利申请号CN201610079268.8公布了“一种利用珊瑚礁石制备粗骨料的方法及其混凝土”，采用了稀盐酸浸泡处理珊瑚骨料，此种方法面临的主要问题是Cl-的存在可能会增加结构混凝土中钢筋锈蚀的风险。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种化学微腐蚀珊瑚骨料以及地聚物基超高强珊瑚混凝土的制备方法，通过使用磷酸对珊瑚粗骨料进行微腐蚀后不经水洗直接干燥制得化学微腐蚀珊瑚粗骨料，使磷酸盐原位生长在珊瑚骨料表面及连通孔隙中，从而极大的降低珊瑚粗骨料的孔隙率，将制得的化学微腐蚀珊瑚粗骨料进行球磨粉碎得到不同粒级的化学微腐蚀珊瑚细骨料，采用定向级配复合的方法将不同粒级的化学微腐蚀珊瑚细骨料复配得化学微腐蚀珊瑚砂，以获得低空隙率、高紧密堆积密度的珊瑚砂，以化学微腐蚀珊瑚粗骨料或者化学微腐蚀珊瑚砂作为骨料、碱激发活性粉体材料为胶凝材料制备混凝土，可达到延缓珊瑚骨料混凝土凝结时间、优化混凝土界面过渡区、提高混凝土力学性能的效果。
本发明的技术方案之一，一种化学微腐蚀珊瑚骨料的制备方法，所述化学微腐蚀珊瑚骨料为化学微腐蚀珊瑚粗骨料或者化学微腐蚀珊瑚砂；
其中，所述化学微腐蚀珊瑚粗骨料的制备方法包括：将珊瑚粗骨料置于磷酸溶液中浸泡处理，取出不经水洗、直接烘干得化学微腐蚀珊瑚粗骨料；
所述化学微腐蚀珊瑚砂的制备方法包括：将珊瑚粗骨料置于磷酸溶液中浸泡处理，取出不经水洗、直接烘干得化学微腐蚀珊瑚粗骨料后球磨过筛，分为以下不同粒级的珊瑚细骨料：0.075～0.15mm，0.15～0.3mm，0.3～0.6mm，0.6～1.18mm，1.18～2.36mm，2.36～4.75mm，4.75～9.5mm；采用定向级配复合的方法将不同粒级的珊瑚细骨料复配制得化学微腐蚀珊瑚砂。
进一步地，质量分数计：化学微腐蚀珊瑚砂中：
粒级为0.075～0.15mm的珊瑚细骨料：3-25％；
粒度为0.15～0.3mm的珊瑚细骨料：2-20％；
粒度为0.3～0.6mm的珊瑚细骨料：9-45％；
粒度为0.6～1.18mm的珊瑚细骨料：15-36％；
粒度为1.18～2.36mm的珊瑚细骨料：0-30％；
粒度为2.36～4.75mm的珊瑚细骨料：0-25％；
粒度为4.75～9.5mm的珊瑚细骨料：0-10％。
进一步地，化学微腐蚀珊瑚粗骨料和化学微腐蚀珊瑚砂制备过程中：所述磷酸溶液的浓度为0.44～0.84mol/L，所述珊瑚粗骨料与磷酸溶液的体积比为1:2，浸泡时间为30～90min，所述烘干为50℃条件下烘干24h。
酸浓度过高会增大珊瑚骨料的孔隙率，破坏珊瑚骨料的骨架结构，降低骨料强度，进而降低珊瑚混凝土强度。
进一步地，所述珊瑚粗骨料的公称粒级为5.0～10.0mm。
随珊瑚骨料粒径的增加，骨料内部存在缺陷的可能性上升，为减小不同粒径珊瑚骨料的处理效果差异，选取公称粒级5.0～10.0mm的珊瑚用作珊瑚粗骨料可以保证制备的化学微腐蚀珊瑚砂性能稳定。
本发明的技术方案之二，上述化学微腐蚀珊瑚骨料的制备方法所制备的化学微腐蚀珊瑚骨料，所述化学微腐蚀珊瑚骨料为化学微腐蚀珊瑚粗骨料或者化学微腐蚀珊瑚砂。
本发明的技术方案之三，上述化学微腐蚀珊瑚骨料在制备混凝土中的应用。
本发明的技术方案之四，一种地聚物基珊瑚混凝土，以上述化学微腐蚀珊瑚粗骨料为骨料，质量份数计，原料包括活性粉体5-10份、碱激发剂2-5份、骨料4-8份。
本发明的技术方案之五，一种地聚物基超高强珊瑚混凝土，以上述化学微腐蚀珊瑚砂为骨料，质量份数计，原料包括活性粉体2-4份、碱激发剂2-4份、骨料7-14份，钢纤维0.5-2.0份。
在地聚物基珊瑚混凝土中掺入钢纤维能够大大提升混凝土的强度，同时降低活性粉体的用量。
进一步地，所述活性粉体包括矿渣；所述碱激发剂为氢氧化钠改性水玻璃，模数范围1.0～1.4。
进一步地，所述活性粉体为质量比为3:1的矿渣和粉煤灰混合物。
本发明的技术方案之六，上述珊瑚混凝土的制备方法，包括：
制备地聚物基珊瑚混凝土时，活性粉体、碱激发剂混合制备地聚物后加入骨料混匀得所述地聚物基珊瑚混凝土；
制备地聚物基超高强珊瑚混凝土时，活性粉体、碱激发剂混合制备地聚物后加入骨料混匀，再加入钢纤维混匀得所述地聚物基珊瑚混凝土。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
本发明通过磷酸溶液浸泡珊瑚粗骨料然后不经水洗、直接烘干制得化学微腐蚀珊瑚粗骨料，一方面浸泡过程中可以去除原状珊瑚骨料表面软弱层及孔隙内裹挟的泥沙；另一方面，浸泡过程减弱了骨料的薄弱层，骨料表面会有残存的磷酸分子，以其作为粗骨料制备地聚物混凝土时，使PO4 3-引入地聚物中不仅可与游离的Ca2+反应生成难溶物包覆于矿渣表面形成致密包裹层，延缓矿渣与激发剂的进一步反应，从而延长地聚物凝结时间；PO4 3-还可参与地质聚合反应生成柏林石相产物，其与石英同构，对混凝土强度发展有益，因此骨料表面残存的磷酸分子成为下一步延缓地聚物珊瑚混凝土凝结硬化进程及促进硅铝酸盐凝胶聚合度的基础。
在进一步的技术方案中，本发明将化学微腐蚀珊瑚粗骨料进行球磨筛分为不同粒级的化学微腐蚀珊瑚细骨料，然后将不同粒级的化学微腐蚀珊瑚细骨料通过定向级配的方法制备化学微腐蚀珊瑚砂，以小粒径珊瑚砂细骨料填充因大粒径珊瑚骨料棱角相抵产生的空隙，各粒径骨料分布均匀，实现最紧密堆积，从而获得低孔隙率、高紧密堆积密度珊瑚砂，以其取代珊瑚粗骨料并与钢纤维结合制备混凝土，解决了水泥基珊瑚骨料混凝土低强度的使用范围受限制的问题。砂浆密实度高，珊瑚混凝土力学性能优异，可达到延缓珊瑚骨料混凝土凝结时间、优化混凝土界面过渡区、提高混凝土力学性能的效果整个制备体系内无污染排放，资源得到了最大化利用。
实验结果表明，使用本发明提供的化学微腐蚀珊瑚砂制备的地聚物基超高强珊瑚混凝土初、终凝时间由22min、46min延长至70min、130min，缓凝效果明显。养护3天抗压强度由76.5MPa提高到了102.8MPa，提高了34％，养护28天后的抗压强度由104.1MPa提高到了146.7MPa，提高了41％。并且制备了抗折强度高达31.9MPa的珊瑚混凝土。
附图说明
图1为本发明实施例1化学微腐蚀珊瑚骨料的制备流程图；
图2为本发明实施例1中定向级配复合制备化学微腐蚀珊瑚砂的质量配比分布图；
其中(a)为Ⅰ区砂级配分布，(b)为第Ⅱ区砂级配分布，(c)为Ⅲ区砂级配分布；
图3为本发明实施例1中步骤一未处理珊瑚粗骨料的微观形貌图；
图4为本发明实施例1中步骤二化学微腐蚀珊瑚粗骨料的微观形貌图；
图5为本发明实施例1中步骤一未处理珊瑚粗骨料以及步骤二化学微腐蚀珊瑚粗骨料的XRD图谱；
图6为本发明实施例3步骤二化学微腐蚀珊瑚粗骨料的微观形貌图；
图7为实施例5中15组配比珊瑚混凝土3d、28d抗折抗压强度对比图；
其中a为抗折强度对比图，b为抗压强度对比图；
图8为本发明实施例2、实施例4以及对比例1制备的混凝土的凝结时间测试对比图；
图9为实施例5珊瑚混凝土剖面图；
图10为对比例2珊瑚混凝土剖面图。
具体实施方式
现详细说明本发明的多种示例性实施方式，该详细说明不应认为是对本发明的限制，而应理解为是对本发明的某些方面、特性和实施方案的更详细的描述。
应理解本发明中所述的术语仅仅是为描述特别的实施方式，并非用于限制本发明。另外，对于本发明中的数值范围，应理解为还具体公开了该范围的上限和下限之间的每个中间值。在任何陈述值或陈述范围内的中间值以及任何其他陈述值或在所述范围内的中间值之间的每个较小的范围也包括在本发明内。这些较小范围的上限和下限可独立地包括或排除在范围内。
除非另有说明，否则本文使用的所有技术和科学术语具有本发明所述领域的常规技术人员通常理解的相同含义。虽然本发明仅描述了优选的方法和材料，但是在本发明的实施或测试中也可以使用与本文所述相似或等同的任何方法和材料。本说明书中提到的所有文献通过引用并入，用以公开和描述与所述文献相关的方法和/或材料。在与任何并入的文献冲突时，以本说明书的内容为准。
在不背离本发明的范围或精神的情况下，可对本发明说明书的具体实施方式做多种改进和变化，这对本领域技术人员而言是显而易见的。由本发明的说明书得到的其他实施方式对技术人员而言是显而易见得的。本申请说明书和实施例仅是示例性的。
关于本文中所使用的“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等等，均为开放性的用语，即意指包含但不限于。
本发明提供一种化学微腐蚀珊瑚骨料的制备方法，所述化学微腐蚀珊瑚骨料为化学微腐蚀珊瑚粗骨料或者化学微腐蚀珊瑚砂；
其中，所述化学微腐蚀珊瑚粗骨料的制备方法包括：将珊瑚粗骨料置于磷酸溶液中浸泡处理，取出不经水洗、直接烘干得化学微腐蚀珊瑚粗骨料；
化学微腐蚀珊瑚砂的制备方法包括：将珊瑚粗骨料置于磷酸溶液中浸泡处理，取出不经水洗、直接烘干得化学微腐蚀珊瑚粗骨料后球磨过筛，分为以下不同粒级的珊瑚细骨料：0.075～0.15mm，0.15～0.3mm，0.3～0.6mm，0.6～1.18mm，1.18～2.36mm，2.36～4.75mm，4.75～9.5mm；采用定向级配复合的方法将不同粒级的珊瑚细骨料复配制得化学微腐蚀珊瑚砂；
优选的，质量分数计：化学微腐蚀珊瑚砂中：
粒级为0.075～0.15mm的珊瑚细骨料：3-25％；
粒度为0.15～0.3mm的珊瑚细骨料：2-20％；
粒度为0.3～0.6mm的珊瑚细骨料：9-45％；
粒度为0.6～1.18mm的珊瑚细骨料：15-36％；
粒度为1.18～2.36mm的珊瑚细骨料：0-30％；
粒度为2.36～4.75mm的珊瑚细骨料：0-25％；
粒度为4.75～9.5mm的珊瑚细骨料：0-10％。
更加优选的，质量分数计：化学微腐蚀珊瑚砂中：
粒级为0.075～0.15mm的珊瑚细骨料：20％
粒级为0.15～0.3mm的珊瑚细骨料：10％；
粒级为0.3～0.6mm的珊瑚细骨料：29％；
粒级为0.6～1.18mm的珊瑚细骨料：31％；
粒级为1.18～2.36mm的珊瑚细骨料：10％；
粒级为2.36～4.75mm的珊瑚细骨料：0％；
粒级为4.75～9.5mm的珊瑚细骨料：0％。
该配合方式下1.18mm以下粒径珊瑚砂含量较高，骨料棱角化程度低，球度与均值化程度低，此时珊瑚砂能够实现高紧密堆积密度、低空隙率。
优选的，化学微腐蚀珊瑚粗骨料和化学微腐蚀珊瑚砂制备过程中：所述磷酸溶液的浓度为0.44～0.84mol/L，所述珊瑚粗骨料与磷酸溶液的体积比为1:2，浸泡时间为30～90min，所述烘干为50℃条件下烘干24h。
更加优选的，磷酸溶液的浓度为0.60～0.76mol/L，进一步优选的，磷酸溶液的浓度为0.68mol/L。
酸浓度过高会增大珊瑚骨料的孔隙率，破坏珊瑚骨料的骨架结构，降低骨料强度，进而降低珊瑚混凝土强度。
在本发明的实施方案中，使用的磷酸溶液为磷酸水溶液，本发明对所述磷酸水溶液的具体来源没有特殊要求，采用本领域技术人员所熟知的即可。
优选的，所述珊瑚粗骨料公称粒径为5.0～10.0mm。
随珊瑚骨料粒径的增加，骨料内部存在缺陷的可能性上升，为减小不同粒径珊瑚骨料的处理效果差异，选取公称粒径5.0～10.0mm的珊瑚用作珊瑚粗骨料可以保证制备的化学微腐蚀珊瑚砂性能稳定。
本发明还提供，上述的化学微腐蚀珊瑚骨料的制备方法所制备的化学微腐蚀珊瑚骨料，所述化学微腐蚀珊瑚骨料为化学微腐蚀珊瑚粗骨料或者化学微腐蚀珊瑚砂。
本发明还提供，上述化学微腐蚀珊瑚骨料在制备混凝土中的应用。
本发明还提供，一种地聚物基珊瑚混凝土，以上述化学微腐蚀珊瑚粗骨料为骨料，质量份数计，原料包括，活性粉体5-10份、碱激发剂2-5份、骨料4-8份。
本发明还提供，一种地聚物基超高强珊瑚混凝土，以上述化学微腐蚀珊瑚砂为骨料，质量份数计，原料包括，活性粉体2-4份、碱激发剂2-4份、骨料7-14份，钢纤维0.5-2.0份。
优选的，所述活性粉体包括矿渣；所述碱激发剂为氢氧化钠改性水玻璃，模数范围1.0～1.4。
优选的，所述活性粉体为质量比为3:1的矿渣和粉煤灰混合物。
本发明还提供，上述珊瑚混凝土的制备方法：
制备地聚物基珊瑚混凝土时，活性粉体、碱激发剂混合制备地聚物后加入骨料混匀得所述地聚物基珊瑚混凝土；
制备地聚物基超高强珊瑚混凝土时，活性粉体、碱激发剂混合制备地聚物后加入骨料混匀，再加入钢纤维混匀得所述地聚物基珊瑚混凝土。
在本发明以下实施例中为减少不同粒径珊瑚骨料对实验结果造成的误差影响，选取公称粒径为5.0～10.0mm的珊瑚用作粗骨料制备珊瑚混凝土，以验证化学微腐蚀珊瑚骨料对于混凝土性能的提升效果。
实施例1
图1为本实施例化学微腐蚀珊瑚骨料的制备流程图；
步骤一：将珊瑚粗骨料放入0.68mol/L浓度的磷酸溶液中浸泡60分钟(珊瑚骨料和磷酸水溶液的体积比约为1:2)；
步骤二：浸泡完成后滤干捞出，不经水洗直接置于50℃的条件下烘干24小时，得化学微腐蚀珊瑚粗骨料；
步骤三：将化学微腐蚀珊瑚粗骨料球磨后过筛，分为以下不同粒级的化学微腐蚀珊瑚细骨料：0.075～0.15mm，0.15～0.3mm，0.3～0.6mm，0.6～1.18mm，1.18～2.36mm，2.36～4.75mm，4.75～9.5mm；
步骤四：将不同粒级的化学微腐蚀珊瑚细骨料按照定向级配复合得到所需级配化学微腐蚀珊瑚砂，质量分数计，具体配比见图2，其中(a)为Ⅰ区砂级配分布，(b)为第Ⅱ区砂级配分布，(c)为Ⅲ区砂级配分布。
对步骤一未处理珊瑚粗骨料以及步骤二所得化学微腐蚀珊瑚粗骨料进行微观形貌分析以及XRD检测，结果见图3-5；其中，图3为步骤一未处理珊瑚粗骨料的微观形貌图，图4为步骤二所得化学微腐蚀珊瑚粗骨料的微观形貌图，图5为步骤一未处理珊瑚粗骨料以及步骤二化学微腐蚀珊瑚粗骨料的XRD图谱。
通过对比图3和图4可以得出，珊瑚粗骨料经磷酸处理后，表面及孔隙中原有的松散固体颗粒(如泥沙等)被有效去除，且孔隙表面有明显的透钙磷石富集，适量透钙磷石相的存在对地聚物强度发展有利。
实施例2
以实施例1制备的化学微腐蚀珊瑚粗骨料为骨料制备混凝土，具体步骤如下：
原料：活性粉体(质量比为3:1的矿渣和粉煤灰混合物)9份、碱激发剂(氢氧化钠改性的水玻璃，模数为1.2)4份、骨料7份；先将活性粉体和碱激发剂搅拌制备地聚物净浆，再掺入骨料搅拌制备混凝土。然后进行新拌性能测试，并成型40×40×160mm3棱柱体试件用于抗压强度测试。
测试其初、终凝时间分别为56min、100min；测试其3天抗压强度为34.2MPa。
实施例3
同实施例1，区别在于，磷酸溶液浓度为0.84mol/L。
图6为步骤二化学微腐蚀珊瑚粗骨料的微观形貌图。由图6可以得出，经过0.84mol/L磷酸溶液处理的化学微腐蚀珊瑚粗骨料表面过腐蚀效果明显，珊瑚骨架结构受到破坏。
实施例4
同实施例2，区别在于，将骨料更换为实施例3所制备的化学微腐蚀珊瑚粗骨料。
测试其初、终凝时间分别为70min、130min；测试其3天抗压强度为18.4MPa。
对比例1
同实施例2，区别在于，以实施例1步骤一中未经过磷酸溶液处理的珊瑚粗骨料为骨料制备混凝土。
测试其初、终凝时间分别为22min、46min；测试其3天抗压强度为21.0MPa。
实施例5
以实施例1制备的化学微腐蚀珊瑚砂为骨料制备混凝土，具体步骤如下：
原料：活性粉体(质量比为3:1的矿渣和粉煤灰混合物)3份、碱激发剂(氢氧化钠改性的水玻璃，模数为1.2)3份、骨料10份、钢纤维1份；先将活性粉体、碱激发剂搅拌制备地聚物净浆，再掺入骨料混匀，再掺入钢纤维搅拌制备混凝土。然后成型40×40×160mm3棱柱体试件用于抗折、抗压强度测试，结果见图7。
结果显示，配比方式：粒级为0.075～0.15mm的珊瑚细骨料20％，粒级为0.15～0.3mm的珊瑚细骨料10％，粒级为0.3～0.6mm的珊瑚细骨料29％，粒级为0.6～1.18mm的珊瑚细骨料31％，粒级为1.18～2.36mm的珊瑚细骨料10％，粒级为2.36～4.75mm的珊瑚细骨料0％，粒级为4.75～9.5mm的珊瑚细骨料0％；制备的混凝土其3天抗压强度为102.8MPa，抗折强度为25.9MPa；测试其28天抗压强度为146.7MPa，抗折强度为31.9MPa，Ⅱ上为最优级配。
对比例2
以实施例1步骤一中未经过磷酸溶液处理的珊瑚粗骨料直接球磨粉碎后按照实施例5最优配比定向级配复合得到所需级配珊瑚砂，并以其为骨料，按照实施例5方法制备地聚物基混凝土。
测试其3天抗压强度为76.5MPa，抗折强度为22.2MPa；测试其28天抗压强度为104.1MPa，抗折强度为24.0MPa。
对实施例2、实施例4以及对比例1制备的混凝土进行凝结时间测试，结果见图8。
对实施例5制备的最优配比混凝土剖面图见图9，对比例2制备的混凝土剖面图见图10。
由以上实施例和对比例的测试结果可以看出，本发明以磷酸改性珊瑚粗骨料，以及经球磨粉碎后进行定向级配复合后制备的化学微腐蚀珊瑚砂为骨料制备的地聚物基珊瑚混凝土凝结时间得到明显延长，混凝土强度得到明显提高。
对于实施例4，其初、终凝时间分别可达70min、130min，相较对比例1缓凝效果显著，但是由于酸性过强，是珊瑚粗骨料过腐蚀效果明显，珊瑚骨架结构受到破坏，从而影响制备混凝土的强度性能，相比较之下，实施例2制备的化学微腐蚀珊瑚粗骨料，在保证杂质、泥沙去除且不影响珊瑚原有结构的前提下，生成对地聚物强度发展有利的透钙磷石相，使制备的混凝土产品性能更佳。当在矿渣基地聚物中引入PO4 3-后，依据化学吸附原理，大量游离PO4 3-吸附于矿渣表面。在强碱条件下，矿渣颗粒快速解体，溶出Ca2+等物质易与游离PO4 3-反应生成难溶物包覆于矿渣表面形成致密包裹层，延缓矿渣与激发剂等进一步反应，铝硅酸盐凝胶形成速率下降，地聚物凝结时间延长，满足基本的应用要求。还可看出，利用珊瑚砂体积取代珊瑚粗骨料并外掺钢纤维可大幅提升地聚物基珊瑚混凝土力学强度，实施例5与对比例2的3天抗压强度远高于实施例2与对比例1。对于实施例5，小粒径珊瑚砂细骨料可有效填充因大粒径骨料棱角相抵所产生的空隙，各粒径骨料分布均匀，实现最紧密堆积，砂浆密实度高，地聚物基超高强珊瑚混凝土力学性能优异，其28天抗压强度达到146.7MPa。而采用未经磷酸处理的珊瑚骨料制备混凝土的对比例1、对比例2，由于其骨料表面杂质和泥沙的存在，使得地聚物净浆浆体的进入受到阻碍，致使两相间的结合不紧密，强度分别相对实施例2、实施例5低。同时验证过程中发现，本实施例5与对比例2提供的混凝土，在掺加纤维后，在宏观破坏形态上只出现若干明显的裂缝、纤维被拉断或拔出、试件整体性良好，并未出现未掺时出现的大块混凝土崩落、珊瑚断裂状况，试件破坏具有明显的延性特征，抗压强度分别可达到146.7MPa和104.1MPa。因此钢纤维可以用来改善地聚物基超高强珊瑚混凝土脆性。
该种骨料改性方式对珊瑚混凝土的增强作用主要源于对混凝土界面过渡区的增强作用和减小珊瑚骨料的孔隙率。同时采用定向级配复合方法优化珊瑚砂级配，最终获得低空隙率、高紧密堆积密度珊瑚砂。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种地聚物基超高强珊瑚混凝土，其特征在于，质量份数计，原料包括活性粉体2-4份、碱激发剂2-4份、骨料7-14份，钢纤维0.5-2.0份；
所述骨料为化学微腐蚀珊瑚砂；
所述化学微腐蚀珊瑚砂的制备方法包括：将珊瑚粗骨料置于磷酸溶液中浸泡处理，取出直接烘干得化学微腐蚀珊瑚粗骨料后球磨过筛，分为以下不同粒级的珊瑚细骨料：0.075～0.15mm，0.15～0.3mm，0.3～0.6mm，0.6～1.18mm，1.18～2.36mm，2.36～4.75mm，4.75～9.5mm；采用定向级配复合的方法将不同粒级的珊瑚细骨料复配制得化学微腐蚀珊瑚砂；
按质量分数计，所述化学微腐蚀珊瑚砂中：
粒级为0.075～0.15mm的珊瑚细骨料：3-25％；
粒级为0.15～0.3mm的珊瑚细骨料：2-20％；
粒级为0.3～0.6mm的珊瑚细骨料：9-45％；
粒级为0.6～1.18mm的珊瑚细骨料：15-36％；
粒级为1.18～2.36mm的珊瑚细骨料：0-30％；
粒级为2.36～4.75mm的珊瑚细骨料：0-25％；
粒级为4.75～9.5mm的珊瑚细骨料：0-10％；
化学微腐蚀珊瑚粗骨料和化学微腐蚀珊瑚砂制备过程中：所述磷酸溶液的浓度为0.44～0.84mol/L，所述珊瑚粗骨料与磷酸溶液的体积比为1:2，浸泡时间为30～90min，所述烘干为50℃条件下烘干24h；所述珊瑚粗骨料的公称粒级为5.0～10.0mm；
化学微腐蚀珊瑚砂制备的地聚物基超高强珊瑚混凝土初、终凝时间由22min、46min延长至70min、130min；养护3天抗压强度由76.5MPa提高到了102.8MPa，养护28天后的抗压强度由104.1MPa提高到了146.7MPa，抗折强度高达31.9MPa。
2.根据权利要求1所述的地聚物基超高强珊瑚混凝土，其特征在于，所述活性粉体包括矿渣；所述碱激发剂为氢氧化钠改性水玻璃，模数范围1.0～1.4。
3.根据权利要求1所述的地聚物基超高强珊瑚混凝土，其特征在于，所述活性粉体为质量比为3:1的矿渣和粉煤灰混合物。
4.一种根据权利要求1所述的地聚物基超高强珊瑚混凝土的制备方法，其特征在于，包括：
制备地聚物基超高强珊瑚混凝土时，活性粉体、碱激发剂混合制备地聚物后加入骨料混匀，再加入钢纤维混匀得所述地聚物基珊瑚混凝土。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113780734A (zh) * 2021-08-06 2021-12-10 中国建筑材料科学研究总院有限公司 一种珊瑚骨料改性处理中包覆材料用量的确定方法、改性方法
CN115353313A (zh) * 2022-07-22 2022-11-18 山东科技大学 一种预裹增韧珊瑚骨料及海水海砂珊瑚骨料混凝土的制备方法
CN116003024B (zh) * 2022-11-25 2024-05-14 新汶矿业集团地质勘探有限责任公司 一种高强度离层注浆材料及其混合装置
CN116462456B (zh) * 2023-05-05 2023-11-03 海南瑞泽双林建材有限公司 一种提高粘结性能的海水珊瑚混凝土制作方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104313562A (zh) * 2014-09-30 2015-01-28 苏州长盛机电有限公司 一种常温磷化液及其制备方法

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5957937A (ja) * 1982-09-27 1984-04-03 触媒化成工業株式会社 成型体の製法
JPH0769703A (ja) * 1993-06-29 1995-03-14 Kyokado Eng Co Ltd セメント硬化物、これに適用される保護剤および保護方法
CN110981366A (zh) * 2019-12-27 2020-04-10 中国矿业大学 一种多孔珊瑚骨料透水净化混凝土的制备及施工方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104313562A (zh) * 2014-09-30 2015-01-28 苏州长盛机电有限公司 一种常温磷化液及其制备方法

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