CN116217193B - 用于岛礁的碱激发全固废海水海砂珊瑚混凝土及制备工艺 - Google Patents

用于岛礁的碱激发全固废海水海砂珊瑚混凝土及制备工艺 Download PDF

Info

Publication number
CN116217193B
CN116217193B CN202211435440.0A CN202211435440A CN116217193B CN 116217193 B CN116217193 B CN 116217193B CN 202211435440 A CN202211435440 A CN 202211435440A CN 116217193 B CN116217193 B CN 116217193B
Authority
CN
China
Prior art keywords
parts
alkali
sea sand
concrete
steel slag
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202211435440.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN116217193A (zh
Inventor
沙飞
卜蒙
杨树桐
刁玉红
费基尧
闫昱杭
袁佳怡
韩梓和
郑激
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ocean University of China
Original Assignee
Ocean University of China
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ocean University of China filed Critical Ocean University of China
Priority to CN202211435440.0A priority Critical patent/CN116217193B/zh
Publication of CN116217193A publication Critical patent/CN116217193A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN116217193B publication Critical patent/CN116217193B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B28/00—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
    • C04B28/14—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing calcium sulfate cements
    • C04B28/142—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing calcium sulfate cements containing synthetic or waste calcium sulfate cements
    • C04B28/144—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing calcium sulfate cements containing synthetic or waste calcium sulfate cements the synthetic calcium sulfate being a flue gas desulfurization product
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2111/00—Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
    • C04B2111/00241—Physical properties of the materials not provided for elsewhere in C04B2111/00
    • C04B2111/00293—Materials impermeable to liquids
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2111/00—Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
    • C04B2111/20—Resistance against chemical, physical or biological attack
    • C04B2111/24—Sea water resistance
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2111/00—Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
    • C04B2111/20—Resistance against chemical, physical or biological attack
    • C04B2111/27—Water resistance, i.e. waterproof or water-repellent materials
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2201/00—Mortars, concrete or artificial stone characterised by specific physical values
    • C04B2201/50—Mortars, concrete or artificial stone characterised by specific physical values for the mechanical strength
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P40/00—Technologies relating to the processing of minerals
    • Y02P40/10—Production of cement, e.g. improving or optimising the production methods; Cement grinding

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Artificial Fish Reefs (AREA)
  • Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)

Abstract

本发明提供一种用于岛礁的碱激发全固废海水海砂珊瑚混凝土及其制备工艺，该混凝土由全固废胶凝成分(矿粉Ⅰ、粉煤灰Ⅰ、矿粉Ⅱ、粉煤灰Ⅱ、赤泥、钢渣、脱硫石膏、珊瑚粉)、珊瑚骨料、海砂、海水、复配型碱激发剂、复配型絮凝剂及海工性能改性组分组成。本发明通过优化调控原材料类型及组合、粒径分布区间及制备工艺，可大幅提升用于岛礁的混凝土材料性能，同时实现了工业固废、海水、海砂及珊瑚的就地取材、高效利用，可大大降低岛礁砼结构生产成本，符合低碳环保理念。本发明所制备的碱激发全固废海水海砂混凝土坍落度达210mm，28d抗压强度达60MPa以上，轴向拉压比达0.15，性能优越，符合工程实际应用，尤其适用于岛礁及海岛混凝土结构工程。

Description

用于岛礁的碱激发全固废海水海砂珊瑚混凝土及制备工艺
技术领域
本发明属于土木工程材料领域，特别提供一种用于岛礁的碱激发全固废海水海砂珊瑚混凝土及制备工艺。
背景技术
随着工业化进程推进，生产活动中会产生各种工业固废，如高炉渣、钢渣、赤泥、有色金属渣、粉煤灰等。目前对于工业废渣的处理方式主要有贮藏、填埋、焚烧、固化等，其中贮藏和填埋会占用过多土地空间资源，且易对土壤造成污染，而固化处理成本较高，消耗大量人工和建材。有大量研究表明，对工业固废进行综合利用可使其具备应用在建筑材料领域的能力，但是现有技术较为缺乏将上述工业固废协同作用应用于混凝土材料组分及制备工艺中，需要进一步发展。
随着沿海地区经济的快速发展，海岛工程的建设日益提上日程，岛礁建设尤其令人关注。岛礁的功能是综合性的，能服务于海上搜寻与救助、防灾减灾、海洋科研、气象观察、环境保护以及渔业等方面。岛礁建设需要大量的混凝土材料作为支撑，因此混凝土的性能对于岛礁结构的稳定性至关重要。
岛礁结构海洋工程工混凝土需要长期面临海水的冲刷、浸泡，由于海水中含有高浓度的侵蚀性离子，除了普通混凝土需要的强度和拌合物的和易性等性能要求之外，必须具有良好的抗渗性、抗蚀性。研究显示，岛礁混凝土结构遭到破坏的最主要原因是干湿或冻融作用与侵蚀性环境的侵蚀耦合作用，海水中大量侵蚀性介质向水泥基材料内部迁移时与水泥水化产物反应生成膨胀性产物，造成严重的耐久性问题，难以达到设计的使用寿命。而目前广泛使用的普通混凝土在面对海洋的高腐蚀性环境时显得十分乏力。
目前固废材料在岛礁混凝土结构建设中已初步有应用，但是固废基材料强度不足、施工性差等问题十分突出，岛礁建筑结构服役寿命难以达到预期目标。另外，目前广泛应用的海工混凝土对天然河砂、石子、淡水的依赖程度依旧很强，这不仅会对日渐匮乏的自然资源造成破坏，也要承担可观的运输成本。
对胶凝材料的不同成分粒径分布进行优化重新调配，目的在于改善微观层面的胶凝结构，应用于胶凝材料从而提高材料工作性能已在一些研究中证实，并且在工程中进行了一定实践，然而利用此种方法提高混凝土工作性能的技术还比较少见。
所以若能利用岛礁特色材料，发掘海水、海砂、珊瑚骨料成为骨料架构的潜能，再以区分粒径的工业废渣作为胶凝材料，并用碱激发剂及其他外加剂、充分激发其胶凝活性及主要性能，制备岛礁海工结构混凝土材料，并且提出一种用于岛礁的碱激发全固废海水海砂珊瑚混凝土制备工艺，则可高效利用工业固废，减少工业固废对环境的污染，大幅减少海岛建设成本，把沿海地区工程建设对于传统原材料的依赖解放出来，提高海工混凝土工作性能，为岛礁工程建设提供参考。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于岛礁的碱激发全固废海水海砂珊瑚混凝土及制备工艺，应用生产可大大降低岛礁混凝土结构的生产成本，实现了工业废渣的再利用，也有利于减少二氧化碳排放，也能够解决海岛地区传统建筑材料稀缺问题，高效利用珊瑚礁、海水、海砂等岛礁工程特有材料。
本发明技术方案如下：
一种用于岛礁的碱激发全固废海水海砂珊瑚混凝土，由以下重量份的原材料制成：胶凝成分445-520份、骨料1282-1569份、增强纤维5-8份、海水80-95份、复配型碱激发剂160-180份、聚羧酸减水剂4-5份、复配型絮凝剂40-50份、海工性能改性组分16-25份。
进一步地，所述胶凝成分由以下重量份的原材料制成：矿粉Ⅰ18-28份、粉煤灰Ⅰ37-49份、矿粉Ⅱ140-198份、赤泥80-105份、粉煤灰Ⅱ80-120份、硅灰16-25份、碳化钢渣48-68份、脱硫石膏26-38份、珊瑚粉35-50份。
进一步地，所述胶凝成分各组分规定了粒度区间：矿粉Ⅰ6-12μm、粉煤灰Ⅰ低于10μm、矿粉Ⅱ25-65μm、赤泥60-110μm、粉煤灰Ⅱ50-75μm、碳化钢渣30-45μm、珊瑚粉10μm-33μm，都经过干燥、磨细并筛分得到。
进一步地，所述矿粉Ⅰ和矿粉Ⅱ在磨细之前为符合国家标准GB/T 18046-2008的S95级矿渣粉；所述粉煤灰Ⅰ和粉煤灰Ⅱ在磨细之前为符合国家标准GB/T 1596-2017的Ⅰ级粉煤灰；所述钢渣碳化前符合YB/T 022-2008规定；所述脱硫石膏为符合JC/T 2074-2011的烟气脱硫石膏；所述硅灰中SiO2含量大于等于95％，比表面积不小于20000m2/kg，28d活性指数≥120％，烧失量≤5％；所述平直镀铜钢纤维和聚丙烯纤维符合GB T 21120-2018的规定；所述聚羧酸减水剂符合GB 8076-2008的规定；所述膨润土满足GB/T 20973-2020的规定；所述硅藻土符合JC/T 414-2017的规定；所述钠水玻璃符合GB/T 4209-2008的规定；所述高吸水性树脂符合JC/T 2551-2019的规定。
矿粉具备火山灰性，所谓火山灰反应就是指活性二氧化硅、活性氧化铝等组分与氢氧化钙反应，生成水化硅酸钙、水化铝酸钙或水化硫铝酸钙等反应产物，不同粒径的矿粉火山灰反应效率和产量不同，经测试，矿粉在6-12μm的粒径范围内火山灰反应率很高，可提供火山灰产物，1d和3d水化程度分别在10％和30％左右，28天水化程度也可达到80％左右，表现出良好的胶凝性能，更容易生成C-S-H凝胶填充凝胶孔，前期和后期的强度均可得到保障。
由于矿粉遇水后会产生团聚现象，相比之下，矿粉在6μm以下团聚现象严重，使得最可几孔径增大，6μm以下粒度区间的矿渣活性虽然更强，但是此区间矿粉的球形度非常差，颗粒基本上呈针片状，水化速度过快，标准稠度需水量也大幅增大，易早硬，反而不利于养护期间材料的强度发展。而对于20μm以上的矿粉，水化进程较为缓慢，前期水化仅发生在表面，但是水化反应方向均匀，水化产物积累速度稳定，以之为基础的胶凝材料强度发展曲线平滑。
粒径在10μm以下的粉煤灰比普通细度的粉煤灰有更好的水化胶凝活性与减水效果，主要由于此粒度区间的粉煤灰具有光滑的表面以及有形状规则的球形玻璃微珠，粉煤灰颗粒在粉磨过程中有明显的分相现象，玻璃体网络中[SiO4]4-相对较易解聚，粉煤灰微珠具备“滚珠效应”，可以减少大颗粒之间的摩擦，增强流动分散，也可以发挥微集料填充效应，降低了体系表面塑性收缩，从而减少了混凝土微裂缝出现的几率。
当粉煤灰粒径大于10μm时，各粒度区间粉煤灰浆体的水化放热速率和热量均很小，随着粒径增大变化也较小，颗粒内部存在大量未反应的潜在活性物质。
粉煤灰在50μm到75μm的区间内，活性比其余10μm以上的粉煤灰稍强，且经过碱活性激发之后的球状体刚好符合无定型地聚合物凝胶的附着，可充当悬浮骨架体系的微元体。所以选择两种粒度区间的粉煤灰作为胶凝体系的一部分。
赤泥颗粒在60-110μm的区间内具备碱激发与其他成分产生地聚合物的条件，在碱激发的条件下有大量晶体可以解构溶出Al3+，与CH进一步反应，然而限于惰性，颗粒内部会剩余大部分未参与反应，这些颗粒会承担填充的功能，成为凝胶结构空隙中主体填充骨架，赤泥颗粒之间的空隙又可由50-75μm未参与反应的钢渣颗粒、粉煤灰颗粒填充，从而形成致密的微观构架。
赤泥颗粒在110μm以上胶凝活性会明显减弱，反应点数量少，水化速率小，利用率很低，而将赤泥粉磨到60μm以下不会再明显提高混凝土强度，这是由于此区间赤泥颗粒易团聚，不能充分解散并重构实现水化反应，并且60μm以下的赤泥颗粒吸水性相较于60-110μm之间大幅增强，容易导致浆料流动性下降，抢占其余成分参与水化反应所需的水分，导致强度下降。
由于加入了大量的赤泥和钢渣，新拌混凝土浆料受二者影响会较为浓稠，加入适量脱硫石膏可显著改善浆料的搅拌分散效果、流动性，而且由于脱硫石膏在碱性环境下易与赤泥中溶出的Al3+及水泥水化生成的Ca(OH)2反应生成水硬性钙矾石。Al3+和Ca(OH)2被消耗，迫使水泥水化反应加快，赤泥持续溶出Al3+，促进了赤泥的活性激发。
硅灰是一种高温冶炼产生的工业副产品，硅灰活性较高，比表面积很大(>20000m2/kg)，含大量非结晶二氧化硅，主要与水化氢氧化钙进行中后期火山灰反应；在碱激发条件下矿渣与粉煤灰中玻璃体结构解体，生成SiO4 4-、AlO45-、Ca2+等离子进入溶液并重新组合，碱性条件能够加速硅灰中二氧化硅的火山灰反应，以上最终都形成大量新水化硅酸钙及水化铝硅酸钙凝胶等有效矿物，可显著提高混凝土抗压、抗折、抗渗、防腐以及耐磨性，最大的缺点是价格偏贵，但是在本发明中可以用少量硅灰使混凝土达到同样优良的工作性能。
钢渣作为一种常见的工业废渣，目前已经成为生产水泥过程中常见的掺合料，因为钢渣包含C2S、C3S、C4AF、等矿物，与硅酸盐水泥熟料类似，具有一定的胶凝活性，但作为混凝土矿物掺合料，现有技术难以克服其早期强度低的缺陷，导致混凝土强度发展过程中钢渣水化速度与其他胶凝成分不匹配，不利于长期运维；钢渣同时也包含f-CaO和f-MgO等游离氧化物，它们会与水反应生成CH和Mg(OH)2，体积膨胀，出现结晶体，从而使混凝土出现较大的初始应力，使得结构胶凝体系遭受一定的破坏。
所以在本发明中，运用了碳化钢渣，消除钢渣粉中绝大部分游离氧化物，使其水化进程与矿渣、硅灰等胶凝成分匹配，有效控制混凝土强度发展趋势，并且避免了上述结构胶凝体系遭受破坏的情况发生。
进一步地，钢渣碳化工艺如下：
(1)获得的48-68份钢渣先干燥至含水量低于0.3％，经破碎、粉磨成粒度区间为30-45μm的钢渣微粉；
(2)加入16.8份水，在加入少量固体增强剂(0.2份柠檬酸、0.3份草酸、1.5份半水石膏)和少量液体增强剂(0.8份磷酸三丁酯)，并混匀、搅拌成均匀的钢渣浆；
(3)将钢渣浆放入容器中、密封、排空，装料层厚度1cm；加热至80℃；
(4)钢渣微粉从设备上方倒入流化床中，将进料口密封，在进气口中通入CO2气体，使钢渣处于浓度为99.1％的CO2中，使钢渣粉在流化床中呈悬浮流态化，并加压至0.4MPa，使其与CO2气体充分接触，钢渣粉进行碳化，持续1.5h；
(5)将浆液抽滤，抽滤后的固体在105℃下烘干2h，碳化钢渣制备完成。
进一步地，所述增强纤维包括平直镀铜钢纤维5-8份和聚丙烯纤维0-3份，聚丙烯纤维为单丝束状短纤维，其长度为17-19mm，抗拉强度>500MPa；所述平直形镀铜钢纤维长度为12-16mm，直径0.2mm长径比约65，抗拉强度≥3000MPa。
进一步地，所述骨料包括珊瑚骨料640-748份、粗海砂450-529份、细海砂150-179份；所述骨料来自青岛黄海沿海，珊瑚骨料形状分为条状和块状，条状珊瑚砂长1～2cm，直径为1.5±0.5cm，块状珊瑚砂长宽为1-1.5cm，直径为1.5±0.5cm，条状珊瑚占28.6％-36.4％重量；粗海砂粒径区间控制在0.58-0.95mm，密度为2.55-2.70g/cm3；细海砂粒度区间控制在0.15-0.4mm，密度为2.68-2.8g/cm3。
进一步地，所述复配型碱激发剂由以下成分经复配步骤制备而成：钠水玻璃71-92份(模数为3.1-3.3，其中Na2O含量为9.1％，SiO2含量为28％)、10％NaOH溶液53-71份、10％Na2SO4溶液30-41份、二乙醇胺0.9-1.8份、二异丙醇胺1.6-3.3份、十二烷基苯磺酸钠2.5-3.3份。
进一步地，所述复配型碱激发剂制备步骤如下：
(1)准备好钠水玻璃71-75份(模数为3.1-3.3，其中Na2O含量为9.1％，SiO2含量为28％)、10％浓度的NaOH溶液53-65份、10％浓度的Na2SO4溶液30-37份、二乙醇胺0.9-1.7份、二异丙醇胺1.6-3份、十二烷基苯磺酸钠2.5-3份；
(2)将精确称量的NaOH和Na2SO4加入到钠水玻璃中搅拌均匀，置于360W的超声功率条件下超声搅拌处理4.5min制得分散均匀的无机碱激发溶液；经一定步骤配制而成；
(3)将二乙醇胺和二异丙醇胺加入无机碱激发溶液，溶液温度保持在至30-40℃，300-400r/min的速度下搅拌2min混合均匀；
(4)将固体十二烷基苯磺酸钠加热到200-250℃，不等降温，立刻加入溶液中，在200-350r/min速度下搅拌3min，复配型碱激发剂制备完成。
进一步地，所述碱激发剂模数控制在1.2-1.6，碱激发剂有效成分与胶凝成分比值即碱掺量为13％-15％。
进一步地，所述复配型絮凝剂原材料包括0.4-0.6份聚氧丙烯甘油醚、1.8-2.8份羧甲基纤维素钠、8-10份聚丙烯酰胺、6-7.5份淀粉、0.8-1.2份双月桂酸酯、10-12份膨润土、18-25份硅藻土，由以下步骤制备：
(1)将0.4份聚氧丙烯甘油醚、2.6份羧甲基纤维素钠和8份聚丙烯酰胺加入总重量为它们8倍的去离子水，搅拌溶解，升温至70℃，滴加7份3％的过硫酸铵溶液，保温反应30min得到A液；
(2)将6份淀粉、0.8份双月桂酸酯加入到75倍的去离子水中，用甲酸调节PH值至4.5，搅拌并升温到60℃得到B液；
(3)将上述AB两液混合均匀，搅拌反应2h，在60℃下减压干燥3h左右，粉碎，过150目筛，得到粉体；
(4)将17份上述粉体与18-25份硅藻土、10-12份膨润土混合均化，得到所需复配型絮凝剂。
进一步地，所述海工性能改性组分由高吸水性树脂(SAP)0.6-1.2份、十二烷基三甲氧基硅烷4-5份、无水硫酸钙晶须7-12份、十二烷基葡糖苷0.3-0.5份、亚硝酸钙3-4份经混合、均化步骤制成，所述SAP目数为120-180目，吸水率(去离子水)≥400g/g，堆积密度0.65-0.85g/ml，PH值5.5-6.5，所述十二烷基三甲氧基硅烷、十二烷基葡糖苷、亚硝酸钙纯度要求为99％，其中十二烷基三甲氧基硅烷密度0.9±0.1g/cm3，沸点234.9±8.0℃；亚硝酸钙密度2.2±0.1g/cm3,熔点390±6℃；十二烷基葡糖苷密度1.1±0.1g/cm3，沸点：499.1±45.0℃；无水硫酸钙晶须水溶性(22℃)<1200ppm，硫酸钙含量≥98％，表观密度2650-2700kg/m3，pH值6-7。
SAP含有-COOH、-OH等强亲水性官能团，能够在混凝土内部吸水膨胀形成可塑性极强的凝胶状物质，进一步减少渗水空隙，提高混凝土结构面致密程度，对动水压力下的水分迁移与渗透起到阻滞的作用，抑制水分在沥青混凝土内部的迁移与渗透，尤其可有效减弱浪溅区混凝土承受干湿循环的影响。
进一步地，用于岛礁的碱激发全固废海水海砂珊瑚混凝土制备工艺，包括以下步骤：
(1)将矿渣、钢渣进行破碎处理，得到粉末状的钢渣粉和矿粉，再分别将矿粉、赤泥、钢渣进行烘干、粉磨、筛分获得所需粒度；
(2)用磷酸溶液对珊瑚骨料进行微腐蚀处理，珊瑚骨料与9％磷酸溶液的体积比为1：2，浸泡时间为75min，不经水洗直接置于50℃条件下烘干24h；由海边取得的海砂经过晾置脱水，再经筛分得到的16目筛与27目筛之间的筛余物作为粗海砂，经筛分得到的35目筛与110目筛之间的筛余物作为细海砂；珊瑚经破碎粉磨，再进行筛分得到的110目筛与180目筛之间的筛余物作为珊瑚粉；
(3)根据权利要求4所述制备碳化钢渣；
(4)根据权利要求6所述制备复配型碱激发剂；
(5)根据权利要求7所述制备复配型絮凝剂；
(6)在砂浆搅拌锅中先倒入一半海水并加入聚羧酸减水剂，稍加搅拌，依次取硅灰、粉煤灰Ⅰ、矿粉Ⅰ、粉煤灰Ⅱ、矿粉Ⅱ、赤泥、碳化钢渣、脱硫石膏加入搅拌锅，慢转40s形成浆液1；
(7)依次将聚丙烯纤维、粗海砂、细海砂、剩余海水加入浆液1中，快转20s搅拌均匀形成浆料2；
(8)向浆料2中依次加入碱激发剂、珊瑚粉，快转20s形成浆料3；
(9)把浆料3转移至混凝土搅拌锅，在浆料3中依次加入复配型絮凝剂、珊瑚骨料，先以60-120r/min的速度搅拌20s，再以120-240r/min的速度搅拌30s形成浆料4；
(10)将速度调至60-120r/min，向浆料4中加入海工性能改性组分并缓慢加入钢纤维，加料完毕后再以120-240r/min的速度搅拌40s，得到混合均匀的混凝土浆料5后装模成型；
(11)将振动台与纤维定向装置接通电源，装模后的混凝土浆料5置于振动台上的钢纤维定向装置内，持续60s，振实的同时电磁场使钢纤维方向趋于统一，制备完毕。
本发明的有益效果为：
1、提供一种用于岛礁的碱激发全固废海水海砂珊瑚混凝土及其制备工艺，不仅实现了工业废渣的资源再利用，实现了混凝土加工中硅酸盐水泥的完全替代，解决了工业废渣处理难题，同时能够利用珊瑚、海砂等海岛地区特有材料，就地取材，制作混凝土，大大减少运输用料成本，解决了海岛地区传统建筑材料稀缺问题，相应可减少大量碳排放，所制备的混凝土具备优越的抗压强度、劈裂抗拉强度、拉压比、施工和易性、海洋环境中的耐久性等性质，适合海岛建设实际应用推广。
2、本发明通过合理规划材料粒径分布，每种胶凝组分都在优势活性区间内，充分发挥胶凝活性。矿粉在6-12μm的区间内胶凝活性很强，与硅灰提供的活性SiO2迅速进行火山灰反应，反应产物可进一步生成C-S-H凝胶承担初始框架功能，10μm以下的细粒径粉煤灰颗粒既具备很强的胶凝活性，同时这个区间内的粉煤灰发挥滚珠效应，且可以填充因火山灰放热反应引起的膨胀空隙，从而使微米级别的微空隙数量下降，保证微观结构致密；25-65μm区间的矿粉释放活性SiO2、Al2O3比率很高，在矿粉反应形成的初始框架基础上进一步构建地聚合物的空间三维网络状凝胶结构；粉煤灰Ⅱ的火山灰性虽弱于矿粉Ⅱ，但矿粉Ⅱ的残余未反应物可包裹住粉煤灰Ⅱ颗粒，丰富地聚合物凝胶体系；碳化钢渣的作用是提供后期强度，调整混凝土强度发展曲线，消除f-CaO和f-MgO等游离氧化物，避免后期内部出现结晶体使得结构胶凝体系遭受一定的破坏；赤泥呈强碱性，可与离子形成新物质从而阻滞离子的进一步渗透，在60-110μm区间内可充分释放碱活性物质，限于惰性无法反应的剩余颗粒成为胶凝成分中最大粒径的颗粒，同时也作为骨料空隙的有效充填物，避免骨料与胶凝成分粒径出现断层；由于加入了大量的赤泥和钢渣，新拌混凝土浆料受二者影响流动度会较低，加入适量脱硫石膏和珊瑚粉可显著改善浆料的搅拌分散效果、流动性，而脱硫石膏可参与赤泥的水化反应，有效促进赤泥的活性激发。
3、碱激发剂选择无机碱与有机碱复合，有促进矿物相溶出的协同作用，促进矿物相的水化，有机碱通过与矿物相离子发生络合作用，加速胶凝材料中矿物相离子的溶出，生成稳定的配位化合物，提高溶液中离子的过饱和度；钠水玻璃、NaOH与Na2SO4结合的无机碱，既可以强化碱激发效率，高于单种碱激发剂的激发效果，同时由于硫酸钠的加入，有助于凝胶相的结构进化和体系致密，阻滞硫酸根离子渗透，提高结构的抗硫酸盐侵蚀能力，复配而成的碱激发剂使得碱掺量处在13％-15％，液固比((碱激发剂+水)/胶凝材料)约为0.6，水胶比约为0.5，均符合混凝土设计原理。
4、骨料选择使用就地获得的海砂和经化学腐蚀处理的珊瑚骨料，大大减少运输成本，减少传统河砂、石料消耗；加入珊瑚粉既可以作为微骨料填充粗海砂与细海砂剩余孔隙，其粒径作为骨料与胶凝材料的过渡粒径，避免了粒径断层，且在拌合过程中发挥润滑效果，保证了拌合均匀性，珊瑚粉与石英粉作用几乎相同，使用珊瑚粉替代了石英粉的消耗，降低了成本，同时选用海水直接作为拌合水，减少使用淡水的成本。
5、使用平直镀铜钢纤维和聚丙烯纤维共同增强混凝土抗折/抗弯强度、韧性，减少服役期间的收缩变形，聚丙烯纤维在混凝土内部均匀随机分布，方向也各异，用于抵抗可能构件遇到的不同方向的拉力，保证混凝土基础抗拉韧性和抗干缩能力；钢纤维通过定向处理，使得混凝土在成型之后轴向的抗拉强度与抗裂性大幅度提升，有利于适应岛礁混凝土结构复杂的力学条件。
6、本发明设计的海工性能改性组分和复合絮凝剂是针对海洋服役环境设计而成，海工性能改性组分经过配比优化，可显著提高混凝土抗渗性，并全面提高在海洋环境中的抗冲刷性、耐久性；而复配型絮凝剂着重于提高混凝土施工和易性与泵送性，避免混凝土新拌浆料在海水中松散，同时也避免泌水，可实现在不减小新拌混凝土浆料流动度的前提下提高絮凝性，有效保证长距离泵送稳定。
7、本发明还提供了一种新的混凝土制备工艺，现有制备技术较为统一，不能最大限度发挥材料特性，更不适合用于本发明的混凝土，新拌混凝土一旦不均，会导致强度分布不均，承受荷载时容易在脆弱区破坏，非常不利于整体结构耐久。本发明提供的制备工艺可在较短时间内最大限度地使各粒径区间内的胶凝材料成分均匀地分散，有助于构建连续颗粒级配为基础的地聚合物胶凝体系，从而形成均匀的性能稳定的新拌混凝土。
附图说明
图1为用于岛礁的碱激发全固废海水海砂珊瑚混凝土制备流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
下述实施例与对比例中，所述矿粉Ⅰ和矿粉Ⅱ在磨细之前为符合国家标准GB/T18046-2008的S95级矿渣粉；所述粉煤灰Ⅰ和粉煤灰Ⅱ在磨细之前为符合国家标准GB/T1596-2017的Ⅰ级粉煤灰；所述钢渣碳化前符合YB/T 022-2008规定；所述脱硫石膏为符合JC/T 2074-2011的烟气脱硫石膏；所述硅灰中SiO2含量大于等于95％，比表面积不小于20000m2/kg，28d活性指数≥120％，烧失量≤5％；所述平直镀铜钢纤维和聚丙烯纤维符合GB T 21120-2018的规定；所述聚羧酸减水剂符合GB 8076-2008的规定；所述膨润土满足GB/T 20973-2020的规定；所述硅藻土符合JC/T 414-2017的规定；所述钠水玻璃符合GB/T4209-2008的规定；所述高吸水性树脂符合JC/T 2551-2019的规定。
实施例1
一种用于岛礁的碱激发全固废海水海砂珊瑚混凝土，由以下重量份的原材料制成：胶凝成分480份、骨料1282份、增强纤维4份、海水80份、碱激发剂170份、聚羧酸减水剂4份、复配型絮凝剂45份、海工性能改性组分16份。
优选地，所述胶凝成分由以下重量份的原材料制成：矿粉Ⅰ18份、粉煤灰Ⅰ37份、矿粉Ⅱ140份、赤泥80份、粉煤灰Ⅱ80份、硅灰16份、碳化钢渣48份、脱硫石膏26份、珊瑚粉35份。
优选地，所述胶凝成分各组分规定了粒度区间：矿粉Ⅰ6-12μm、粉煤灰Ⅰ低于10μm、矿粉Ⅱ25-65μm、赤泥60-110μm、粉煤灰Ⅱ50-75μm、碳化钢渣30-45μm、珊瑚粉10-33μm，都经过干燥、磨细并筛分得到。
优选地，所述增强纤维包括平直镀铜钢纤维4份和聚丙烯纤维2份，聚丙烯纤维为单丝束状短纤维，其长度为17-19mm，抗拉强度>500MPa；所述平直形镀铜钢纤维长度为12-16mm，直径0.2mm长径比约65，抗拉强度≥3000MPa，平直镀铜钢纤维与聚丙烯纤维的质量比控制在2。
优选地，钢渣碳化工艺如下：
(1)获得的48份钢渣先干燥至含水量低于0.3％，经破碎、粉磨成粒度区间为30-45μm的钢渣微粉；
(2)加入16.8份水，在加入少量固体增强剂(0.2份柠檬酸、0.3份草酸、1.5份半水石膏)和少量液体增强剂(0.8份磷酸三丁酯)，并混匀、搅拌成均匀的钢渣浆；
(3)将钢渣浆放入容器中、密封、排空，装料层厚度1cm；加热至80℃；
(4)钢渣微粉从设备上方倒入流化床中，将进料口密封，在进气口中通入CO2气体，使钢渣处于浓度为99.1％的CO2中，使钢渣粉在流化床中呈悬浮流态化，并加压至0.4MPa，使其与CO2气体充分接触，钢渣粉进行碳化，持续1.5h；
(5)将浆液抽滤，抽滤后的固体在105℃下烘干2h，碳化钢渣制备完成。
优选地，所述骨料包括珊瑚骨料640份、粗海砂450份、细海砂150份；所述骨料来自青岛黄海沿海，珊瑚骨料形状分为条状和块状，条状珊瑚砂长1～2cm，直径为1.5±0.5cm，块状珊瑚砂长宽为1-1.5cm，直径为1.5±0.5cm，条状珊瑚占28.6-36.4％重量；粗海砂粒径区间控制在0.58-0.95mm，密度为2.55-2.70g/cm3；细海砂粒度区间控制在0.15-0.4mm，密度为2.68-2.8g/cm3。
优选地，所述复配型碱激发剂由以下成分经复配步骤制备而成：钠水玻璃81份(模数为3.1，其中Na2O含量为9.1％，SiO2含量为28％)、10％NaOH溶液53份、10％Na2SO4溶液30份、二乙醇胺1.2份、二异丙醇胺2.3份、十二烷基苯磺酸钠2.5份。
优选地，所述复配型碱激发剂制备步骤如下：
(1)准备好钠水玻璃81份(模数为3.1，其中Na2O含量为9.1％，SiO2含量为28％)、10％浓度的NaOH溶液53份、10％浓度的Na2SO4溶液30份、二乙醇胺1.2份、二异丙醇胺2.3份、十二烷基苯磺酸钠2.5份；
(2)将精确称量的NaOH和Na2SO4加入到钠水玻璃中搅拌均匀，置于360W的超声功率条件下超声搅拌处理4.5min制得分散均匀的无机碱激发溶液；经一定步骤配制而成；
(3)将二乙醇胺和二异丙醇胺加入无机碱激发溶液，溶液温度保持在至40℃，300r/min的速度下搅拌2min混合均匀；
(4)将固体十二烷基苯磺酸钠加热到200℃，不等降温，立刻加入溶液中，在200r/min速度下搅拌3min，制备完成。
优选地，所述碱激发剂模数控制在1.2-1.6，碱激发剂有效成分与胶凝成分比值即碱掺量为13-15％。
优选地，所述复配型絮凝剂原材料包括0.4份聚氧丙烯甘油醚、2.6份羧甲基纤维素钠、8份聚丙烯酰胺、6份淀粉、0.8份双月桂酸酯、10份膨润土、18份硅藻土，由以下步骤制备：
(1)将0.4份聚氧丙烯甘油醚、2.6份羧甲基纤维素钠和8份聚丙烯酰胺加入总重量为它们8倍的去离子水，搅拌溶解，升温至70℃，滴加7份3％的过硫酸铵溶液，保温反应30min得到A液；
(2)将6份淀粉、0.8份双月桂酸酯加入到75倍的去离子水中，用甲酸调节PH值至4.5，搅拌并升温到60℃得到B液；
(3)将上述AB两液混合均匀，搅拌反应2h，在60℃下减压干燥3h左右，粉碎，过150目筛，得到粉体；
(4)将17份上述粉体与18份硅藻土、10份膨润土混合均化，得到所需复配型絮凝剂。
优选地，所述海工性能改性组分由高吸水性树脂(SAP)0.8份、十二烷基三甲氧基硅烷4份、无水硫酸钙晶须7.2份、十二烷基葡糖苷0.3份、亚硝酸钙3.7份经混合、均化步骤制成，所述的SAP目数为120-180目，吸水率(去离子水)≥400g/g，堆积密度0.65-0.85g/ml，PH值5.5-6.5，所述十二烷基三甲氧基硅烷、十二烷基葡糖苷、亚硝酸钙纯度要求为99％，其中十二烷基三甲氧基硅烷密度0.9±0.1g/cm3，沸点234.9±8.0℃；亚硝酸钙密度2.2±0.1g/cm3,熔点390±6℃；十二烷基葡糖苷密度1.1±0.1g/cm3，沸点：499.1±45.0℃；无水硫酸钙晶须水溶性(22℃)<1200ppm，硫酸钙含量≥98％，表观密度2650-2700kg/m3，pH值6-7。
优选地，用于岛礁的碱激发全固废海水海砂珊瑚混凝土制备工艺，包括以下步骤：
(1)将矿渣、钢渣进行破碎处理，得到粉末状的钢渣粉和矿粉，再分别将矿粉、赤泥、钢渣进行烘干、粉磨、筛分获得所需粒度；
(2)用磷酸溶液对珊瑚骨料进行微腐蚀处理，珊瑚骨料与9％磷酸溶液的体积比为1：2，浸泡时间为75min，不经水洗直接置于50℃条件下烘干24h；由海边取得的海砂经过晾置脱水，再经筛分得到的16目筛与27目筛之间的筛余物作为粗海砂，经筛分得到的35目筛与110目筛之间的筛余物作为细海砂；珊瑚经破碎粉磨，再进行筛分得到的110目筛与180目筛之间的筛余物作为珊瑚粉；
(3)根据权利要求4所述制备碳化钢渣；
(4)根据权利要求6所述制备复配型碱激发剂；
(5)根据权利要求7所述制备复配型絮凝剂；
(6)在砂浆搅拌锅中先倒入一半海水并加入聚羧酸减水剂，稍加搅拌，依次取硅灰、粉煤灰Ⅰ、矿粉Ⅰ、粉煤灰Ⅱ、矿粉Ⅱ、赤泥、碳化钢渣、脱硫石膏加入搅拌锅，慢转40s形成浆液1；
(7)依次将聚丙烯纤维、粗海砂、细海砂、剩余海水加入浆液1中，快转20s搅拌均匀形成浆料2；
(8)向浆料2中依次加入碱激发剂、珊瑚粉，快转20s形成浆料3；
(9)把浆料3转移至混凝土搅拌锅，在浆料3中依次加入复配型絮凝剂、珊瑚骨料，先以60-120r/min的速度搅拌20s，再以120-240r/min的速度搅拌30s形成浆料4；
(10)将速度调至60-120r/min，向浆料4中加入海工性能改性组分并缓慢加入钢纤维，加料完毕后再以120-240r/min的速度搅拌40s，得到混合均匀的混凝土浆料5后装模成型；
(11)将振动台与纤维定向装置接通电源，装模后的混凝土浆料5置于振动台上的钢纤维定向装置内，持续60s，振实的同时电磁场使钢纤维方向趋于统一，制备完毕。
混凝土抗压强度、劈裂抗拉强度、抗折强度测试方法参照《GB 50081-2019混凝土物理力学性能试验方法标准》，硫酸盐干湿循环120次强度损失率、冻融循环160次质量损失率测试方法参照《GB 50082-2009普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》。
抗压强度耐蚀系数kf计算公式如下：
kf——抗压强度耐蚀系数(％)；
fcn——为N次干湿循环后受硫酸盐腐蚀的一组混凝土试件的抗压强度测定值(MPa)，精确至0.1MPa；
fc0——与受硫酸盐腐蚀试件同龄期的标准养护的一组对比混凝土试件的抗压强度测定值(MPa)，精确至0.1MPa。
冻融循环150次(D150)抗压强度损失率Δfc计算公式如下：
Δfc——N次冻融循环后混凝土抗压强度损失率(％)，精确至0.1；
fc0——对比用的一组试件抗压强度测定值(MPa)，精确至0.1MPa；
fcn——N次冻融循环后混凝土抗压强度测定值(MPa)，精确至0.1MPa。
试验测得数据如下：
实施例2
按照实施例1的方法制备全固废碱激发海水海砂混凝土，不同的是：胶凝材料配比如下：矿粉Ⅰ20份、粉煤灰Ⅰ40份、矿粉Ⅱ160份、赤泥80份、粉煤灰Ⅱ69份、硅灰20份、碳化钢渣50份、脱硫石膏26份、珊瑚粉35份，共500份。
优选地，所述聚丙烯纤维为单丝束状短纤维，其长度为17-19mm，抗拉强度>500MPa；所述平直形镀铜钢纤维长度为12-16mm，直径0.2mm长径比约65，抗拉强度≥3000MPa，平直镀铜钢纤维与聚丙烯纤维的质量比控制在2，添加量为平直形镀铜钢纤维5份，聚丙烯纤维2.5份。
试验测得数据如下：
实施例3
按照实施例2的方法制备全固废碱激发海水海砂混凝土，不同之处如下：
胶凝材料配比如下：矿粉Ⅰ20份、粉煤灰Ⅰ40份、矿粉Ⅱ140份、赤泥80份、粉煤灰Ⅱ76份、硅灰16份、碳化钢渣50份、脱硫石膏26份、珊瑚粉42份，共490份。
优选地，所述碱激发剂共180份，包括钠水玻璃90份(模数为3.3，其中Na2O含量为9.1％，SiO2含量为28％)、10％NaOH溶液55份、10％Na2SO4溶液28份、二乙醇胺1.4份、二异丙醇胺2.8份、十二烷基苯磺酸钠2.8份。
试验测得数据如下：
对比例1
按照实施例1的方法制备全固废碱激发海水海砂混凝土，不同的是：所使用的钢渣不经过碳化工艺处理。
试验测得数据如下：
对比例2
按照实施例1的方法制备全固废碱激发海水海砂混凝土，不同的是：平直镀铜钢纤维没有经过定向处理。
试验测得数据如下：
对比例3
按照实施例1的方法制备全固废碱激发海水海砂混凝土，不同的是：所使用的拌合水为自来水。
试验测得数据如下：
对比例4
按照实施例1的方法制备混凝土，不同的是：其中的胶凝成分是P.O 52.5水泥。
试验测得数据如下：
对比例5
按照实施例1的方法制备混凝土，不同的是：不加入海工性能改性组分。
试验测得数据如下：
对比例6
按照实施例1的方法制备混凝土，不同的是：胶凝成分不经过粒度区分，要求及重量份如下：S95级矿粉160份、F类Ⅰ级粉煤灰110份、赤泥80份(烘干粉磨过200目筛获得)、硅灰16份、碳化钢渣49份。
试验测得数据如下：
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种用于岛礁的碱激发全固废海水海砂珊瑚混凝土，其特征在于：由以下重量份的原材料制成：①全固废基胶凝材料445-520份，包括：矿粉Ⅰ18-28份、粉煤灰Ⅰ37-49份、矿粉Ⅱ140-198份、赤泥80-105份、粉煤灰Ⅱ80-120份、硅灰16-25份、碳化钢渣48-68份、脱硫石膏26-38份、珊瑚粉35-50份；②骨料1282-1569份，包括：珊瑚骨料640-748份、粗海砂450-529份、细海砂150-179份；③复合增强纤维5-8份，包括：平直镀铜钢纤维5-8份、聚丙烯纤维0-3份；④海水80-104份；⑤复配型碱激发剂160-198份，包括：钠水玻璃71-92份、10％NaOH溶液53-71份、10％Na2SO4溶液30-41份、二乙醇胺0.9-1.8份、二异丙醇胺1.6-3.3份、十二烷基苯磺酸钠2.5-3.3份；⑥复配型絮凝剂40-50份，包括：0.4-0.6份聚氧丙烯甘油醚、1.8-2.8份羧甲基纤维素钠、8-10份聚丙烯酰胺、6-7.5份淀粉、0.8-1.2份双月桂酸酯、10-12份膨润土、18-25份硅藻土；⑦海工性能改性组分16-25份，包括：高吸水性树脂0.6-1.2份、十二烷基三甲氧基硅烷4-5份、无水硫酸钙晶须7-12份、十二烷基葡糖苷0.3-0.5份、亚硝酸钙3-4份；⑧聚羧酸减水剂4-5份；所述全固废基胶凝材料各材料粒径分布区间为：矿粉Ⅰ6-12μm、粉煤灰Ⅰ<10μm、矿粉Ⅱ25-65μm、赤泥60-110μm、粉煤灰Ⅱ50-75μm、碳化钢渣30-45μm、珊瑚粉10-33μm，都经过干燥磨细并筛分得到。
2.根据权利要求1所述的用于岛礁的碱激发全固废海水海砂珊瑚混凝土，其特征在于：所述骨料来自沿海岛礁，珊瑚骨料形状分为条状和块状，条状长1～2cm，最大公称直径为1.5±0.5cm，块状长宽为1-1.5cm，最大公称直径为1.2±0.3cm，条状珊瑚骨料占28.6％-36.4％重量；粗海砂粒径分布区间为0.58-0.95mm，密度为2.55-2.70g/cm3；细海砂粒径分布区间为0.15-0.4mm，密度为2.68-2.80g/cm3。
3.根据权利要求1所述的用于岛礁的碱激发全固废海水海砂珊瑚混凝土，其特征在于，碳化钢渣由炼钢厂产出的钢渣经干燥、破碎、粉磨、干燥，并通过碳化工艺得到，钢渣碳化工艺如下：
(1)获得的48-68份钢渣先干燥至含水量低于0.3％，经破碎、粉磨成粒度区间为30-45μm的钢渣微粉；
(2)加入16.8份水，再加入0.2份柠檬酸、0.3份草酸、1.5份半水石膏和0.8份磷酸三丁酯，并混匀、搅拌成均匀的钢渣浆；
(3)将钢渣浆放入容器中、密封、排空，装料层厚度1cm；加热至80℃；
(4)将钢渣微粉从设备上方倒入流化床中，将进料口密封，在进气口中通入CO2气体，使钢渣处于浓度为99.1％的CO2中，使钢渣粉在流化床中呈悬浮流态化，并加压至0.4MPa，使其与CO2气体充分接触，钢渣粉进行碳化，持续1.5h；
(5)将浆液抽滤，抽滤后的固体在105℃下烘干2h，碳化钢渣制备完成。
4.根据权利要求1所述的用于岛礁的碱激发全固废海水海砂珊瑚混凝土，其特征在于：平直镀铜钢纤维长度为12-16mm，直径0.2mm，长径比约65，抗拉强度≥3000MPa，平直镀铜钢纤维经过定向工艺处理，其方向趋于统一；聚丙烯纤维为单丝束状短纤维，其长度为17-19mm，抗拉强度>500MPa。
5.根据权利要求1所述的用于岛礁的碱激发全固废海水海砂珊瑚混凝土，其特征在于，复配型碱激发剂由以下步骤制备而成：
(1)准备好钠水玻璃71-75份、10％浓度的NaOH溶液53-65份、10％浓度的Na2SO4溶液30-37份、二乙醇胺0.9-1.7份、二异丙醇胺1.6-3份、十二烷基苯磺酸钠2.5-3份；
(2)将精确称量的NaOH溶液和Na2SO4溶液加入到钠水玻璃中搅拌均匀，置于360W的超声功率条件下超声搅拌处理4.5min制得分散均匀的无机碱激发溶液；
(3)将二乙醇胺和二异丙醇胺加入无机碱激发溶液，溶液温度保持在至30-40℃，300-400r/min的速度下搅拌2min混合均匀；
(4)将固体十二烷基苯磺酸钠加热到200-250℃，不等降温，立刻加入溶液中，在200-350r/min速度下搅拌3min，复配型碱激发剂制备完成。
6.根据权利要求1所述的用于岛礁的碱激发全固废海水海砂珊瑚混凝土，其特征在于，复配型絮凝剂由以下步骤制备：
(1)将0.4-0.6份聚氧丙烯甘油醚、1.8-2.8份羧甲基纤维素钠和8-10份聚丙烯酰胺加入总重量为它们8倍的去离子水，搅拌溶解，升温至70℃，滴加7份3％的过硫酸铵溶液，保温反应30min得到A液；
(2)将6份淀粉、0.8-1.2份双月桂酸酯加入到75倍的去离子水中，用甲酸调节PH值至4.5，搅拌并升温到60℃得到B液；
(3)将上述AB两液混合均匀，搅拌反应2h，在60℃下减压干燥3h，粉碎，过150目筛，得到粉体；
(4)将17份上述粉体与18-25份硅藻土、10-12份膨润土混合均化，得到所需复配型絮凝剂。
7.根据权利要求1所述的用于岛礁的碱激发全固废海水海砂珊瑚混凝土，其特征在于：所述矿粉Ⅰ和矿粉Ⅱ在磨细之前为符合国家标准GB/T 18046-2008的S95级矿渣粉；所述粉煤灰Ⅰ和粉煤灰Ⅱ在磨细之前为符合国家标准GB/T1596-2017的Ⅰ级粉煤灰；钢渣碳化前符合YB/T 022-2008规定；所述脱硫石膏为符合JC/T 2074-2011的烟气脱硫石膏；所述硅灰中SiO2含量大于等于95％，比表面积不小于20000m2/kg，28d活性指数≥120％，烧失量≤5％；所述平直镀铜钢纤维和聚丙烯纤维符合GB/T 21120-2018的规定；所述聚羧酸减水剂符合GB 8076-2008的规定；所述膨润土满足GB/T 20973-2020的规定；所述硅藻土符合JC/T414-2017的规定；所述钠水玻璃符合GB/T 4209-2008的规定；所述高吸水性树脂符合JC/T2551-2019的规定。
8.根据权利要求1所述的用于岛礁的碱激发全固废海水海砂珊瑚混凝土，其特征在于，海工性能改性组分由所述高吸水性树脂、十二烷基三甲氧基硅烷、无水硫酸钙晶须、十二烷基葡糖苷、亚硝酸钙经混合、均化步骤后制成；高吸水性树脂目数为120-180目，吸水率≥400g/g，流动度比75％，堆积密度0.65-0.85g/ml，PH值5.5-6.5，所述十二烷基三甲氧基硅烷、十二烷基葡糖苷、亚硝酸钙纯度要求为99％，其中十二烷基三甲氧基硅烷密度0.9±0.1g/cm3，沸点234.9±8.0℃；亚硝酸钙密度2.2±0.1g/cm3,熔点390±6℃；十二烷基葡糖苷密度1.1±0.1g/cm3，沸点：499.1±45.0℃；无水硫酸钙晶须在22℃的水溶性小于1200ppm，硫酸钙含量≥98％，表观密度2650-2700kg/m3，pH值6-7。
CN202211435440.0A 2022-11-16 2022-11-16 用于岛礁的碱激发全固废海水海砂珊瑚混凝土及制备工艺 Active CN116217193B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202211435440.0A CN116217193B (zh) 2022-11-16 2022-11-16 用于岛礁的碱激发全固废海水海砂珊瑚混凝土及制备工艺

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202211435440.0A CN116217193B (zh) 2022-11-16 2022-11-16 用于岛礁的碱激发全固废海水海砂珊瑚混凝土及制备工艺

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN116217193A CN116217193A (zh) 2023-06-06
CN116217193B true CN116217193B (zh) 2024-02-06

Family

ID=86571867

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202211435440.0A Active CN116217193B (zh) 2022-11-16 2022-11-16 用于岛礁的碱激发全固废海水海砂珊瑚混凝土及制备工艺

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN116217193B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117886582B (zh) * 2024-03-15 2024-05-14 石家庄铁道大学 高抗裂型全固废混凝土及其制备方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109437742A (zh) * 2018-12-03 2019-03-08 中山市武汉理工大学先进工程技术研究院 一种生态型超高强海工混凝土及其制备方法
CN110451853A (zh) * 2019-04-26 2019-11-15 中国海洋大学 一种碱激发工业废渣海水珊瑚骨料混凝土及其制备方法
CN113816704A (zh) * 2021-09-29 2021-12-21 东南大学 一种碱激发矿渣海水海砂混凝土及其制备方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109437742A (zh) * 2018-12-03 2019-03-08 中山市武汉理工大学先进工程技术研究院 一种生态型超高强海工混凝土及其制备方法
CN110451853A (zh) * 2019-04-26 2019-11-15 中国海洋大学 一种碱激发工业废渣海水珊瑚骨料混凝土及其制备方法
CN113816704A (zh) * 2021-09-29 2021-12-21 东南大学 一种碱激发矿渣海水海砂混凝土及其制备方法

Non-Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
John L. Provis等，中国建材工业出版社.《碱激发材料》.2019,(第1版),第19、22页. *
硫酸钙晶须混凝土力学性能发展试验研究;汪小庆等;《铁道工程学报》;第36卷(第7期);第87-91页 *
贾华平，中国建材工业出版社.《水泥生产技术与实践》.2018,(第1版),第774页. *
阮承祥，江西科学技术出版社.《混凝土外加剂及其工程应用》.2008,(第1版),第507页. *
高丹盈等，科学技术文献出版社.《钢纤维混凝土基本理论》.1994,(第1版),第12、22页. *

Also Published As

Publication number Publication date
CN116217193A (zh) 2023-06-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Zheng et al. Methods for improving the durability of recycled aggregate concrete: A review
CN110776289B (zh) 一种轻质高强陶粒混凝土及其制备方法和应用
WO2022007063A1 (zh) 一种滨海异型结构3d打印混凝土、加工工艺及应用
CN110395963B (zh) 一种建筑垃圾再生混凝土
CN111732375A (zh) 一种微粉泡沫轻质土及其制备方法
CN108947412A (zh) 一种生态阻锈型海水海砂耐蚀海工混凝土及其制备方法
WO2023241542A1 (zh) 一种磷石膏基生态水泥泡沫轻质土及其制备方法
WO2024108868A1 (zh) 一种基于膨胀土和工业固废的泡沫轻质土及其制备方法
CN114605121B (zh) 一种钨尾矿蒸压加气混凝土及其制备方法
CN113831049B (zh) 一种矿渣活性激发剂、生产方法及其生产设备
CN114368953A (zh) 一种低碳绿色超高性能混凝土及其制备方法
CN112321231A (zh) 一种聚合物复合流动型疏浚淤泥固化土配方及其制备方法
CN105622023A (zh) 一种利用炉渣的淤泥固化剂
CN116217193B (zh) 用于岛礁的碱激发全固废海水海砂珊瑚混凝土及制备工艺
CN111253127A (zh) 一种c30碳纤维碎砖再生混凝土及其制备方法
CN115385593A (zh) 全固废纳米水化硅酸钙凝胶早强剂及其制备方法和应用
CN111320436A (zh) 一种碳纳米管面板混凝土配合比设计及其制备方法
CN109467370A (zh) 一种高掺量混合瓷砖骨料c160uhpc及其制备方法
CN114133183A (zh) 全再生骨料的混凝土以及制备方法
CN113636802A (zh) 一种超高性能混凝土及其制备方法
WO2024124508A1 (zh) 一种生态型易泵高填充性超高性能混凝土及其制备方法
CN116854438A (zh) 风电钢混塔架用超低温座浆料及其制备方法与应用
CN115594450B (zh) 地聚物陶粒轻质混凝土及其制备方法
CN113603433B (zh) 一种掺页岩的水泥基钢筋连接用套筒灌浆料
CN113929374A (zh) 一种再生混凝土添加剂及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant