专利名称：轻质高性能海洋混凝土及其制备方法
技术领域：
轻质高性能海洋混凝土及其制备方法，涉及一种具有抵抗腐蚀性介质浸袭的建筑材料，这种材料既可以用于海洋工程，又可以用于江河湖泊及地下工程在腐蚀性介质浸袭环境中保持原有性能。本发明进一步涉及该混凝土的制备工艺。
背景技术：
海水中含有k+、Na+、Ca2+、SO42-、Cl-等大量正负离子和原子团，他们对混凝土的腐蚀十分严重。普通混凝土根本没有抵御海水腐蚀的能力。此外，钢制跨海大桥、海洋中钢制铝井平台，受海水腐蚀不仅损坏速度快，而且程度很严重，在经济上的浪费就更加突出。所以，用轻质、高强、耐腐蚀、高性能的海洋混凝土取代普通混凝土和钢制铝井平台等海上建筑已属当务之急。
在我国文摘记录编号106216，分类号TU528.2，项目年度编号91209057中介绍了海洋工程用陶粒混凝土的耐久性研究一文。此种混凝土实际上就是普通陶粒混凝土的一种。两者唯一的不同之处就在于，他们是用粉煤灰烧制的陶粒取代普通的粘土陶粒。它的特色之处，正如其成果简介所说，就在于将陆地上的应用扩展到海洋工程中。这在实际应用上存在着不可避免的技术隐患首先，粗集料完全采用粉煤灰陶粒，对混凝土的强度和抗冲击性能将造成一定影响；其次，对水泥沙浆没加任何改进，将使得水泥沙浆本身抗腐蚀不足的弱势进一步暴露出来，造成整个混凝土结构的破坏。
另一项文摘记录编号306975，分类号TU528.2，项目年度编号0401230421，介绍了海工高性能混凝土成套技术研究。此项研究只考虑掺和料对混凝土性能的影响。配比中竟然用65％以上的大掺量磨细矿渣和硅粉——粉煤灰共掺。如此高的细粉料比例，这样小的级配范围，对混凝土的收缩和结构稳定性所造成的负面影响是可想而知的。同时，研究者对粗集料的影响根本不加考虑，且粗集料的用量不足35％。竟会如此之小，简直不可思议！它对混凝土强度和抗冲击性能的不利影响是不言而喻的。此外，它所用的粗集料不管是碎石还是卵石与活性的水泥沙浆之间都存在着碱骨料反应的危险。这些都将严重影响海工混凝土的稳定性和耐久性。
发明内容
本发明的目的是提供一种能够长期稳定、坚固完好的应用于海洋建筑工程中的新型轻质高性能海洋混凝土。该混凝土的整体强度和抗冲击性，抗渗性和耐腐蚀性达到可以取代现存的钢结构加普通混凝土构成的海工建筑结构要求。
本发明的另一个目的是公开一种上述轻质高性能海洋混凝土的生产方法。
为实现上述目的，本发明根据长期对混凝土的研究发现以部分碎石取代陶粒，构成混合型粗集料，能提高混凝土的整体强度和抗冲击性能，以及能有效的改善了混凝土的抗渗性和耐腐蚀性。此外，又以部分磨细矿渣和粉煤灰取代工程砂构成混合型细集料，这样不但保证了混凝土的合理级配，保证了水泥沙浆中充分水化相的构成，又从根本上消除了碱骨料反应。它使得混凝土的收缩率更小、密实度更高、抗渗性更好，耐腐蚀性更强。本发明只采用复合激发剂，无需加用硅粉和保塑剂等其他外加剂。这样不但保证了产品的性能优良，而且在生产成本上会更具有市场竞争力。由于采用混合型集料的配料方案，大量利用工业废渣，使得制品成本更低、性能更好。发明以陶粒和石子为粗集料，以工程砂、矿渣和粉煤灰等工业废渣为细集料，普通硅酸盐水泥为胶结核。本发明混凝土的质量百分组成如下水泥15～30％；陶粒22～25％；碎石12～15％；粉煤灰10～15％；矿渣18～20％；工程砂8～10％。此外，加入占上述物料总量0.5～1％的复合激发剂。复合激发剂的质量配比为高岭土32.96％～46.38％；FDN26.72％～31.22％；三乙醇胺15.28％～20.76％；六偏磷酸钠11.62％～15.06％质量百分比。
制备本发明的具体生产工艺为第一步按照质量百分比量取下述物料水泥15～30％；陶粒22～25％；碎石12～15％；粉煤灰10～15％；矿渣18～20％；工程砂8～10％；以及占上述物料总量0.5～1％的复合激发剂。复合激发剂由高岭土32.96％～46.38％；FDN26.72％～31.22％；三乙醇胺15.28％～20.76％；六偏磷酸钠11.62％～15.06％组成。
第二步将陶粒立即浸水，30min后捞出，沥去水份。
第三步将水泥加入经第一步处理后的陶粒中，搅拌均匀。
第四步加入碎石、粉煤灰、矿渣和工程砂，搅拌均匀。
第五步加入复合激发剂和常规用量的水，搅拌均匀即可获得高强；耐腐蚀；稳定性好；耐久性强；对钢筋保护性强的本发明的成品轻质海洋混凝土。
本发明的优点如下1.本发明的混凝土表观密度低。由于采用的大量的轻粗和轻细集料，使得制品表观密度＜1800kg/m3。为普通混凝土表观密度的70％左右，特别适用于海上和海中工程。
2.本发明的混凝土整体强度高。因为以部分碎石取代陶粒，构成混合型粗集料，改善了混凝土的结构状态。所以，混凝土的整体强度明显升高。试件28d抗压强度约在40～60MPa，抗折强度≥7.5MPa。
3.抗渗性好。因为抗渗性是用于衡量海洋环境中混凝土性能的一项最为重要的技术指标，所以，高抗渗性是本混凝土的核心技术之一。经检测，本混凝土的渗透系数小于0.236×10-9cm/s，已超过S30的我国最高渗透标号。它可以广泛适用于海洋和水下建筑工程。
4.耐腐蚀性强。这是本混凝土的又一核心技术。试件经人工模拟海水浸泡，360d测得抗折强度(选最大腐蚀部位)相对降低值仅为7.5～9.5％。结果表明，该混凝土完全适用于海洋建筑工程和具有较强酸碱等腐蚀介质侵蚀的水中及地下建筑工程。
5.抗震性好。由于轻质和粗集料陶粒本身的多心、多孔，试件对地震冲击波的吸收快，能量传递小，可以有效的减少裂隙的出现。所以，本混凝土具有优良的抗震性能。
6.稳定性好。本混凝土360d收缩值仅为0.31～0.32mm/m，且在90d内收缩已趋于稳定。这在建筑工程中具有十分重大的特殊意义——确保了工程的结构稳定。其48h的饱和吸水率为4.2％，软化系数达94.85％。表明本混凝土无论在地下还是在水中都具有相当强的稳定性能。
7.耐久性强。除第四条所叙耐腐蚀性强外，本混凝土经50次冻融循环后，强度损失率仅为0.897％，远远低于国家标准中＜25％的规定值。表明该混凝土具有十分优良的抗冻性。此外，按我国J78-2标准，试件经28d养护后，进行长期观察实验。在90d后破型，发现钢筋毫无锈蚀，光亮如初。说明本混凝土对钢筋具有非常强的保护作用。
8.无碱骨料反应。由于空心多孔的陶粒与水泥沙浆结合十分紧密，使混凝土的密实度大大增强。又加之少量体积的石子存在，被分散在混凝土的基质中，碱骨料反应的影响已微乎其微。这样，就从根本上消除了碱骨料反应的危害。
9.配制容易，施工方便。它可以如普通混凝土一样在使用时提前预制或现场浇注，也可以泵送或远距离运送。
说明书附1为本发明的工艺流程示意图具体实施方案实施例1第一步按照下述质量百分比量取物料(1).水泥15％；(2).陶粒25％；(3).碎石15％；(4).粉煤灰15％；(5).矿渣20％；(6).工程砂10％；复合激发剂由46.38％的高岭土，26.72％的FDN，15.28％的三乙醇胺，11.62％的六偏磷酸钠组成。
第二步将陶粒称量后立即浸水，30min后捞出，去水10min左右。10～15min。
第三步加入水泥搅拌1min以上。
第四步加入其他粗细集料，搅拌2min以上。
第五步加入占上述物料总量0.5～1％的复合激发剂和常规用量的水，搅拌1.5min以上，即可获得成品混凝土。
实施例2第一步先按如下配比称量物料(1).水泥30％；(2).陶粒22％；(3).碎石12％；
(4).粉煤灰10％；(5).矿渣18％；(6).工程砂8％；复合激发剂的组成为高岭土32.96％；FDN31.22％；三乙醇胺20.76％；六偏磷酸钠15.06％。
第三步至第五步的实施过程与例一完全相同。
权利要求
1.轻质高性能海洋混凝土，其特征在于量取质量百分比分别为水泥15～30％；陶粒22～25％；碎石12～15％；粉煤灰10～15％；矿渣18～20％；工程砂8～10％，在分步充分混合均匀的基础上掺加上述物料的0.5～1％复合激发剂再混匀而成。
2.根据权利要求1所述的轻质高性能海洋混凝土，其特征在于所述的复合激发剂由质量百分比分别为高岭土32.96％～46.38％；FDN 26.72％～31.22％；三乙醇胺15.28％～20.76％；六偏磷酸钠11.62％～15.06％组成。
3.制备权利要求1的轻质高性能海洋混凝土的工艺，其特征在于第一步按照质量百分比量取下述物料水泥15～30％；陶粒22～25％；碎石12～15％；粉煤灰10～15％；矿渣18～20％；工程砂8～10％；以及上述物料的0.5～1％质量百分比的复合激发剂高岭土32.96％～46.38％；FDN26.72％～31.22％；三乙醇胺15.28％～20.76％；六偏磷酸钠11.62％～15.06％；第二步将陶粒立即浸水，30min后捞出，沥去水份；第三步将水泥加入经第一步处理后的陶粒中，搅拌均匀；第四步加入碎石、粉煤灰、矿渣和工程砂，搅拌均匀；第五步加入复合激发剂和常规用量的水，搅拌均匀即可获得高强；耐腐蚀；稳定性好；耐久性强；对钢筋保护性强的本发明的成品轻质海洋混凝土。
全文摘要
轻质高性能海洋混凝土及其制备方法，涉及一种混凝土及其制备工艺。该混凝土由15～30％水泥、22～25％陶粒、12～15％碎石、10～15％粉煤灰、18～20％矿渣和8～10％工程砂组成。并在分步充分混匀的基础上掺加0.5～1％复合激发剂再混匀而成。复合激发剂由高岭土32.96％～46.38％；FDN 26.72％～31.22％；三乙醇胺15.28％～20.76％；六偏磷酸钠11.62％～15.06％组成。生产工艺先按上述配比称量，然后陶粒浸水后捞出去水，加入水泥搅拌再加入其余集料，搅拌并加入水和复合激发剂，拌匀即制成本发明的表观密度＜1800kg/m3，高强Rc.28＝40～60MPa；耐腐蚀海水浸泡360d，Rf降低值7.5～9.5％；渗透系数＜0.236×10－9cm/s；稳定性好混凝土360d收缩值仅为0.31～0.32mm/m，且收缩在90d内趋于稳定；对钢筋保护性强的轻质海洋混凝土。
文档编号C04B18/12GK1792968SQ200510110510
公开日2006年6月28日 申请日期2005年11月18日 优先权日2005年11月18日
发明者祁景玉, 朱基千, 杨玉颖, 王素娟, 张国欣 申请人:同济大学