一种海砂混凝土及其制备方法与流程

本发明属于混凝土材料，涉及一种海砂混凝土及其制备方法。

背景技术：

1、随着城市化扩大，我国基建快速发展，各类工程建设越来越多，规模越来越大，对建筑资源尤其是建材的需求也随之增多。其中混凝土凭其一系列的优点，已成为用量最多、使用范围最广的建材，也是目前大基建的主要建筑材料。而混凝土的原材料当中，对建筑用砂的需求越来越大，一些地区早已经出现了河砂供不应求的状态。

2、直接以海砂作为建筑用砂，取代或部分取代河砂，是一种经济又便捷的方法，可有效节约淡水资源，大大缓解河砂缺乏现象，避免因河砂的过度开采而导致的环境破坏。

3、但海水中含有大量的氯离子、硫酸根离子、镁离子等极具腐蚀性的成分，会大大影响混凝土结构的强度和耐久性；海砂中含盐，对钢筋混凝土有极大的破坏作用，海水海砂中的氯离子在混凝土吸水后的扩散造成钢筋锈蚀，继而劣化、失效是制约海水海砂混凝土大范围应用的主要原因。

4、目前混凝土如果使用海砂替代河砂时，需要经过严格的除盐淡化处理，使其氯离子含量低于0.02％方可使用。虽然未经处理的海砂价格为河砂的1/3～1/4，但淡化处理不仅耗时耗力，而且会大幅度提高成本。

5、中国专利cn106904911b《一种海砂耐蚀海工混凝土及其制备方法》公开了一种海砂耐蚀海工混凝土，通过调整胶凝材料的比例减少钢筋的锈蚀，解决河砂资源匮乏的问题。但并未充分利用海砂，且需要通过内养护材料对混凝土进行养护，成本较高。

6、因此，开发一种能充分利用海砂，解决河砂资源匮乏问题，成本较低的海砂混凝土具有重要意义。

技术实现思路

1、针对现有海水海砂混凝土对海砂利用不充分，工艺复杂，成本较高的问题，本发明提供了一种以直接以海砂为骨料，以淡水或海水为反应水，在疏水化合物的作用下形成疏水结构的混凝土，可大大降低混凝土的吸水，而氯离子对钢筋的腐蚀需要在有水的作用下才能实现，减少吸水即降低了海水海砂中氯盐对钢筋的电化学腐蚀，从而显著改善混凝土的护筋性能，提高混凝土结构的耐久性。且本发明充分利用海水海砂，能显著降低混凝土成本。

2、而且本发明人意外的发明海砂中的化学成分能促进疏水化合物与胶凝材料水化产物的化学反应，从而更好更早的发挥疏水作用，起到对钢筋更强的保护。

3、本发明的目的在于提供一种海砂混凝土。

4、本发明的另一目的是提供上述海砂混凝土的制备方法。

5、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

6、一种海砂混凝土，包括以下重量份组分：胶凝材料100～1000份；海砂300～1000份；碎石500～1500份；疏水化合物0.2～50份；减水剂1～30份；拌合水120～200份。

7、海砂中含有大量的氯离子、硫酸根离子、镁离子等极具腐蚀性的成分，在有水的情况下对混凝土中的钢筋有极大的破坏作用，且同等细度模数下海砂相对河砂杂质较多，同样大大影响混凝土结构的强度和耐久性。

8、本发明人经反复研究发现，直接以海砂为骨料，加入疏水化合物成分，可在水泥水化过程中通过拌合水的消耗，使疏水化合物上的硅氧烷基团发生水解进而与水泥水化产物上的硅羟基发生缩合反应，从而化学锚定在混凝土的毛细孔上形成紧密的网状疏水结构。海砂中含有的离子，可能主要是与氯离子有关，促进了该缩合反应进而加快生成疏水结构。

9、该结构使得混凝土结构表面形成低表面能界面，水分无法进入混凝土结构，而氯离子对钢筋的腐蚀需要在有水的作用下才能实现，减少吸水即降低了来自海洋中的海水及混凝土里的海砂中的氯盐对钢筋的电化学腐蚀，从而显著改善混凝土的护筋性能，提高混凝土结构的耐久性。且本发明充分利用海砂，无需经过严格的除盐淡化处理，能显著降低混凝土成本。

10、作为本发明的一种优选技术方案，所述胶凝材料包括水泥、粉煤灰、矿粉中的一种或几种。

11、优选地，所述海砂的细度模数为2.4～3.0。

12、优选地，所述粉煤灰为i级粉煤灰，所述粉煤灰的45μm筛余量为25％。

13、优选地，所述矿粉为s95级矿粉。优选地，所述碎石为花岗岩，粒径＜40mm，其含泥量＜1％，吸水率＜1.5％。

14、优选地，所述疏水化合物为有机硅化合物，如异丁基三乙氧基硅，正辛基三乙氧基硅烷，异辛基三乙氧基硅烷，正辛基三甲氧基硅烷，异辛基三甲氧基硅烷，甲基硅酸钾，甲基硅酸钠；烷基羧酸及其盐，如硬脂酸，棕榈酸，月桂酸以及其铵盐，钾盐、钠盐、钙盐、锌盐；以及上述有机硅和烷基羧酸及其盐的乳液或溶液中的一种或几种。

15、更为优选地，所述疏水化合物为正辛基三乙氧基硅烷乳液或异辛基三乙氧基硅烷乳液。

16、优选地，所述减水剂为聚羧酸高性能减水剂，萘系减水剂，脂肪族减水剂中的一种或几种。

17、优选地，拌合水为淡水或海水。

18、所述海砂混凝土的制备方法，包括以下步骤：

19、首先，按照重量份称取各个原料：胶凝材料100；海砂120～300份；碎石150～450份；疏水化合物0.2～20份；减水剂1～10份；拌合水20～100份。

20、然后，把上述组分中的固体组分直接放入搅拌机中搅拌，充分混合0.5～3min后，再加入液体组分后再搅拌1～4min即可。

21、本发明的有益效果：

22、(1)本发明通过添加疏水化合物在水泥水化过程中通过系列反应发生缩合，可在混凝土内部毛细管中形成一种疏水结构。该结构所带来的低表面张力，极大地提高了减缩性能，可以有效减少混凝土的开裂风险。并且此结构使得混凝土结构表面形成低表面能界面，水分无法进入混凝土结构，减少氯离子等侵蚀介质对钢筋的侵蚀，从而改善混凝土的护筋性能，提高混凝土结构的耐久性。

23、(2)本发明充分利用海砂，无需经过除盐淡化处理，能显著降低混凝土成本。

技术特征：

1.一种海砂混凝土，其特征在于，包含如下重量份数的组分：胶凝材料100；海砂120～300份；碎石150～450份；疏水化合物0.2～20份；减水剂1～10份；拌合水20～100份。

2.根据权利要求1所述的一种海砂混凝土，其特征在于，所述胶凝材料包括水泥、粉煤灰、矿粉中的一种或几种。

3.根据权利要求1所述的一种海砂混凝土，其特征在于，所述海砂的细度模数为2.4～3.0。

4.根据权利要求1所述的一种海砂混凝土，其特征在于，所述碎石为花岗岩，粒径＜40mm，其含泥量＜1％，吸水率＜1.5％。

5.根据权利要求1所述的一种海砂混凝土，其特征在于，所述疏水化合物为有机硅化合物，烷基羧酸及其盐，以及上述有机硅和烷基羧酸及其盐的乳液或溶液中的一种或几种。

6.根据权利要求5所述的一种海砂混凝土，其特征在于，所述疏水化合物为正辛基三乙氧基硅烷乳液或异辛基三乙氧基硅烷乳液。

7.根据权利要求5所述的一种海砂混凝土，其特征在于，所述的烷基羧酸及其盐为硬脂酸，棕榈酸，月桂酸以及其的铵，钾，钠，钙，锌盐。

8.根据权利要求1所述的一种海砂混凝土，其特征在于，所述减水剂为聚羧酸高性能减水剂，萘系减水剂，脂肪族减水剂中的一种或几种。

9.根据权利要求1所述的一种海砂混凝土，其特征在于，所述拌合水为淡水或海水。

10.一种权利要求1～9任一项所述的海砂混凝土的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

技术总结
本发明涉及一种海砂混凝土及其制备方法，属于混凝土材料技术领域。该海砂混凝土包括以下重量份组分：胶凝材料、海砂、碎石、疏水化合物、减水剂、拌合水。直接以海砂为骨料，通过疏水化合物形成疏水结构的海砂混凝土，可大大降低混凝土的吸水值，减少氯离子等侵蚀介质对钢筋的侵蚀，从而改善混凝土的护筋性能，提高钢筋混凝土结构的耐久性。且本发明充分利用海砂，能显著降低混凝土成本。

技术研发人员：蒋凌飞,柴堂,黄东,杨海强
受保护的技术使用者：佛山市志必合材料有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13