一种海水海沙工程水泥基复合材料及其制备方法

本发明涉及建筑材料，具体涉及一种海水海沙工程水泥基复合材料及其制备方法。

背景技术：

1、随着海洋工程和沿海工程建设的快速发展,远离陆地的岛礁和沿海工程建设也越来越多。以水泥为主要胶凝材料的混凝土凭其原材料来源丰富、制备工艺简单、生产成本低、力学性能稳定等一系列优点，已发展成为用量最多、使用范围最广的建筑材料，也是目前海工建设的主要建筑材料。然而随着重大工程建设、高层大跨、有特殊功能要求的重要建筑结构不断出现,对混凝土结构的力学性能和耐久性的要求也越来越高，所以实现混凝士材料的更高强度以及更好的耐久性，是海洋工程稳步发展的重大需求。传统的混凝土虽然具有良好的性能但是脆性较大，在荷载作用下容易产生裂缝，环境中的有害物质(co2、cl-、so42-等)通过裂缝进入到混凝土的内部与混凝土发生反应，损害混凝土内部结构导致裂缝逐渐增大，造成结构破坏。尤其是在海洋环境中，混凝土不仅会接触空气中的危害物质，还会受到海洋特有的恶劣环境(干湿循环、生物附着、海水冲刷等)侵蚀。

技术实现思路

1、本发明提供了一种海水海沙工程水泥基复合材料及其制备方法，经过淡化后的海水和海砂可以用于建筑结构中，海水海砂可以促进水泥水化，提高混凝土的早期强度，海水海沙工程水泥基复合材料具有较好的密实性、良好的裂缝控制能力和较高的耐久性等优点，解决了以上所述的技术问题。

2、本发明解决上述技术问题的方案如下：一种海水海沙工程水泥基复合材料(海水海砂ecc)，它的原材料按质量份数计包括水泥300-900份，辅助凝胶材料300-900份，海水300-400份，海砂400-500份，减水剂1-10份，纤维10-30份；

3、其中，所述辅助凝胶材料为粉煤灰或矿粉中的一种。

4、优选的，它的原材料按质量份数计包括水泥600份，辅助凝胶材料600份，海水360份，海砂432份，减水剂5.3份，纤维19.5份(即纤维体积掺量为混凝土体积的1.5％)；

5、其中，所述辅助凝胶材料为粉煤灰或矿粉中的一种。

6、优选的，它的原材料按质量份数计包括水泥600份，粉煤灰600份，海水360份，海砂432份，减水剂5.3份，纤维19.5份。

7、优选的，它的原材料按质量份数计包括水泥600份，矿粉600份，海水360份，海砂432份，减水剂5.3份，纤维19.5份。

8、优选的，所述粉煤灰为一级粉煤灰，密度为2.55g/cm3，堆积密度为1.12g/cm3，含水量为0.85％。

9、优选的，所述矿粉为标号s95矿粉，密度为2.9g/cm3，比表面积为412m2/g。

10、优选的，所述水泥为标号p.o 42.5级普通硅酸盐水泥。

11、优选的，所述纤维为pva纤维，长度12mm，直径40μm。

12、优选的，所述减水剂选用聚羧酸减水剂。

13、如上所述海水海沙工程水泥基复合材料的制备方法，包括以下步骤：

14、1)将照质量配比量取原料备用；

15、2)将水泥、辅助凝胶材料、细骨料混合均匀，同时加入凝胶材料一和部分纤维，搅拌1分钟使其混合均匀；

16、3)将减水剂和水混合，得到混合液，将部分混合液倒入步骤2)制备的混合物中，进行搅拌，再倒入余下混合液，搅拌1分钟使其混合均匀；

17、4)持续搅拌，向步骤3)制得的混合物中加入余下纤维，浇筑试件，脱模标准养护后即得本发明的海水海砂工程水泥基复合材料。

18、优选的，纤维的加入量为纤维总质量的1/2。

19、优选的，混合液的加入量为混合液总质量的1/2。

20、本发明的有益效果如下：

21、1、本发明通过海水中的氯离子，促进水泥基体中c3a的水化，相比于淡水标准砂ecc，提高了海水海砂ecc在长久龄期下的抗压强度，同时海砂中含有贝壳等不参与反应的物质抑制了海水海砂ecc的收缩。

22、2、本发明通过掺入粉煤灰和矿粉，不仅可作为凝胶材料，而且降低了水泥的用量，减少了生产过程中的碳排放，同时提升了海水海砂ecc的弯曲韧性和延性。

23、3、发明中pva纤维的加入，使海水海砂ecc比普通海水海砂混凝土有更好的拉伸性能、弯曲性能、抗剪性能以及抗疲劳性能。尺寸相同的海水海砂ecc抗剪强度比普通海水海砂混凝土高40％以上。

24、4、本发明使用的南海原状海砂，减少了对河砂等自然资源的开采，有助于保护土地资源，促进生态保护。

25、综上，本发明提供的海水海砂工程水泥基复合材料具有高韧性、高延性和高耐久性，可用于近海建筑，跨海大桥等实际工程。

26、上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。本发明的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。

技术特征：

1.一种海水海沙工程水泥基复合材料，其特征在于，它的原材料按质量份数计包括水泥300-900份，辅助凝胶材料300-900份，海水300-400份，海砂400-500份，减水剂1-10份，纤维10-30份；

2.根据权利要求1所述一种海水海沙工程水泥基复合材料，其特征在于，它的原材料按质量份数计包括水泥600份，辅助凝胶材料600份，海水360份，海砂432份，减水剂5.3份，纤维19.5份；

3.根据权利要求1所述一种海水海沙工程水泥基复合材料，其特征在于，所述粉煤灰为一级粉煤灰，密度为2.55g/cm3，堆积密度为1.12g/cm3，含水量为0.85％。

4.根据权利要求1所述一种海水海沙工程水泥基复合材料，其特征在于，所述矿粉为标号s95矿粉，密度为2.9g/cm3，比表面积为412m2/g。

5.根据权利要求1所述一种海水海沙工程水泥基复合材料，其特征在于，所述水泥为标号p.o 42.5级普通硅酸盐水泥。

6.根据权利要求1所述一种海水海沙工程水泥基复合材料，其特征在于，所述纤维为pva纤维，长度12mm，直径40μm。

7.根据权利要求1所述一种海水海沙工程水泥基复合材料，其特征在于，所述减水剂选用聚羧酸减水剂。

8.一种根据权利要求1-7任一所述海水海沙工程水泥基复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

9.根据权利要求8所述一种海水海沙工程水泥基复合材料，其特征在于，所述步骤2)中，纤维的加入量为纤维总质量的1/2。

10.根据权利要求8所述一种海水海沙工程水泥基复合材料，其特征在于，所述步骤3)中，混合液的加入量为混合液总质量的1/2。

技术总结
本发明涉及一种海水海沙工程水泥基复合材料及其制备方法，它的原材料按质量份数计包括水泥300‑900份，辅助凝胶材料300‑900份，海水300‑400份，海砂400‑500份，减水剂1‑10份，纤维10‑30份；其中，所述辅助凝胶材料为粉煤灰或矿粉中的一种。本发明提供的海水海砂工程水泥基复合材料具有高韧性、高延性和高耐久性，可用于近海建筑，跨海大桥等实际工程。

技术研发人员：任志刚,冯逸轩,许天恩,李旗,郑志国,苏鑫,刘烨
受保护的技术使用者：武汉理工大学三亚科教创新园
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14