[发明专利]非钢筋混凝土锚的受控变质

说明书

背景技术

混凝土在如码头、桥柱、石油平台等建筑物中被广泛用于与水接 触。混凝土还可以被用来制造用于在海底可解开地拴系水下设备的锚。 水下设备用于许多目的，例如海底测井(Sea Bed Logging)勘测。这 些勘测要求被拴系在海底的测量装置在勘测过程中保持静止，并且之 后被解开，以使该昂贵的装置可被再利用。

预部连有漂浮物元件的测量装置被捆扎到混凝土锚元件上。该锚 因而有助于该装置以稳定的方式下沉并保证在海底的稳定位置。在测 量完成之后，该装置被解开并浮到海面上，而将混凝土锚留下。混凝 土锚被留在海底，并且除了它在海底是外来物体的事实之外，它随后 可能会对渔业(例如拖网捕鱼)或其它工业活动产生障碍。

因此期望开发这样的混凝土，该混凝土在与水接触后的有限时间 内将解体(disintegrate)，并且用于海水应用，优选仅用于海水中。 为了防止混凝土锚构成拖网捕鱼和其它活动的障碍，该混凝土应该在 锚的有效期限结束之后很快便解体。这种措施的第二个优点是万一解 开机械装置失效可确保在一段时间之后回收昂贵的测量装置。

混凝土组合物应当解体成对环境和海洋生物无害的成分。

基于波特兰水泥的混凝土的水硬粘结剂是无定形水合硅酸钙 (CSH-凝胶)，其中包埋了约25％的结晶氢氧化钙。也存在其它不太 丰富的矿物。

如果向这种混凝土中加入足够的碳酸钙(例如作为石灰石填料)， 则已知该混凝土由于在低温(＜15℃)下受到硫酸盐的侵蚀而有降解的 倾向，即使是使用所谓的耐硫酸盐的波特兰水泥也是如此。该粘结剂 实际上将破碎并变成糊状，这是因为CSH凝胶被转化成了没有粘结性 能的硅灰石膏(Thaumasite)(水合钙硅酸盐碳酸盐硫酸盐； Ca₃Si(OH)₆(CO₃)(SO₄)·12H₂O)。形成硅灰石膏需要三种组分：

1.硅酸钙(取自水泥浆)

2.碳酸钙(例如，石灰石填料的加入)

3.硫酸盐(通常来自环境的侵入)

Sibbick，T.，Fenn，D.和Crammond，N.在“The Occurrence of Thaumasite as a product of Seawater Attack”，Cement and Concrete Composites，第25卷，第8期，2003年12月，第1059-1066页中论 述了硅灰石膏的形成。在South Wales最近建造的港口墙台阶的基底 灰浆在2年内已经遭受了严重的破裂和散裂。所形成的反应产物包括 硅灰石膏、钙矾石、水镁石和水合硅酸镁。研究表明，具有石灰石的 混凝土依照以上所述的化学变化将最终形成硅灰石膏。

这个参考文献论述了不期望的硅灰石膏的形成和由此产生的问 题。而本发明的目的是提供可用于海底锚的混凝土配制剂，其将使得 锚在锚有效期限结束之后不久便基本上解体。在海中布置之后锚的有 效期限为约1个月。

发明内容

本发明的目的是提供尤其在海水中将以受控方式降解的水泥配制 剂。

本申请人已经发现，通过使用下述这种水泥组合物可以在某种程度 上(相对于标准组合物)加速水泥中粘结剂的降解，该水泥组合物具有 足够的石灰石填料和高水/水泥比(w/c)，从而使所得混凝土对于硫酸 盐的扩散来说非常开放。

本申请人还发现，包含无水石膏(CaSO₄)、半水石膏(CaSO₄·1/2H₂O) 或石膏(CaSO₄·2H₂O)形式的硫酸钙作为添加剂以及足够的石灰石填 料的混凝土配制剂经历了大大加速的降解速率。这种混凝土只要干燥 储存就是稳定的，并且只需要淡水就可以开始形成硅灰石膏。而且， 该反应在整个混凝土横截面上均匀地发生，并且很可能发生均匀的破 碎。

本发明提供包含无定形硅酸钙的波特兰水泥配制剂，该配制剂另 外包含碳酸钙和硫酸根离子源。