[发明专利]一种海水拌合水下不分散混凝土及其制备方法

说明书

本发明提供一种海水拌合水下不分散混凝土及其制备方法，属于混凝土技术和固废资源综合利用领域。包括335～900份粉煤灰，125～300份矿渣，30‑50份水玻璃，3‑5份氢氧化钠，1.5～2.0份聚丙烯酰胺，40～60份膨润土，40～100份硅灰，8～10份减水剂，200～500份拌合海水，600～800份砂和900～1100份粗骨料。本发明制备的水下不分散混凝土将海水作为拌合用水，粉煤灰‑矿渣地质聚合物代替水泥，并用膨润土代替部分聚丙烯酰胺，在具有良好的抗分散性能、较高的强度、抗氯离子渗透性和耐硫酸盐侵蚀性能的同时，充分利用海岛优势，节约淡水资源，降低生产成本，加快工程建设以及推动固废资源利用，具有显著的环保、经济及工程应用价值。

技术领域

本发明属于混凝土技术和固废资源综合利用领域，涉及不分散混凝土配合比及技术的改进，提供一种新型海水拌合水下不分散混凝土及其制备方法。

背景技术

水下不分散混凝土又被称作水下抗分散混凝土，可定义为“掺入抗分散剂以后具有水下不分散性质的混凝土”，不分散即指水下浇筑时水泥浆不流失骨料，不离析。

水下不分散混凝土在海水环境应用广泛，目前，水下不分散混凝土耐腐蚀性能研究多采用淡水环境下成型和养护。但是在腐蚀环境中应用水下不分散混凝土时，浇筑和养护阶段都会面临腐蚀性离子侵蚀的问题。并且我国淡水资源稀缺，尤其北方岛礁地区远离内陆，运输大量的淡水进行混凝土拌和时，成本高且物料在运输过程中易受环境影响，品质难以保障。因此，海洋工程建设迫切需要能使用海水拌和的建筑材料，以减少运输量，加快工程建设，降低成本。

传统的海洋工程主要以水化产物为钙基化合物的普通水泥混凝土为建筑材料，在海水侵蚀用作下不能长久稳定存在。而地质聚合物是由[SiO₄]四面体和[AlO₄]四面体构成的非晶体的三维网络结构，化学性质稳定、微观结构致密，具有高强度、高耐久性和高耐海洋腐蚀性的特点，并且该网络的—A1—O—Si—或—Si—O—Si—化学键结合力强，形成的网络结构十分坚固，海水中SO₂、Cl^-和Mg²⁺等离子很难破坏其结构，可以使用海水拌和。

水下不分散混凝土耐久性能主要有抗水渗、抗氯离子渗透、耐硫酸盐侵蚀等性能。由于海水中有丰富的盐离子可以参与混凝土的水化进程，所以海水中浇筑成型的水下不分散混凝土早期强度高于淡水环境中的混凝土强度，随着龄期增加海水中的硫酸根与混凝土反应生成越来越多的的钙矾石晶体，造成混凝土膨胀开裂，使得海水中的水下不分散混凝土强度越来越低，并逐渐低于淡水环境中水下不分散混凝土强度。粉煤灰和矿渣含有丰富的活性物质，能和水泥水化产物发生二次水化反应，提高混凝土密实程度，因此能提高水下不分散混凝土耐硫酸盐侵蚀性能。同时，由于水下浇筑时部分水分进入混凝土内，造成水下浇筑的混凝土抗水渗透性能弱于陆地成型的不分散混凝土，掺入硅灰可以显著提高水下不分散混凝土抗氯离子渗透性能。

此外，水下不分散混凝土中絮凝剂中较常用的为聚丙烯酰胺类，但其造价较高，严重制约了水下不分散混凝土的工程应用，有必要开发出价格更为低廉的絮凝剂。膨润土与聚丙烯酰胺类复配，能够实现砂浆的水下抗分散的同时大大降低生产成本。

因此本发明以粉煤灰和矿渣为原材料，水玻璃和氢氧化钠为碱激发剂制备地质聚合物胶凝材料，添加聚丙烯酰胺和膨润土为絮凝剂，以海水作为拌合用水辅以硅灰、砂和石，提供一种新型海水拌合水下不分散混凝土及其制备方法。

发明内容

本发明要解决的技术问题：现有水下不分散混凝土耐腐蚀性研究不足，水泥生产排放大量CO₂，淡水稀缺，生产成本较高等问题，提供一种新型海水拌合水下不分散混凝土及其制备方法。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种海水拌合水下不分散混凝土，所用材料主要包括：粉煤灰、矿渣、激发剂(水玻璃和氢氧化钠)、硅灰、絮凝剂(聚丙烯酰胺和膨润土)、减水剂、细骨料、粗骨料和拌合水。