本發(fā)明涉及一種海洋生態(tài)工程用耐蝕混凝土預(yù)制件及其制備方法。

背景技術(shù)：

隨著我國大規(guī)模的經(jīng)濟(jì)社會建設(shè)，尤其是海島生態(tài)工程設(shè)施建設(shè)日趨增多，現(xiàn)階段，普通防水混凝土預(yù)制件加工的設(shè)施無法抵御海水的長時(shí)間浸泡、侵蝕，降低了設(shè)施的使用壽命和使用效果。具體到海洋生態(tài)工程來說，現(xiàn)有的海洋生態(tài)工程混凝土設(shè)施由于受海水侵蝕，極易破壞，影響海洋生態(tài)工程生態(tài)建設(shè)的效果。為了提高海洋生態(tài)工程混凝土設(shè)施的使用壽命，能有效抗海水侵蝕，需要一種原料采集加工方便、附著力強(qiáng)，具有防海水侵蝕特性的高性能混凝土，以用于海水海洋生態(tài)工程預(yù)制件的加工。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種海洋生態(tài)工程用耐蝕混凝土預(yù)制件。

本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供一種海洋生態(tài)工程用耐蝕混凝土預(yù)制件的制備方法。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

海洋生態(tài)工程用耐蝕混凝土預(yù)制件，所述混凝土預(yù)制件由混凝土基料、纖維增強(qiáng)襯料和鋼制筋梁加工而成，其中纖維增強(qiáng)襯料的添加質(zhì)量為混凝土基料體積的3-5%，每1立方米混凝土基料由下列重量的原料加工而成：硅酸鹽水泥300-400kg，淡化海砂600-800kg，碎石800-1000kg，混凝土減水劑1.2-4kg，水適量；混凝土預(yù)制件的制備方法包括下列步驟：

S1：制備混凝土基料：

（1）：預(yù)設(shè)混凝土基料的體積，根據(jù)體積計(jì)算各原料用量，稱取配方量的硅酸鹽水泥、淡化海砂和碎石于攪拌機(jī)中，先干攪混合均勻，再添加適量水濕攪20-30min；

（2）：將纖維增強(qiáng)襯料用適量水充分分散，然后加入（1）中攪拌30-45min至充分均勻，補(bǔ)水至足體積，然后加入配方量的減水劑，攪拌均勻至規(guī)定坍塌度即可；

S2：備置模具，模具內(nèi)安置好鋼制筋梁；

S3：澆注：將S1制得的混凝土基料注入模具內(nèi)；

S4：預(yù)養(yǎng)：澆注后將模具置于預(yù)養(yǎng)室內(nèi)，于60-70℃預(yù)養(yǎng)1-2h；

S5：脫模、切割：預(yù)養(yǎng)結(jié)束后脫去模具，然后進(jìn)行切割，獲得混凝土預(yù)制件半成品；

S6：蒸養(yǎng)：將步驟S5獲得的混凝土預(yù)制件半成品置于蒸養(yǎng)室內(nèi)恒壓蒸養(yǎng)獲得混凝土預(yù)制件成品，所述蒸養(yǎng)室內(nèi)蒸氣壓力為1.2-1.4Mpa，溫度為160-180℃，恒壓蒸養(yǎng)的時(shí)間為2-3h。

優(yōu)選的，所述淡化海砂按下述步驟制備獲得：

（1）海砂預(yù)篩：將海砂進(jìn)行篩分，獲取粒徑小于5mm的海砂；

（2）海砂淡水凈化：將步驟（1）的海砂與淡化海水按質(zhì)量與體積比2:5-6的比例混合，加入適量硅藻土，于常溫?cái)嚢杼幚?-2h；

（3）分離：將步驟（2）凈化處理后的海砂瀝干；

（4）熱處理：將步驟（3）瀝干的海砂于150-160℃加熱處理1-1.5h，然后再次篩分，去除硅藻土后獲得淡化海砂成品。

優(yōu)選的，所述纖維增強(qiáng)襯料為長度30-50mm的尼龍絲，或者長度為10-20mm的竹炭纖維。

本發(fā)明的構(gòu)思為提供一種采用淡化海砂為砂料，包含纖維增強(qiáng)襯料的海洋生態(tài)工程用耐蝕混凝土預(yù)制件，其與傳統(tǒng)的混凝土預(yù)制件不同之處在于：1、淡化海砂來源廣泛，取材方便，其先天受海水浸潤或沖洗，較河砂或其它砂石耐海水蝕性性能優(yōu)良；2、纖維增強(qiáng)襯料具有良好的韌性，相當(dāng)于在混凝土預(yù)制件中增加了若干微形的加強(qiáng)筋，能大大提高混凝土預(yù)制件的強(qiáng)度。

活性炭具有巨大的比表面積和豐富的三維孔隙結(jié)構(gòu)，高比表面積有利于氯離子的吸附儲存，用于吸附海砂浸出的氯離子，吸附效果極佳，且后續(xù)熱處理過程中，還可以吸附熱處理逸出的氯氣，避免空氣污染。

優(yōu)選的，所述淡化海水按下述方法制備：

（1）（1）預(yù)處理：將近海水引致蓄水池，加入所蓄海水總體積1-1.5%質(zhì)量的水不溶性葡聚糖，充分?jǐn)嚢杈鶆颍诔刈匀恍跄两?-4h；

大分子量的水不溶性葡聚糖，具有吸附和絮凝的功效（在近海海水污染物之間產(chǎn)生架橋功能，加速污染物沉降），同時(shí)，可以吸附重金屬雜質(zhì)和小分子難以絮凝的成分，絮凝預(yù)處理效果好，操作方便；

（2）凈化：步驟（1）預(yù)處理后的近海海水泵入過濾塔，所述過濾塔內(nèi)裝填有改性珊瑚砂填料，預(yù)處理過的近海海水經(jīng)過濾塔內(nèi)的填料吸附凈化，充分去除氯離子和雜質(zhì)，獲得海砂淡化用水。

優(yōu)選的，所述改性珊瑚砂填料的加工方法如下：

（a）將珊瑚砂破碎，選取粒徑范圍0.4-0.6mm的珊瑚砂，用海水沖洗去可見雜質(zhì)，曬干備用；

（b）配置改性劑，將磁性有序介孔介質(zhì)和有機(jī)膨潤土混合均勻，加適量凈化水?dāng)嚢杈鶆颍脷溲趸c調(diào)pH值至7.2-7.6，獲得改性劑；

（c）將步驟（a）的珊瑚砂投入步驟（b）的改性劑中改性處理，于常溫?cái)嚢杞?-5小時(shí)，浸潤過程中補(bǔ)加氫氧化鈉維持體系pH值7.2-7.6；

（d）步驟（c）改性處理后的珊瑚砂經(jīng)瀝干，于280-320℃高溫焙燒0.5-1h后，冷卻至常溫，即作為填料裝填過濾塔。

珊瑚砂中的孔隙包括顆粒間的外孔隙與顆粒本身的內(nèi)孔隙，孔隙率接近50%。相對其他預(yù)制件而言，珊瑚砂質(zhì)輕、多孔，在海島上就地取材，將珊瑚砂進(jìn)行改性制備濾料，用于海島工程用水的的凈化，凈化效果好，濾料成本低，本申請的發(fā)明人試驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)，采用天然的珊瑚砂可以實(shí)現(xiàn)海水一定程度的凈化，但由于珊瑚砂孔隙率極高且孔徑較大，吸附雜質(zhì)后儲存雜質(zhì)的功能弱，過濾過程中雜質(zhì)極易再次進(jìn)入海水，影響凈化效果，因此，本申請的發(fā)明人對天然的珊瑚砂進(jìn)行改性，以進(jìn)一步提高吸附能力，同時(shí)大大改善儲存雜質(zhì)的能力；

優(yōu)選的，改性劑中磁性有序介孔介質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5-1.2%，有機(jī)膨潤土的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.8-1.6%。

優(yōu)選的，所述磁性有序介孔介質(zhì)為磁性有序介孔炭和/或磁性有序介孔鐵酸鎳。

優(yōu)選的，步驟（2）中還添加有過硫酸鈉，過硫酸鈉的加入量為海砂質(zhì)量的0.3-0.5%。

優(yōu)選的，步驟（2）中硅藻土的加入量分別為海砂質(zhì)量的2.5-3.0%。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明采用淡化海砂為砂料，包含纖維增強(qiáng)襯料，其與傳統(tǒng)的混凝土預(yù)制件不同之處在于：1、淡化海砂來源廣泛，取材方便，其先天受海水浸潤或沖洗，較河砂或其它砂石耐海水蝕性性能優(yōu)良；2、纖維增強(qiáng)襯料具有良好的韌性，相當(dāng)于在混凝土預(yù)制件中增加了若干微形的加強(qiáng)筋，能大大提高混凝土預(yù)制件的強(qiáng)度。

具體實(shí)施方式

下面通過具體實(shí)施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步的具體說明。

實(shí)施例1：

海洋生態(tài)工程用耐蝕混凝土預(yù)制件，所述混凝土預(yù)制件由混凝土基料、纖維增強(qiáng)襯料和鋼制筋梁加工而成，其中纖維增強(qiáng)襯料的添加質(zhì)量為混凝土基料體積的3%，每1立方米混凝土基料由下列重量的原料加工而成：硅酸鹽水泥300kg，淡化海砂600kg，碎石800kg，混凝土減水劑1.2kg，水適量；混凝土預(yù)制件的制備方法包括下列步驟：

S1：制備混凝土基料：

（1）：預(yù)設(shè)混凝土基料的體積，根據(jù)體積計(jì)算各原料用量，稱取配方量的硅酸鹽水泥、淡化海砂和碎石于攪拌機(jī)中，先干攪混合均勻，再添加適量水濕攪20min；

（2）：將纖維增強(qiáng)襯料用適量水充分分散，然后加入（1）中攪拌30min至充分均勻，補(bǔ)水至足體積，然后加入配方量的減水劑，攪拌均勻至規(guī)定坍塌度即可；

S2：備置模具，模具內(nèi)安置好鋼制筋梁；

S3：澆注：將S1制得的混凝土基料注入模具內(nèi)；

S4：預(yù)養(yǎng)：澆注后將模具置于預(yù)養(yǎng)室內(nèi)，于60℃預(yù)養(yǎng)2h；

S5：脫模、切割：預(yù)養(yǎng)結(jié)束后脫去模具，然后進(jìn)行切割，獲得混凝土預(yù)制件半成品；

S6：蒸養(yǎng)：將步驟S5獲得的混凝土預(yù)制件半成品置于蒸養(yǎng)室內(nèi)恒壓蒸養(yǎng)獲得混凝土預(yù)制件成品，所述蒸養(yǎng)室內(nèi)蒸氣壓力為1.2Mpa，溫度為180℃，恒壓蒸養(yǎng)的時(shí)間為2h；

所述纖維增強(qiáng)襯料為長度30-50mm的尼龍絲。

實(shí)施例2：

海洋生態(tài)工程用耐蝕混凝土預(yù)制件，所述混凝土預(yù)制件由混凝土基料、纖維增強(qiáng)襯料和鋼制筋梁加工而成，其中纖維增強(qiáng)襯料的添加質(zhì)量為混凝土基料體積的5%，每1立方米混凝土基料由下列重量的原料加工而成：硅酸鹽水泥400kg，淡化海砂800kg，碎石1000kg，混凝土減水劑4kg，水適量；混凝土預(yù)制件的制備方法包括下列步驟：

S1：制備混凝土基料：

（1）：預(yù)設(shè)混凝土基料的體積，根據(jù)體積計(jì)算各原料用量，稱取配方量的硅酸鹽水泥、淡化海砂和碎石于攪拌機(jī)中，先干攪混合均勻，再添加適量水濕攪30min；

（2）：將纖維增強(qiáng)襯料用適量水充分分散，然后加入（1）中攪拌45min至充分均勻，補(bǔ)水至足體積，然后加入配方量的減水劑，攪拌均勻至規(guī)定坍塌度即可；

S2：備置模具，模具內(nèi)安置好鋼制筋梁；

S3：澆注：將S1制得的混凝土基料注入模具內(nèi)；

S4：預(yù)養(yǎng)：澆注后將模具置于預(yù)養(yǎng)室內(nèi)，于70℃預(yù)養(yǎng)2h；

S5：脫模、切割：預(yù)養(yǎng)結(jié)束后脫去模具，然后進(jìn)行切割，獲得混凝土預(yù)制件半成品；

S6：蒸養(yǎng)：將步驟S5獲得的混凝土預(yù)制件半成品置于蒸養(yǎng)室內(nèi)恒壓蒸養(yǎng)獲得混凝土預(yù)制件成品，所述蒸養(yǎng)室內(nèi)蒸氣壓力為1.4Mpa，溫度為180℃，恒壓蒸養(yǎng)的時(shí)間為3h；

所述纖維增強(qiáng)襯料為長度10-20mm的竹炭纖維。

實(shí)施例3：

海洋生態(tài)工程用耐蝕混凝土預(yù)制件，其特征在于：所述混凝土預(yù)制件由混凝土基料、纖維增強(qiáng)襯料和鋼制筋梁加工而成，其中纖維增強(qiáng)襯料的添加質(zhì)量為混凝土基料體積的4%，每1立方米混凝土基料由下列重量的原料加工而成：硅酸鹽水泥350kg，淡化海砂700kg，碎900kg，混凝土減水劑2.5kg，水適量；混凝土預(yù)制件的制備方法包括下列步驟：

S1：制備混凝土基料：

（1）：預(yù)設(shè)混凝土基料的體積，根據(jù)體積計(jì)算各原料用量，稱取配方量的硅酸鹽水泥、淡化海砂和碎石于攪拌機(jī)中，先干攪混合均勻，再添加適量水濕攪25min；

（2）：將纖維增強(qiáng)襯料用適量水充分分散，然后加入（1）中攪拌40min至充分均勻，補(bǔ)水至足體積，然后加入配方量的減水劑，攪拌均勻至規(guī)定坍塌度即可；

S2：備置模具，模具內(nèi)安置好鋼制筋梁；

S3：澆注：將S1制得的混凝土基料注入模具內(nèi)；

S4：預(yù)養(yǎng)：澆注后將模具置于預(yù)養(yǎng)室內(nèi)，于65℃預(yù)養(yǎng)1.5h；

S5：脫模、切割：預(yù)養(yǎng)結(jié)束后脫去模具，然后進(jìn)行切割，獲得混凝土預(yù)制件半成品；

S6：蒸養(yǎng)：將步驟S5獲得的混凝土預(yù)制件半成品置于蒸養(yǎng)室內(nèi)恒壓蒸養(yǎng)獲得混凝土預(yù)制件成品，所述蒸養(yǎng)室內(nèi)蒸氣壓力為1.3Mpa，溫度為170℃，恒壓蒸養(yǎng)的時(shí)間為2.5h；

所述纖維增強(qiáng)襯料為長度30-50mm的尼龍絲。

本發(fā)明實(shí)施例1-3中的淡化海砂按下述步驟制備獲得：

（1）海砂預(yù)篩：將海砂進(jìn)行篩分，獲取粒徑小于5mm的海砂；

（2）海砂淡水凈化：將步驟（1）的海砂與淡化海水按質(zhì)量與體積比2:5的比例混合，加入適量硅藻土，于常溫?cái)嚢杼幚?h；另外還添加有過硫酸鈉，過硫酸鈉的加入量為海砂質(zhì)量的0.3%，硅藻土的加入量為海砂質(zhì)量的2.5%；

（3）分離：將步驟（2）凈化處理后的海砂瀝干；

（4）熱處理：將步驟（3）瀝干的海砂于150℃加熱處理1h，然后再次篩分，去除硅藻土后獲得淡化海砂成品。

前述所用到的淡化海水按下述方法制備：

（1）預(yù)處理：將近海水引致蓄水池，加入所蓄海水總體積1%質(zhì)量的水不溶性葡聚糖，充分?jǐn)嚢杈鶆?，于常溫自然絮凝沉?h；

（2）凈化：步驟（1）預(yù)處理后的近海海水泵入過濾塔，所述過濾塔內(nèi)裝填有改性珊瑚砂填料，預(yù)處理過的近海海水經(jīng)過濾塔內(nèi)的填料吸附凈化，充分去除氯離子和雜質(zhì)，獲得海砂淡化用水。

上述制備方法中采用的改性珊瑚砂填料的加工方法如下：

（a）將珊瑚砂破碎，選取粒徑范圍0.5mm的珊瑚砂，用海水沖洗去可見雜質(zhì)，曬干備用；

（b）配置改性劑，將磁性有序介孔介質(zhì)和有機(jī)膨潤土混合均勻，加適量凈化水?dāng)嚢杈鶆颍脷溲趸c調(diào)pH值至7.3，獲得改性劑；

（c）將步驟（a）的珊瑚砂投入步驟（b）的改性劑中改性處理，于常溫?cái)嚢杞?.5小時(shí)，浸潤過程中補(bǔ)加氫氧化鈉維持體系pH值7.3；

（d）步驟（c）改性處理后的珊瑚砂經(jīng)瀝干，于300℃高溫焙燒0.6h后，冷卻至常溫，即作為填料裝填過濾塔。

前述方案中采用的改性劑中磁性有序介孔介質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5-1.2%，有機(jī)膨潤土的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.8-1.6%，所述磁性有序介孔介質(zhì)為磁性有序介孔炭。

實(shí)施例1-3的混凝土預(yù)制件用于舟山某海域的海洋生態(tài)工程建設(shè)，澆筑直徑1m，長度3m的混凝土基柱3個(gè)，與現(xiàn)有技術(shù)中的普通混凝土預(yù)制件做對比，施工方法一樣，施工12個(gè)月后進(jìn)行比對觀察：對比例的混凝土基柱表面有不均勻的或大或小的侵蝕斑，靠近混凝土基柱底端的侵蝕斑越多，而實(shí)驗(yàn)例的3個(gè)混凝土基柱外表看不出有侵蝕的跡象，耐海水侵蝕效果明顯。以上所述的實(shí)施例只是本發(fā)明的一種較佳的方案，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制，在不超出權(quán)利要求所記載的技術(shù)方案的前提下還有其它的變體及改型。