本發(fā)明涉及海工混凝土，具體涉及一種廢瓷球高耐磨抗氯離子侵蝕海工混凝土的制備工藝。

背景技術(shù)：

1、海工混凝土是指用于在海洋環(huán)境中（如海岸、海底隧道、海上風(fēng)電場、海上石油鉆井平臺等）服役的特殊混凝土材料，由于海洋環(huán)境的特殊性，海工混凝土長期受到海水、波浪、潮汐等惡劣環(huán)境因素的侵襲。因此，海工混凝土要比普通混凝土具有更好的抗海水沖刷和耐海水腐蝕的能力。這是由于海水中含有大量的氯離子，其隨著海水進入混凝土中后會造成鋼筋的腐蝕，一方面導(dǎo)致鋼筋破損，力學(xué)性能下降，另一方面受到破壞后的鋼筋表面形成氧化物后產(chǎn)生體積膨脹，引起混凝土中裂紋的產(chǎn)生，混凝土結(jié)構(gòu)的剝落，進一步導(dǎo)致氯離子侵入，最終造成混凝土結(jié)構(gòu)的服役壽命大大縮短，甚至在服役過程中引發(fā)安全問題。目前，為了提高混凝土的抗氯離子侵蝕能力，方法之一是在混凝土結(jié)構(gòu)中摻入疏水劑，但這種方式會造成混凝土中水泥組分的水化無法充分進行，導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)的強度下降。另外，以傳統(tǒng)混凝土為基礎(chǔ)制備的海工凝土的耐沖刷性能不足，也是造成混凝土結(jié)構(gòu)的服役壽命縮減的重要原因。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供一種廢瓷球高耐磨抗氯離子侵蝕海工混凝土的制備工藝，其采用具有高耐磨性的廢瓷球有效增加了混凝土結(jié)構(gòu)的耐磨性，同時，本發(fā)明制備的混凝土還具有良好的抗氯離子侵蝕的能力。具體地，本發(fā)明的技術(shù)方案如下所示。

2、一種廢瓷球高耐磨抗氯離子侵蝕海工混凝土的制備工藝，包括如下步驟：

3、（1）將礦粉、玻璃粉、短切玄武巖纖維、納米二氧化硅混勻后加熱燒結(jié)，完成后冷卻至室溫進行破碎，將得到的產(chǎn)物置于飽和石灰水中進行養(yǎng)護，得再生抗裂粗骨料。

4、（2）將廢棄磚瓦粉末置于含有飽和疏水劑的乙醇混合液中進行浸漬，完成后分離出固體產(chǎn)物，將其干燥后與含有fe2+和/或fe3+源的飽和液混勻后干燥，然后與堿液混合成濕料后干燥，得到疏水抗氯劑。

5、（3）將水泥膠凝材料、細骨料、廢瓷球、所述再生抗裂粗骨料、所述疏水抗氯劑、填料、減水劑、水混合后攪拌均勻，即得所述高耐磨抗氯離子侵蝕海工混凝土。

6、進一步地，步驟（1）中，所述礦粉、玻璃粉、短切玄武巖纖維、納米二氧化硅的比例為100~130重量份：46~70重量份：20~30重量份：5~8重量份?？蛇x地，所述短切玄武巖纖維的長度為5~20mm。

7、進一步地，步驟（1）中，所述加熱燒結(jié)的溫度高于玻璃粉的熔化溫度30~50℃，加熱燒結(jié)時間為15~30min。

8、進一步地，步驟（1）中，所述產(chǎn)物與飽和石灰水的比例為1g：10~20ml。可選地，所述養(yǎng)護時間為12~24小時。

9、進一步地，步驟（1）中，所述再生抗裂粗骨料的粒徑為5~15mm。

10、進一步地，步驟（2）中，所述廢棄磚瓦粉末與混合液的比例為1g：5~10ml。可選地，所述廢棄磚瓦粉末的細度為10~30目。

11、進一步地，步驟（2）中，所述疏水劑包括??全氟辛基三氯硅烷、十八烷基三乙氧基硅烷等中的至少一種。

12、進一步地，步驟（2）中，所述浸漬時間為5~30min。

13、進一步地，步驟（2）中，所述固體產(chǎn)物與飽和液的比例為1g：1~1.5ml?？蛇x地，所述fe2+和/或fe3+源包括硫酸亞鐵、硫酸鐵、硝酸亞鐵、硝酸鐵等中的至少一種。

14、進一步地，步驟（2）中，所述固體產(chǎn)物與堿液的比例為1g：0.7~1.0ml?？蛇x地，所述堿液包括氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸鈉、碳酸鉀等中的至少一種。所述堿液的質(zhì)量分數(shù)為3~10%。

15、進一步地，步驟（3）中，各組分的比例為：水泥膠凝材料440~500重量份、細骨料570~675重量份、廢瓷球200~320重量份、再生抗裂粗骨料700~800重量份、疏水抗氯劑110~150重量份、填料50~80重量份、減水劑6.5~10重量份、水150~190重量份。

16、進一步地，步驟（3）中，所述廢瓷球的粒徑為1~3mm。所述廢瓷球是一種以氧化鋁為主要成分的陶瓷相結(jié)構(gòu)，其具有高強度、高硬度、高耐磨性和耐酸堿腐蝕的特點，一般作為反應(yīng)器內(nèi)催化劑的支撐和覆蓋材料。

17、進一步地，步驟（3）中，所述填料包括粉煤灰、礦粉、硅灰、碳酸鈣、云母粉等中的至少一種?？蛇x地，所述填料的細度為300~500目。

18、進一步地，步驟（3）中，所述減水劑包括聚羧酸減水劑、萘系減水劑、脂肪族減水劑、密胺系減水劑、氨基磺酸鹽減水劑等中的至少一種。

19、相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的技術(shù)方案至少具有以下方面的有益效果：

20、首先，本發(fā)明制備的海工混凝土中添加了具有氧化鋁陶瓷結(jié)構(gòu)的廢瓷球，有效提高了混凝土結(jié)構(gòu)的耐磨性，從而使本發(fā)明的海工混凝土具有更好的耐海水、潮汐沖刷的能力，具有更長的服役壽命。其次，本發(fā)明的海工混凝土中添加了再生抗裂粗骨料，其將礦粉工業(yè)固廢膠結(jié)成高強度的再生骨料，提高了混凝土結(jié)構(gòu)的抗裂能力。這是由于分布在所述再生抗裂粗骨料內(nèi)部的玄武巖纖維有效提高了骨料的抗裂能力，避免了骨料開裂就斷裂的現(xiàn)象。同時，本發(fā)明還采用飽和石灰水對所述再生骨料進行養(yǎng)護，一方面，其中的納米二氧化硅與氫氧化鈣反應(yīng)形成水化硅酸鈣進一步提高再生骨料的密實度和強度，另一方面使所述玄武巖纖維與骨料基體更加牢固地結(jié)合。同時，所述玄武巖纖維在煅燒過程中經(jīng)過高溫活化后其活性表面與所述飽和石灰水中的氫氧化鈣反應(yīng)形成水化硅酸鈣，進一步提高了玄武巖纖維與骨料基體間的結(jié)合力，強化了再生骨料的抗裂能力。再次，本發(fā)明的海工混凝土中添加了疏水抗氯劑，有效提高了混凝土的抗氯離子滲透侵蝕的能力。這是由于在所述疏水抗氯劑中先負載疏水劑，再通過氫氧化鐵和/或氫氧化亞鐵進行填充和封裝后，一方面，減少疏水抗氯劑內(nèi)部的疏水劑過早釋放影響水泥組分的水化，進而影響制備的混凝土結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能。另一方面，該疏水抗氯劑分散在混凝土結(jié)構(gòu)中，遇到海水中氯離子侵蝕后所述疏水抗氯劑中的氫氧化鐵和/或氫氧化亞鐵被氯離子侵蝕破壞而轉(zhuǎn)變?yōu)榭扇艿穆塞}，進而使疏水抗氯劑中的疏水劑逐漸釋放到混凝土結(jié)構(gòu)中構(gòu)建疏水體系，阻止氯離子隨水分進一步滲透，同時這一過程遲滯了氯離子的擴散，從而提高了混凝土的抗氯離子侵蝕能力。另外，對于內(nèi)部還沒有受到氯離子侵蝕的所述疏水抗氯劑，其仍然保持未消耗待啟動的狀態(tài)，從而使本發(fā)明制備的海工混凝土能夠更長效地保持抗氯離子侵蝕的能力。

技術(shù)特征：

1.一種廢瓷球高耐磨抗氯離子侵蝕海工混凝土的制備工藝，其特征在于，包括如下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的廢瓷球高耐磨抗氯離子侵蝕海工混凝土的制備工藝，其特征在于，步驟（1）中，所述礦粉、玻璃粉、短切玄武巖纖維、納米二氧化硅的比例為100~130重量份：46~70重量份：20~30重量份：5~8重量份；可選地，步驟（1）中，所述短切玄武巖纖維的長度為5~20mm。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的廢瓷球高耐磨抗氯離子侵蝕海工混凝土的制備工藝，其特征在于，步驟（1）中，所述加熱燒結(jié)的溫度高于玻璃粉的熔化溫度30~50℃，加熱燒結(jié)時間為15~30min。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的廢瓷球高耐磨抗氯離子侵蝕海工混凝土的制備工藝，其特征在于，步驟（1）中，所述產(chǎn)物與飽和石灰水的比例為1g：10~20ml；

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的廢瓷球高耐磨抗氯離子侵蝕海工混凝土的制備工藝，其特征在于，步驟（2）中，所述廢棄磚瓦粉末與混合液的比例為1g：5~10ml；

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的廢瓷球高耐磨抗氯離子侵蝕海工混凝土的制備工藝，其特征在于，步驟（2）中，所述固體產(chǎn)物與飽和液的比例為1g：1~1.5ml；

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的廢瓷球高耐磨抗氯離子侵蝕海工混凝土的制備工藝，其特征在于，步驟（2）中，所述固體產(chǎn)物與堿液的比例為1g：0.7~1.0ml；

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的廢瓷球高耐磨抗氯離子侵蝕海工混凝土的制備工藝，其特征在于，步驟（3）中，各組分的比例為：水泥膠凝材料440~500重量份、細骨料570~675重量份、廢瓷球200~320重量份、再生抗裂粗骨料700~800重量份、疏水抗氯劑110~150重量份、填料50~80重量份、減水劑6.5~10重量份、水150~190重量份。

9.根據(jù)權(quán)利要求1-8任一項所述的廢瓷球高耐磨抗氯離子侵蝕海工混凝土的制備工藝，其特征在于，步驟（3）中，所述填料包括粉煤灰、礦粉、硅灰、碳酸鈣、云母粉中的至少一種；

10.根據(jù)權(quán)利要求1-8任一項所述的廢瓷球高耐磨抗氯離子侵蝕海工混凝土的制備工藝，其特征在于，步驟（3）中，所述減水劑包括聚羧酸減水劑、萘系減水劑、脂肪族減水劑、密胺系減水劑、氨基磺酸鹽減水劑中的至少一種。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開一種廢瓷球高耐磨抗氯離子侵蝕海工混凝土的制備工藝，包括：（1）將礦粉、玻璃粉、短切玄武巖纖維、納米二氧化硅混勻后加熱燒結(jié)，完成后進行破碎，將產(chǎn)物置于飽和石灰水中養(yǎng)護，得再生抗裂粗骨料。（2）將廢棄磚瓦粉末置于含有疏水劑的乙醇混合液中浸漬，完成后分離出固體產(chǎn)物，將其干燥后與含有Fe<supgt;2+</supgt;和/或Fe<supgt;3+</supgt;源的飽和液混勻后干燥，然后與堿液混合成濕料后干燥，得到疏水抗氯劑。（3）將水泥膠凝材料、細骨料、廢瓷球、所述再生抗裂粗骨料、所述疏水抗氯劑、填料、減水劑、水混合后攪拌均勻，即得所述高耐磨抗氯離子侵蝕海工混凝土。本發(fā)明的工藝不僅有效增加了混凝土結(jié)構(gòu)的耐磨性，且制備的混凝土還具有良好的抗氯離子侵蝕的能力。

技術(shù)研發(fā)人員：蘇敦磊,王家慧,唐好建,郝雅妮,楊溟鑫,邢德進
受保護的技術(shù)使用者：山東交通學(xué)院
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/12