一种废瓷球高耐磨抗氯离子侵蚀海工混凝土的制备工艺

本发明涉及海工混凝土，具体涉及一种废瓷球高耐磨抗氯离子侵蚀海工混凝土的制备工艺。

背景技术：

1、海工混凝土是指用于在海洋环境中（如海岸、海底隧道、海上风电场、海上石油钻井平台等）服役的特殊混凝土材料，由于海洋环境的特殊性，海工混凝土长期受到海水、波浪、潮汐等恶劣环境因素的侵袭。因此，海工混凝土要比普通混凝土具有更好的抗海水冲刷和耐海水腐蚀的能力。这是由于海水中含有大量的氯离子，其随着海水进入混凝土中后会造成钢筋的腐蚀，一方面导致钢筋破损，力学性能下降，另一方面受到破坏后的钢筋表面形成氧化物后产生体积膨胀，引起混凝土中裂纹的产生，混凝土结构的剥落，进一步导致氯离子侵入，最终造成混凝土结构的服役寿命大大缩短，甚至在服役过程中引发安全问题。目前，为了提高混凝土的抗氯离子侵蚀能力，方法之一是在混凝土结构中掺入疏水剂，但这种方式会造成混凝土中水泥组分的水化无法充分进行，导致混凝土结构的强度下降。另外，以传统混凝土为基础制备的海工凝土的耐冲刷性能不足，也是造成混凝土结构的服役寿命缩减的重要原因。

技术实现思路

1、本发明提供一种废瓷球高耐磨抗氯离子侵蚀海工混凝土的制备工艺，其采用具有高耐磨性的废瓷球有效增加了混凝土结构的耐磨性，同时，本发明制备的混凝土还具有良好的抗氯离子侵蚀的能力。具体地，本发明的技术方案如下所示。

2、一种废瓷球高耐磨抗氯离子侵蚀海工混凝土的制备工艺，包括如下步骤：

3、（1）将矿粉、玻璃粉、短切玄武岩纤维、纳米二氧化硅混匀后加热烧结，完成后冷却至室温进行破碎，将得到的产物置于饱和石灰水中进行养护，得再生抗裂粗骨料。

4、（2）将废弃砖瓦粉末置于含有饱和疏水剂的乙醇混合液中进行浸渍，完成后分离出固体产物，将其干燥后与含有fe2+和/或fe3+源的饱和液混匀后干燥，然后与碱液混合成湿料后干燥，得到疏水抗氯剂。

5、（3）将水泥胶凝材料、细骨料、废瓷球、所述再生抗裂粗骨料、所述疏水抗氯剂、填料、减水剂、水混合后搅拌均匀，即得所述高耐磨抗氯离子侵蚀海工混凝土。

6、进一步地，步骤（1）中，所述矿粉、玻璃粉、短切玄武岩纤维、纳米二氧化硅的比例为100~130重量份：46~70重量份：20~30重量份：5~8重量份。可选地，所述短切玄武岩纤维的长度为5~20mm。

7、进一步地，步骤（1）中，所述加热烧结的温度高于玻璃粉的熔化温度30~50℃，加热烧结时间为15~30min。

8、进一步地，步骤（1）中，所述产物与饱和石灰水的比例为1g：10~20ml。可选地，所述养护时间为12~24小时。

9、进一步地，步骤（1）中，所述再生抗裂粗骨料的粒径为5~15mm。

10、进一步地，步骤（2）中，所述废弃砖瓦粉末与混合液的比例为1g：5~10ml。可选地，所述废弃砖瓦粉末的细度为10~30目。

11、进一步地，步骤（2）中，所述疏水剂包括‌‌全氟辛基三氯硅烷、十八烷基三乙氧基硅烷等中的至少一种。

12、进一步地，步骤（2）中，所述浸渍时间为5~30min。

13、进一步地，步骤（2）中，所述固体产物与饱和液的比例为1g：1~1.5ml。可选地，所述fe2+和/或fe3+源包括硫酸亚铁、硫酸铁、硝酸亚铁、硝酸铁等中的至少一种。

14、进一步地，步骤（2）中，所述固体产物与碱液的比例为1g：0.7~1.0ml。可选地，所述碱液包括氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钾等中的至少一种。所述碱液的质量分数为3~10%。

15、进一步地，步骤（3）中，各组分的比例为：水泥胶凝材料440~500重量份、细骨料570~675重量份、废瓷球200~320重量份、再生抗裂粗骨料700~800重量份、疏水抗氯剂110~150重量份、填料50~80重量份、减水剂6.5~10重量份、水150~190重量份。

16、进一步地，步骤（3）中，所述废瓷球的粒径为1~3mm。所述废瓷球是一种以氧化铝为主要成分的陶瓷相结构，其具有高强度、高硬度、高耐磨性和耐酸碱腐蚀的特点，一般作为反应器内催化剂的支撑和覆盖材料。

17、进一步地，步骤（3）中，所述填料包括粉煤灰、矿粉、硅灰、碳酸钙、云母粉等中的至少一种。可选地，所述填料的细度为300~500目。

18、进一步地，步骤（3）中，所述减水剂包括聚羧酸减水剂、萘系减水剂、脂肪族减水剂、密胺系减水剂、氨基磺酸盐减水剂等中的至少一种。

19、相较于现有技术，本发明的技术方案至少具有以下方面的有益效果：

20、首先，本发明制备的海工混凝土中添加了具有氧化铝陶瓷结构的废瓷球，有效提高了混凝土结构的耐磨性，从而使本发明的海工混凝土具有更好的耐海水、潮汐冲刷的能力，具有更长的服役寿命。其次，本发明的海工混凝土中添加了再生抗裂粗骨料，其将矿粉工业固废胶结成高强度的再生骨料，提高了混凝土结构的抗裂能力。这是由于分布在所述再生抗裂粗骨料内部的玄武岩纤维有效提高了骨料的抗裂能力，避免了骨料开裂就断裂的现象。同时，本发明还采用饱和石灰水对所述再生骨料进行养护，一方面，其中的纳米二氧化硅与氢氧化钙反应形成水化硅酸钙进一步提高再生骨料的密实度和强度，另一方面使所述玄武岩纤维与骨料基体更加牢固地结合。同时，所述玄武岩纤维在煅烧过程中经过高温活化后其活性表面与所述饱和石灰水中的氢氧化钙反应形成水化硅酸钙，进一步提高了玄武岩纤维与骨料基体间的结合力，强化了再生骨料的抗裂能力。再次，本发明的海工混凝土中添加了疏水抗氯剂，有效提高了混凝土的抗氯离子渗透侵蚀的能力。这是由于在所述疏水抗氯剂中先负载疏水剂，再通过氢氧化铁和/或氢氧化亚铁进行填充和封装后，一方面，减少疏水抗氯剂内部的疏水剂过早释放影响水泥组分的水化，进而影响制备的混凝土结构的力学性能。另一方面，该疏水抗氯剂分散在混凝土结构中，遇到海水中氯离子侵蚀后所述疏水抗氯剂中的氢氧化铁和/或氢氧化亚铁被氯离子侵蚀破坏而转变为可溶的氯盐，进而使疏水抗氯剂中的疏水剂逐渐释放到混凝土结构中构建疏水体系，阻止氯离子随水分进一步渗透，同时这一过程迟滞了氯离子的扩散，从而提高了混凝土的抗氯离子侵蚀能力。另外，对于内部还没有受到氯离子侵蚀的所述疏水抗氯剂，其仍然保持未消耗待启动的状态，从而使本发明制备的海工混凝土能够更长效地保持抗氯离子侵蚀的能力。

技术特征：

1.一种废瓷球高耐磨抗氯离子侵蚀海工混凝土的制备工艺，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的废瓷球高耐磨抗氯离子侵蚀海工混凝土的制备工艺，其特征在于，步骤（1）中，所述矿粉、玻璃粉、短切玄武岩纤维、纳米二氧化硅的比例为100~130重量份：46~70重量份：20~30重量份：5~8重量份；可选地，步骤（1）中，所述短切玄武岩纤维的长度为5~20mm。

3.根据权利要求1所述的废瓷球高耐磨抗氯离子侵蚀海工混凝土的制备工艺，其特征在于，步骤（1）中，所述加热烧结的温度高于玻璃粉的熔化温度30~50℃，加热烧结时间为15~30min。

4.根据权利要求1所述的废瓷球高耐磨抗氯离子侵蚀海工混凝土的制备工艺，其特征在于，步骤（1）中，所述产物与饱和石灰水的比例为1g：10~20ml；

5.根据权利要求1所述的废瓷球高耐磨抗氯离子侵蚀海工混凝土的制备工艺，其特征在于，步骤（2）中，所述废弃砖瓦粉末与混合液的比例为1g：5~10ml；

6.根据权利要求1所述的废瓷球高耐磨抗氯离子侵蚀海工混凝土的制备工艺，其特征在于，步骤（2）中，所述固体产物与饱和液的比例为1g：1~1.5ml；

7.根据权利要求1所述的废瓷球高耐磨抗氯离子侵蚀海工混凝土的制备工艺，其特征在于，步骤（2）中，所述固体产物与碱液的比例为1g：0.7~1.0ml；

8.根据权利要求1所述的废瓷球高耐磨抗氯离子侵蚀海工混凝土的制备工艺，其特征在于，步骤（3）中，各组分的比例为：水泥胶凝材料440~500重量份、细骨料570~675重量份、废瓷球200~320重量份、再生抗裂粗骨料700~800重量份、疏水抗氯剂110~150重量份、填料50~80重量份、减水剂6.5~10重量份、水150~190重量份。

9.根据权利要求1-8任一项所述的废瓷球高耐磨抗氯离子侵蚀海工混凝土的制备工艺，其特征在于，步骤（3）中，所述填料包括粉煤灰、矿粉、硅灰、碳酸钙、云母粉中的至少一种；

10.根据权利要求1-8任一项所述的废瓷球高耐磨抗氯离子侵蚀海工混凝土的制备工艺，其特征在于，步骤（3）中，所述减水剂包括聚羧酸减水剂、萘系减水剂、脂肪族减水剂、密胺系减水剂、氨基磺酸盐减水剂中的至少一种。

技术总结本发明公开一种废瓷球高耐磨抗氯离子侵蚀海工混凝土的制备工艺，包括：（1）将矿粉、玻璃粉、短切玄武岩纤维、纳米二氧化硅混匀后加热烧结，完成后进行破碎，将产物置于饱和石灰水中养护，得再生抗裂粗骨料。（2）将废弃砖瓦粉末置于含有疏水剂的乙醇混合液中浸渍，完成后分离出固体产物，将其干燥后与含有Fe<supgt;2+</supgt;和/或Fe<supgt;3+</supgt;源的饱和液混匀后干燥，然后与碱液混合成湿料后干燥，得到疏水抗氯剂。（3）将水泥胶凝材料、细骨料、废瓷球、所述再生抗裂粗骨料、所述疏水抗氯剂、填料、减水剂、水混合后搅拌均匀，即得所述高耐磨抗氯离子侵蚀海工混凝土。本发明的工艺不仅有效增加了混凝土结构的耐磨性，且制备的混凝土还具有良好的抗氯离子侵蚀的能力。技术研发人员：苏敦磊,王家慧,唐好建,郝雅妮,杨溟鑫,邢德进受保护的技术使用者：山东交通学院技术研发日：技术公布日：2024/12/12