一种自密实珊瑚轻质混凝土及其制备方法

技术领域

本发明涉及建筑材料技术领域，具体涉及到一种自密实珊瑚轻质混凝土及其制备方法。

背景技术

我国海洋经济发展以及海洋权益维护使离岸岛礁工程建设增加，但海洋岛礁远离内陆，缺乏淡水及常规粗细骨料。而且对于水域较浅且地形复杂区域的海洋平台，若采用普通混凝土，则上部结构自重较大、吃水深，需增大下部结构的承载能力。为缩小结构断面，减轻结构自重，便于预制构件运输，需使用轻质混凝土。

珊瑚为多孔结构材料，吸水吸浆严重，且珊瑚石多为长条状，导致常规使用珊瑚砂、珊瑚石的混凝土工作性能极差，初始坍落度较小，且坍落度损失很快；且由于珊瑚骨料自身强度较低，导致使用珊瑚骨料的混凝土抗压强度大多不超过30MPa。除此之外，目前的研究方向主要是如何提高珊瑚混凝土的强度，利用珊瑚制作轻质混凝土却鲜有报道。鉴于此，提供一种自密实珊瑚轻质混凝土及其制备方法，也就显得十分的有意义。

发明内容

针对上述现有技术存在的不足或缺陷，本发明的目的是提供一种自密实珊瑚轻质混凝土及其制备方法，可有效解决现有珊瑚混凝土中存在的工作性差、强度低以及传统混凝土密度大难以满足海洋平台建设需求的问题。

为达上述目的，本发明采取如下的技术方案：

本发明提供一种自密实珊瑚轻质混凝土，包括以下重量份的组分：水泥350～450份、粉煤灰50～100份、硅灰30～60份、粉煤灰漂珠30～50份、珊瑚砂750～830份、珊瑚石500～560份、水200～250份、减水剂1.5～5份、消泡剂0.1～1份和增稠剂0.01～0.2份。

进一步地，自密实珊瑚轻质混凝土，包括以下重量份的组分：水泥450份、粉煤灰100份、硅灰60份、粉煤灰漂珠30份、珊瑚砂750份、珊瑚石560份、水200份、减水剂5份、消泡剂0.25份和增稠剂0.05份。

进一步地，水泥为强度等级为42.5的普通硅酸盐水泥，比表面积358m

进一步地，粉煤灰为Ⅰ级粉煤灰，其表观密度为2200～2500kg/m

进一步地，硅灰为SiO

进一步地，粉煤灰漂珠的粒径为100-200目，堆积密度为400～500kg/m

进一步地，珊瑚砂为Ⅱ区珊瑚中砂，其堆积密度为1200～1400kg/m

进一步地，珊瑚石的粒径为5-16mm连续级配，堆积密度为900～1050kg/m

进一步地，水为海水。

进一步地，减水剂为聚羧酸减水剂，减水率大于40％。

进一步地，消泡剂为固体粉末状消泡剂，优选为有机硅消泡剂。

进一步地，增稠剂为甲基纤维素、羧甲基纤维素或羟丙基甲基纤维素醚，优选为羟丙基甲基纤维素醚。

上述自密实珊瑚轻质混凝土的制备方法，包括以下过程：

(1)按照原材料配比称量各组分，将称量好的水泥、粉煤灰、硅灰、粉煤灰漂珠、珊瑚砂、珊瑚石、减水剂、消泡剂和增稠剂放入搅拌机中，搅拌30～60s；

(2)向步骤(1)所得产物中加入1/2重量的水，搅拌2～5min，加入剩余重量的水，继续搅拌2～5min，搅拌均匀后即制得自密实珊瑚轻质混凝土。

本发明的有益效果是：

(1)采用轻质骨料珊瑚砂、珊瑚石替代传统砂石，从而降低混凝土骨料的密度；采用粉煤灰漂珠降低胶凝材料浆体的密度，同时减小浆体与骨料间的密度差，使浆体密度与骨料密度相匹配，各组分密度适宜，显著降低混凝土密度的同时，解决了轻骨料分布不均匀的问题，防止骨料上浮或下沉；

(2)粉煤灰漂珠颗粒细且中空，具有低粘度的特性，漂珠很容易在彼此之间流动，能够有效改善混凝土的流动性，降低胶凝材料浆体的密度，使自密实珊瑚轻质混凝土能够依靠自身重力流动；

(3)复掺减水剂、增稠剂和消泡剂，消除了混凝土中大孔径的有害气泡，增加了混凝土基体中毛细孔和小气孔的数量，使小气泡均匀离散分布，并抑制气泡外逸，进一步减小了混凝土基体的密度，并使珊瑚骨料处于稳定分散状态，抑制珊瑚砂上浮、珊瑚石下沉，使珊瑚轻质混凝土具有良好的工作性能与力学性能，且无离析泌水现象，为均一稳定的多相体；

(4)本发明粉煤灰、硅灰和粉煤灰漂珠的三组分一起同时作为掺合料，利用粉煤灰和硅灰的活性效应，与水泥水化产物氢氧化钙产生反应，生成水化硅酸钙、水化铝酸钙等凝胶，促进水泥水化，增强混凝土体系强度，且同时提高混凝土的抗腐蚀能力；利用粉煤灰和硅灰的形态效应和微集料效应，促进初期水泥水化的解絮作用，通过紧密堆积有效填充轻质混凝土中水泥颗粒之间的孔隙，增强体系密实性，提高硬化强度。另外，因为硅灰掺量越大时，引起混凝土的自收缩性也会越大，但如果用量过少，难以发挥其活性效应、形态效应和微集料效应，鉴于此，本发明采用粉煤灰用量为主、硅灰用量为辅，随着粉煤灰的用量增加，混凝土的自收缩性逐渐降低，通过粉煤灰和硅灰的用量调控，从而实现了混凝土的自收缩性的调控，能够在保证混凝土的自收缩性较小时，能更大的提高混凝土的力学性能；

(5)本发明提供的自密实珊瑚轻质混凝土的制备方法，工艺简单，所需原料简单易得，充分利用远海岛礁珊瑚砂、珊瑚石及海水，就地取材，降低了原材料的运输成本，节约了运输时间，且制备得到的自密实珊瑚轻质混凝土满足海洋平台的建设需求。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明作进一步说明，应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

本实施例1提供了一种自密实珊瑚轻质混凝土，包括以下重量份的组分：水泥350份、粉煤灰70份、硅灰50份、粉煤灰漂珠50份、珊瑚砂830份、珊瑚石560份、海水250份、减水剂1.5份、消泡剂0.25份和羟丙基甲基纤维素醚0.05份。

水泥为强度等级为42.5的普通硅酸盐水泥，比表面积358m

粉煤灰为Ⅰ级粉煤灰，其表观密度为2489kg/m

硅灰为SiO

粉煤灰漂珠的粒径为100-200目，堆积密度为450kg/m

珊瑚砂为Ⅱ区中砂，其堆积密度为1384kg/m

珊瑚石的粒径为5-16mm连续级配，堆积密度为956kg/m

减水剂为固体粉末状聚羧酸减水剂，减水率大于40％。

消泡剂为固体粉末状消泡剂，具体为有机硅消泡剂。

本实施例1提供的自密实珊瑚轻质混凝土的制备方法，包括以下步骤：

(1)按照原材料配比称量各组分，将称量好的水泥、粉煤灰、硅灰、粉煤灰漂珠、珊瑚砂、珊瑚石、减水剂、消泡剂和增稠剂放入搅拌机中，搅拌30s；

(2)向步骤(1)所得产物中加入1/2重量的水，搅拌2min，加入剩余重量的水，继续搅拌2min，搅拌均匀后即制得自密实珊瑚轻质混凝土。

实施例2

本实施例2提供了一种自密实珊瑚轻质混凝土及其制备方法，与实施例1的不同之处仅在于：水泥400份、粉煤灰90份、硅灰60份、粉煤灰漂珠30份、珊瑚砂783份、珊瑚石600份、海水233份、减水剂4份、消泡剂0.25份和羟丙基甲基纤维素醚0.05份，其余参数与制备方法步骤均相同。

实施例3

本实施例3提供了一种自密实珊瑚轻质混凝土及其制备方法，与实施例1的不同之处仅在于：水泥450份、粉煤灰100份、硅灰60份、粉煤灰漂珠30份、珊瑚砂750份、珊瑚石560份、海水200份、减水剂5份、消泡剂0.25份

和羟丙基甲基纤维素醚0.05份，其余参数与制备方法步骤均相同。

对比例1

本对比例1提供了一种混凝土及其制备方法，与实施例1的不同之处仅在于：水泥350份、硅灰160份、粉煤灰漂珠50份、珊瑚砂830份、珊瑚石560份、海水250份、减水剂1.5份、消泡剂0.25份和羟丙基甲基纤维素醚0.05份，其余参数与制备方法步骤均相同。

对比例2

本对比例2提供了一种混凝土及其制备方法，与实施例1的不同之处仅在于：水泥350份、粉煤灰100份、硅灰60份、珊瑚砂750份、珊瑚石560份、海水200份、减水剂5份、消泡剂0.25份和羟丙基甲基纤维素醚0.05份，其余参数与制备方法步骤均相同。

对比例3

本对比例3提供了一种混凝土及其制备方法，与实施例1的不同之处仅在于：水泥350份、粉煤灰50份、硅灰100份、粉煤灰漂珠50份、珊瑚砂750份、珊瑚石560份、海水200份、减水剂5份、消泡剂0.25份和羟丙基甲基纤维素醚0.05份，其余参数与制备方法步骤均相同。

对比例4

本对比例4提供了一种混凝土及其制备方法，与实施例1的不同之处仅在于：水泥400份、粉煤灰90份、硅灰60份、粉煤灰漂珠30份、珊瑚砂783份、珊瑚石600份、海水214份、减水剂5份和羟丙基甲基纤维素醚0.05份，其余参数与制备方法步骤均相同。

对比例5

本对比例5提供了一种混凝土及其制备方法，与实施例1的不同之处仅在于：水泥400份、粉煤灰90份、硅灰60份、粉煤灰漂珠30份、珊瑚砂783份、珊瑚石600份、海水233份、减水剂4份和消泡剂0.25份，其余参数与制备方法步骤均相同。

为了考察本发明制得的自密实珊瑚轻质混凝土的性能，参照GB/T 50080中坍落度试验及扩展度试验的试验方法测试新拌混凝土的坍落度；测试完成后将混凝土拌合物分两次装入尺寸为100mm×100mm×100mm的试模，每层的装料厚度相等，中间间隔10s，各配合比分别成型6个试块，试件成型后立即用塑料薄膜覆盖表面，在温度为20℃±5℃室内静置1d后拆模，试件拆模后立即放入温度为20±2℃，相对湿度≥95％的标准养护室养护，直至28d龄期；养护完成后，每个配比分别取三个试块，依据GB/T 50081中的抗压强度试验方法测试28d抗压强度，另取三个试块依据JGJ/T 12中的干表观密度测试方法测试其干表观密度。实施例1-3和对比例1-5检测结果如表1所示。

表1实施例1-3和对比例1-5的坍落度、抗压强度及干表观密度

由表1可见，实施例1-3的综合性能均优于对比例1-5，且干表观密度数据表明满足轻质混凝土的要求。对比例1-5可知，未使用粉煤灰漂珠时，制得的混凝土的干表观密度较高；硅灰的使用量较大时，虽然也有不错的抗压强度，但其坍落度较小，流动性差；未使用消泡剂时，混凝土强度偏低；未使用增稠剂时，混凝土流动性差。综上所述，本发明配合比合理科学，通过特定的组分和用量制得的自密实珊瑚轻质混凝土，具有密度小、工作性好、强度高的特点，可满足海洋平台上的建设需求。

以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例和说明，所属本领域的技术人员不经创造性劳动即对所描述的具体实施例做的修改或补充或采用类似的方式替代仍属本专利的保护范围。