一种用于海洋工程的高抗蚀自密实混凝土[发明专利]

(12)发明专利申请

(10)申请公布号 CN 109020423 A(43)申请公布日 2018.12.18

(21)申请号 201811219662.2(22)申请日 2018.10.19

(71)申请人 济南大学

地址 250022 山东省济南市市中区南辛庄

西路336号(72)发明人 柳超奇　张德成　徐晓磊　(74)专利代理机构 济南誉丰专利代理事务所

(普通合伙企业) 37240

代理人 高强(51)Int.Cl.

C04B 28/06(2006.01)

权利要求书1页 说明书6页

()发明名称

一种用于海洋工程的高抗蚀自密实混凝土(57)摘要

本发明提供了一种用于海洋工程的高抗蚀自密实混凝土。包括以下重量配制的原料：阿利特-硫铝酸盐水泥400-450 kg/m3；磨细石英砂50-100 kg/m3；水洗砂650-800 kg/m3；碎石950-1100 kg/m3；硼酸或四硼酸钠6-8 kg/m3；可再分散乳胶4-6kg/m3；聚羧酸减水剂8-10 kg/m3；亚硫酸盐2-4 kg/m3；山梨醇1-5 kg/m3；水157-209kg/m3。本发明制得的外加剂突出优点是：混凝土初始扩展度能达到600mm以上，且能保持2h扩展度无损失；混凝土耐久性能好，抗渗等级达到P30，抗硫酸盐侵蚀等级达到KS150，90d龄期的RCM法抗氯离子扩散系数小于1.1×10-12m2/s；混凝土早期强度高，1d强度达到50MPa以上，后期强度持续增长；混凝土体系稳定，无离析、泌水等现象。

CN 109020423 ACN 109020423 A

权　利　要　求　书

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1.一种用于海洋工程的高抗蚀自密实混凝土，其特征在于：包括以下重量配制的原料：阿利特-硫铝酸盐水泥      400-450 kg/m3；磨细石英砂               50-100 kg/m3；水洗砂                   650-800 kg/m3；碎石                     950-1100 kg/m3；硼酸或四硼酸钠           6-8 kg/m3；可再分散乳胶粉           4-6 kg/m3；聚羧酸减水剂             8-10 kg/m3；亚硫酸盐                 2-4 kg/m3；山梨醇                   1-5 kg/m3；水                       157-209kg/m3。

2.根据权利要求1所述的用于海洋工程的高抗蚀自密实混凝土，其特征在于：所述阿利特-硫铝酸盐水泥中硅酸三钙含量不大于5%。

3.根据权利要求1所述的用于海洋工程的高抗蚀自密实混凝土，其特征在于：所述磨细石英砂平均粒径小于3微米。

4.根据权利要求1所述的用于海洋工程的高抗蚀自密实混凝土，其特征在于：所述水洗砂级配分布范围：4.75mm方孔筛累计筛余0~5%；2.36mm方孔筛累计筛余5~20%；1.18mm方孔筛累计筛余15~45%；0.6mm方孔筛累计筛余45~60%；0.3mm方孔筛累计筛余75~90%；0.15mm方孔筛累计筛余90%~100%。

5.根据权利要求1所述的用于海洋工程的高抗蚀自密实混凝土，其特征在于：所述碎石级配分布范围：16mm方孔筛累计筛余0~10%；9.5mm方孔筛累计筛余30~50%；4.75mm方孔筛累计筛余85~100%；2.36mm方孔筛累计筛余95~100%。

6.根据权利要求1所述的用于海洋工程的高抗蚀自密实混凝土，其特征在于：所述聚羧酸减水型母液固含量为40%。

7.根据权利要求1所述的用于海洋工程的高抗蚀自密实混凝土，其特征在于：所述可再分散乳胶粉为乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、醋酸乙烯酯-叔碳酸乙烯酯共聚物或丙烯酸酯-苯乙烯共聚物中的一种。

8.根据权利要求1所述的用于海洋工程的高抗蚀自密实混凝土，其特征在于：所述亚盐为亚钠或亚钙中的一种。

9.权利要求1~8任一项所述的用于海洋工程的高抗蚀自密实混凝土的制备方法，包括以下步骤：

步骤一、按照配比称量各组分；步骤二、将聚羧酸减水剂、山梨醇、硼酸或四硼酸钠、可再分散乳胶粉和亚硫酸盐加水后混合3min以上；

步骤三、将阿利特-硫铝酸盐水泥、水洗砂、碎石、磨细石英砂在搅拌机内搅拌5min以上；

步骤四、将步骤二制得的混合液加入到步骤三制得的混合材料中，搅拌5min以上，即制得用于海洋工程的高抗蚀自密实混凝土。

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一种用于海洋工程的高抗蚀自密实混凝土

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技术领域

[0001]本发明涉及建筑材料技术领域，尤其涉及一种用于海洋工程的高抗蚀自密实混凝土。

背景技术

[0002]随着国家正式提出建设海洋强国的国家战略目标，越来越多的跨海大桥、码头港口、永久岛礁等海洋工程开始筹划建设。由于海上环境恶劣，且大型结构配筋密集，不易振捣，一旦混凝土振捣不密实，混凝土结构疏松，就会造成混凝土耐久性降低，影响建筑物使用寿命。同时，海洋中还有大量的Cl-、SO42-等离子，这些离子都会造成混凝土的侵蚀破坏。[0003]名称为“一种自密实混凝土（中国专利申请公布号：CN101805160A）”的专利公开了一种利用废弃陶瓷代替天然骨料配制再生自密实混凝土的技术，该发明没有体现所配制混凝土的具体施工性能，对自密实混凝土的工业化应用没有参考价值。[0004]名称为“一种超流态自密实混凝土及其制备方法（中国专利申请公布号：CN105016671A）”的专利公开了一种超流态自密实混凝土及其制备方法。该发明主要解决的技术问题是提供一种超流态的自密实混凝土，并不具备抗海水侵蚀的能力，因此该方案制备的混凝土无法用于海洋工程。[0005]因此，制备一种高抗蚀的自密实混凝土一方面可以降低工人劳动强度，不用振捣也能实现结构密实；另一方面，提高混凝土的抗海水侵蚀性能，混凝土耐久性变好，建筑物使用寿命延长，可以节约大量的维修、重建资金。发明内容

[0006]有鉴于此，本发明的目的在于提供一种用于海洋工程的高抗蚀自密实混凝土。[0007]为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种用于海洋工程的高抗蚀自密实混凝土，包括以下重量配制的原料：阿利特-硫铝酸盐水泥      400-450 kg/m3；磨细石英砂               50-100 kg/m3；水洗砂                   650-800 kg/m3；碎石                     950-1100 kg/m3；硼酸或四硼酸钠           6-8 kg/m3；可再分散乳胶粉           4-6 kg/m3；聚羧酸减水剂             8-10 kg/m3；亚硫酸盐                 2-4 kg/m3；山梨醇                   1-5 kg/m3；水                       157-209kg/m3。[0008]优选地，所述用于海洋工程的高抗蚀自密实混凝土，包括以下重量份数的组分：

阿利特-硫铝酸盐水泥      420-450 kg/m3；

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磨细石英砂               70-90 kg/m3；水洗砂                   700-780 kg/m3；碎石                     1000-1100 kg/m3；硼酸或四硼酸钠           7-8 kg/m3；可再分散乳胶粉           5-6 kg/m3；聚羧酸减水剂             9-10 kg/m3；亚硫酸盐                 3-4 kg/m3；山梨醇                   3-4 kg/m3；水                       186-205kg/m3。[0009]优选地，所述阿利特-硫铝酸盐水泥中硅酸三钙含量不大于5%。[0010]优选地，所述磨细石英砂平均粒径小于3微米。[0011]优选地，所述水洗砂级配分布范围：4.75mm方孔筛累计筛余0~5%；2.36mm方孔筛累计筛余5~20%；1.18mm方孔筛累计筛余15~45%；0.6mm方孔筛累计筛余45~60%；0.3mm方孔筛累计筛余75~90%；0.15mm方孔筛累计筛余90%~100%。[0012]优选地，所述碎石级配分布范围：16mm方孔筛累计筛余0~10%；9.5mm方孔筛累计筛余30~50%；4.75mm方孔筛累计筛余85~100%；2.36mm方孔筛累计筛余95~100%。[0013]优选地，所述聚羧酸减水型母液固含量为40%。[0014]优选地，所述可再分散乳胶粉为乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、醋酸乙烯酯-叔碳酸乙烯酯共聚物或丙烯酸酯-苯乙烯共聚物中的一种。[0015]优选地，所述亚盐为亚钠或亚钙中的一种。[0016]优选地，所述用于海洋工程的高抗蚀自密实混凝土的制备方法，包括以下步骤：

步骤一、按照配比称量各组分；步骤二、将聚羧酸减水剂、山梨醇、硼酸或四硼酸钠、可再分散乳胶粉和亚硫酸盐加水后混合3min以上；

步骤三、将阿利特-硫铝酸盐水泥、水洗砂、碎石、磨细石英砂在搅拌机内搅拌5min以上；

步骤四、将步骤二制得的混合液加入到步骤三制得的混合材料中，搅拌5min以上，即制得用于海洋工程的高抗蚀自密实混凝土。[0017]为便于理解本发明的技术方案，现将几种主要原材料的作用做如下阐述：

1.本发明以阿利特-硫铝酸盐水泥作为主要胶凝材料。阿利特-硫铝酸盐水泥是一种含硅酸三钙的硫铝酸盐水泥，相较于普通硫铝酸盐水泥，它的凝结时间更短（10min即可达到初凝），早期强度更高（1d强度可以达到50MPa），且后期强度不断增长。由于其含有阿利特相，相较于普通硫铝酸盐水泥，它的抗海水侵蚀能力更强，可作为可靠的海洋工程专用高抗蚀水泥；

2.本发明以磨细石英砂作为填充材料。磨细石英砂的平均粒径在3微米以下，可以很好的弥补水泥小粒径颗粒不足的缺陷。根据最紧密堆积原则，加入磨细石英砂后，混凝土流行性增大，混凝土结构密实度大幅度提高，孔隙率明显减少；

3.本发明以硼酸或四硼酸钠为缓凝组分。四硼酸钠中的硼酸盐分子与溶液中的Ca2+形成络合物，从而抑制了Ca2+结晶析出。络合物主要以C3A·3Ca(BO2)2·H2O的形式在水泥颗粒

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表面形成一层无定形的阻隔层，从而延缓了水泥的水化和结晶析出；

4.本发明以可再分散乳胶粉作为海洋工程的高抗蚀自密实混凝土的抗裂组分。可再分散乳胶粉在水泥中分散后成膜并作为第二种胶粘剂发挥增强作用， 保护胶体被混凝土体系吸收（成膜后不会被水破坏掉，或“二次分散”），且成膜的聚合物树脂作为增强材料分布与整个混凝土体系中，从而增加了混凝土的内聚力，防止混凝土开裂；

5.本发明以亚盐为早强组分。亚盐能加速水泥的水化过程，这些盐类不仅能作为混凝土的早强剂组分，而且可以作为混凝土防冻剂组分使用，从根本上克服了混凝土中碱集料反应以及电化学腐蚀的缺陷，改进了混凝土的物理力学性能和耐久性，从而获得优质的混凝土；

6.本发明以山梨醇作为混凝土的抗离析、泌水组分。山梨醇具有一定的螯合能力，且有较强的辅助流化效果。实际使用中，加入该组分的新拌混凝土松软不黏连，无离析、泌水等现象发生。

[0018]与现有技术相比，本发明具有的有益效果：

1.混凝土初始扩展度能达到600mm以上，且能保持2h扩展度无损失；2.混凝土耐久性能好，抗渗等级达到P30，抗硫酸盐侵蚀等级达到KS150，90d龄期的RCM法抗氯离子扩散系数小于1.1×10-12m2/s；

3.混凝土早期强度高，1d强度达到50MPa以上，后期强度持续增长；4.混凝土体系稳定，无离析、泌水等现象。具体实施方式

[0019]以下结合实施例对本发明做进一步说明，但本发明并不局限于这些实施例。[0020]实施例1

一种用于海洋工程的高抗蚀自密实混凝土，以重量百分比计，包括以下组分：所述用于海洋工程的高抗蚀自密实混凝土，包括以下重量份数的组分：阿利特-硫铝酸盐水泥      420 kg/m3；磨细石英砂               70 kg/m3；水洗砂                   780 kg/m3；碎石                     1000 kg/m3；硼酸或四硼酸钠           7 kg/m3；可再分散乳胶粉           6 kg/m3；聚羧酸减水剂             10 kg/m3；亚硫酸盐                 4 kg/m3；山梨醇                   3 kg/m3；水                       186 kg/m3。

[0021]所述阿利特-硫铝酸盐水泥中硅酸三钙含量为4%；所述磨细石英砂平均粒径为2.8微米；所述水洗砂级配分布范围：4.75mm方孔筛累计筛余3%；2.36mm方孔筛累计筛余12%；1.18mm方孔筛累计筛余37%；0.6mm方孔筛累计筛余56%；0.3mm方孔筛累计筛余86%；0.15mm方孔筛累计筛余100%；所述碎石级配分布范围：16mm方孔筛累计筛余8%；9.5mm方孔筛累计筛余32%；4.75mm方孔筛累计筛余86%；2.36mm方孔筛累计筛余100%；所述聚羧酸减水型母液

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固含量为40%；所述可再分散乳胶粉为乙烯-醋酸乙烯酯共聚物；所述亚盐为亚钙。[0022]一种用于海洋工程的高抗蚀自密实混凝土的制备工艺，按如下步骤进行：

步骤一、按照配比称量各组分；步骤二、将聚羧酸减水剂、山梨醇、硼酸、可再分散乳胶粉和亚硫酸盐加水后混合3min以上；

步骤三、将阿利特-硫铝酸盐水泥、水洗砂、碎石、磨细石英砂在搅拌机内搅拌5min以上；

步骤四、将步骤二制得的混合液加入到步骤三制得的混合材料中，搅拌5min以上，即制得用于海洋工程的高抗蚀自密实混凝土。[0023]实施例2

一种用于海洋工程的高抗蚀自密实混凝土，以重量百分比计，包括以下组分：所述用于海洋工程的高抗蚀自密实混凝土，包括以下重量份数的组分：阿利特-硫铝酸盐水泥      435 kg/m3；磨细石英砂               80 kg/m3；水洗砂                   740 kg/m3；碎石                     1050 kg/m3；硼酸或四硼酸钠           7.5 kg/m3；可再分散乳胶粉           6.5 kg/m3；聚羧酸减水剂             10 kg/m3；亚硫酸盐                 3.5 kg/m3；山梨醇                   3.5 kg/m3；水                       196 kg/m3。

[0024]所述阿利特-硫铝酸盐水泥中硅酸三钙含量为4%；所述磨细石英砂平均粒径为2.8微米；所述水洗砂级配分布范围：4.75mm方孔筛累计筛余3%；2.36mm方孔筛累计筛余12%；1.18mm方孔筛累计筛余37%；0.6mm方孔筛累计筛余56%；0.3mm方孔筛累计筛余86%；0.15mm方孔筛累计筛余100%；所述碎石级配分布范围：16mm方孔筛累计筛余8%；9.5mm方孔筛累计筛余32%；4.75mm方孔筛累计筛余86%；2.36mm方孔筛累计筛余100%；所述聚羧酸减水型母液固含量为40%；所述可再分散乳胶粉为乙烯-醋酸乙烯酯共聚物；所述亚盐为亚钙。[0025]一种用于海洋工程的高抗蚀自密实混凝土的制备工艺，按如下步骤进行：

步骤一、按照配比称量各组分；步骤二、将聚羧酸减水剂、山梨醇、硼酸、可再分散乳胶粉和亚硫酸盐加水后混合3min以上；

步骤三、将阿利特-硫铝酸盐水泥、水洗砂、碎石、磨细石英砂在搅拌机内搅拌5min以上；

步骤四、将步骤二制得的混合液加入到步骤三制得的混合材料中，搅拌5min以上，即制得用于海洋工程的高抗蚀自密实混凝土。[0026]实施例3

一种用于海洋工程的高抗蚀自密实混凝土，以重量百分比计，包括以下组分：所述用于海洋工程的高抗蚀自密实混凝土，包括以下重量份数的组分：

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阿利特-硫铝酸盐水泥      450 kg/m3；磨细石英砂               90 kg/m3；水洗砂                   700 kg/m3；碎石                     1100 kg/m3；硼酸或四硼酸钠           8 kg/m3；可再分散乳胶粉           6 kg/m3；聚羧酸减水剂             10 kg/m3；亚硫酸盐                 3 kg/m3；山梨醇                   4 kg/m3；水                       205 kg/m3。

[0027]所述阿利特-硫铝酸盐水泥中硅酸三钙含量为4%；所述磨细石英砂平均粒径为2.8微米；所述水洗砂级配分布范围：4.75mm方孔筛累计筛余3%；2.36mm方孔筛累计筛余12%；1.18mm方孔筛累计筛余37%；0.6mm方孔筛累计筛余56%；0.3mm方孔筛累计筛余86%；0.15mm方孔筛累计筛余100%；所述碎石级配分布范围：16mm方孔筛累计筛余8%；9.5mm方孔筛累计筛余32%；4.75mm方孔筛累计筛余86%；2.36mm方孔筛累计筛余100%；所述聚羧酸减水型母液固含量为40%；所述可再分散乳胶粉为乙烯-醋酸乙烯酯共聚物；所述亚盐为亚钙。[0028]一种用于海洋工程的高抗蚀自密实混凝土的制备工艺，按如下步骤进行：

步骤一、按照配比称量各组分；步骤二、将聚羧酸减水剂、山梨醇、硼酸、可再分散乳胶粉和亚硫酸盐加水后混合3min以上；

步骤三、将阿利特-硫铝酸盐水泥、水洗砂、碎石、磨细石英砂在搅拌机内搅拌5min以上；

步骤四、将步骤二制得的混合液加入到步骤三制得的混合材料中，搅拌5min以上，即制得用于海洋工程的高抗蚀自密实混凝土。[0029]对比例 1

一种海工自密实高性能混凝土，包括如下重量分数的下列组分：52.5普通硅酸盐水泥        243kg/m3;粉煤灰                    145.8 kg/m3；矿渣粉                    97.2 kg/m3;砂                        901 kg/m3;石                        810 kg/m3;水                        170 kg/m3;减水剂                    7.78 kg/m3。[0030]对比例 2

一种海工自密实高性能混凝土，包括如下重量分数的下列组分：52.5普通硅酸盐水泥       194.4kg/m3;粉煤灰                   194.4 kg/m3；矿渣粉                   97.2 kg/m3;砂                       6 kg/m3;

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石                       810 kg/m3;水                       170 kg/m3;减水剂                   7.53 kg/m3。[0031] 对比例 3

一种海工自密实高性能混凝土，包括如下重量分数的下列组分：52.5普通硅酸盐水泥       194.4kg/m3;粉煤灰                   194.4 kg/m3；矿渣粉                   145.8 kg/m3;砂                       886 kg/m3;石                       810 kg/m3;水                       170 kg/m3;减水剂                   7.53 kg/m3。[0032]应用实施案例

将本发明实施例1~3和对比例1~3制备的混凝土进行应用性能对比试验。混凝土抗压强度试验按照《普通混凝土力学性能试验方法标准》GB/T 50081-2002进行，混凝土耐久性试验按照《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》GB/T50082-2009进行。[0033]表1 一种用于海洋工程的高抗蚀自密实混凝土实施效果。编号1d抗压强度(MPa)初始扩展度（mm）2h扩展度（mm）实施例152.2715714实施例256.6722721实施例360.4743744对比例118.27207对比例217.5735612对比例319.47405[0034]表2一种用于海洋工程的高抗蚀自密实混凝土耐久性测试效果。编号抗渗等级抗硫酸盐侵蚀等级RCM法90d氯离子扩散系数（×10-12m2/s）实施例1P30KS1501.082实施例2P30KS1501.046实施例3P30KS1501.013对比例1P16KS1001.621对比例2P16KS1001.352对比例3P16KS1001.215[0035]以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干改进和变换，这些都属于本发明的保护范围。

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