一种快速碳化的海水海砂混凝土的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种快速碳化的海水海砂混凝土的制备方法，包括：将高孔隙率粗骨料、水泥、海砂、海水混合，并浇注包裹于FRP筋外，根据使用情况做成预制构件或现场浇筑，通过快速碳化，形成保护层，从而提高FRP筋

【技术实现步骤摘要】
一种快速碳化的海水海砂混凝土的制备方法


[0001]本专利技术属于建筑工程和海岸工程专用材料
，涉及一种快速碳化的海水海砂混凝土的制备方法。

技术介绍

[0002]蓬勃发展的建筑业是我国经济的支柱产业之一，混凝土作为工程建筑领域最重要的材料，在各类工程中被广泛地使用着。传统混凝土的原材料主要是天然粗骨料、天然河砂和淡水，然而近年来大量开展的建设工程导致了天然河砂的可用数量告急，并且随着农村城镇化和旧城改造的推进，在新建、改建、扩建和拆除各类建筑物时将会产生大量建筑固废。据统计，2020年全国建筑固废已超28亿吨，其中废混凝土约占40％。现阶段，这些建筑固废的处理方式大多是露天堆放或填埋，对环境造成了巨大的污染。但是，将废弃混凝土经过破碎、加工后可以得到再生骨料，可以再次用于建筑，这是建筑业循环经济和低碳发展关键技术之一。
[0003]淡水河砂的短缺使人们把目光投向储量丰富的海水、海砂，而且海砂分布集中的特点适合人们进行有步骤分阶段开采，同时海运费用低廉，可以降低建造成本。可以预见，随着我国国民经济的高速发展，海砂作为一种重要的资源将发挥重要的作用。但是研究表明原状海水海砂是不适用于传统的钢筋混凝土的，海水海砂中的盐分会腐蚀钢筋，降低钢筋的强度，使钢筋锈蚀膨胀，进而导致混凝土剥落崩解，从而导致结构的提前破坏；另一方面，淡化海砂目前成本过高，清洗效果不容易控制，世界各地出现了“海砂屋”等安全问题。因此需要一种能够抵抗盐分的材料代替钢筋，而FRP筋就是一种很好的选择。FRP筋由于其优良的力学性能以及抵抗氯离子的能力，是代替钢筋运用在海岸工程中的首选。但是随着FRP筋在实际工程中的使用时间的推移，人们发现FRP筋在混凝土内部的碱性环境中退化明显，这是阻碍FRP筋的大规模使用以及海水海砂混凝土的推广的关键问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的就是提供一种快速碳化的海水海砂混凝土的制备方法。
[0005]本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：
[0006]一种快速碳化的海水海砂混凝土的制备方法，包括：将粗骨料、水泥、海砂、海水混合，并浇注包裹于FRP筋外，做成预制构件或现场浇筑快速碳化后形成保护层，并得到海水海砂混凝土。
[0007]进一步地，所述的粗骨料为高孔隙率粗骨料，包括再生粗骨料和珊瑚粗骨料，粒径分布为4.75
‑
31.5mm。
[0008]进一步地，所述的高孔隙率粗骨料的粒径应尽量连续，4.75方孔筛筛余量应控制在90～100％，9.5mm方孔筛筛余量70～90％，26.5mm方孔筛筛余量50～70％，19mm 方孔筛筛余量15～45％，31.5mm方孔筛筛余量0～5％。
[0009]进一步地，当所述的粗骨料选用再生粗骨料时，表观密度为2250
‑
2450kg/m3；当所
述的粗骨料选用珊瑚粗骨料时，孔隙率为45％～55％。
[0010]进一步地，所述的水泥为普通硅酸盐水泥。
[0011]进一步地，所述的海砂为粒径分布在1.18
‑
4.75mm的原状海砂，海水为原状海水，所述的海水的化学成分中，CaCl2的质量分数不低于0.1％，MgCl2的质量分数不低于0.45％。
[0012]进一步地，所述的FRP筋包括BFRP筋或GFRP筋。
[0013]进一步地，所述的粗骨料、水泥、海砂、海水之间的质量比为 (1000
‑
1200):(280
‑
320):(600
‑
800):(180
‑
220)。
[0014]进一步地，现场浇筑结构可以通过自然环境下的碳化，在1～2年的时间内碳化深度可以看保护层厚度(海水海砂混凝土板保护层厚度为15mm，海水海砂混凝土梁为20mm)。
[0015]进一步地，做成预制构件时，快速碳化中，二氧化碳浓度为15
‑
25％，相对湿度为55
‑
85％，碳化温度为15
‑
45℃。
[0016]进一步地，所述的碳化养护中，养护天数根据碳化厚度决定，其中所述的碳化厚度为FRP筋的最大埋深。
[0017]进一步地，所述的碳化养护中，二氧化碳浓度为20％，相对湿度为70％，碳化温度为30℃。
[0018]碳化是引起钢筋混凝土结构的退化的主要原因之一，碳化降低了混凝土内部的pH值，从而导致钢筋脱钝，进一步加剧了钢筋的锈蚀；但是对于FRP筋，通过碳化而降低了混凝土内部的pH值，这恰好有利于提升FRP筋的耐久性能，而再生粗骨料和珊瑚粗骨料的多孔特性可以提高二氧化碳在混凝土中的扩散速度和深度，而海水海砂的组分也提高了碳化的程度，使得现浇混凝土构件即使在自然条件下，也可以在较短的时间内完成碳化目标从而进一步保护FRP。
[0019]与现有技术相比，本专利技术具有以下特点：
[0020]1)高孔隙率、大孔径的细微观结构：本专利技术提供的一种快速碳化的海水海砂混凝土的制备方法，混凝土粗骨料选用再生粗骨料或者珊瑚粗骨料，孔隙率相比天然骨料大幅度提高，提高二氧化碳扩散速度；孔隙率更高、孔隙更大的细微观结构也有利于防止因生成碳化产物而导致的孔隙闭合，有助于持续增加碳化深度。
[0021]2)碳化程度的提升：本专利技术提供的一种快速碳化的海水海砂混凝土的制备方法，以海砂为细骨料、海水为拌合水，利用海水、海砂中氯盐含量较高的特点，氢氧化钙的溶解，增加反应物，并提升混凝土碱度；同时选用高孔隙率的再生粗骨料，有利于促进碳化养护过程中二氧化碳的扩散，配合溶解的大量氢氧化钙，促进碳化反应的正向进行，进而提高混凝土在自然环境下的碳化速度与碳化程度，提高实际应用的可行性；
[0022]3)FRP筋混凝土结构耐久性的提升：本专利技术提供的一种快速碳化的海水海砂混凝土的制备方法，利用碳化降低了混凝土的碱性，反而提高了FRP筋的耐久性；同时提高了混凝土的致密程度，从而全面提升了结构的耐久性；
附图说明
[0023]图1为本专利技术中一种快速碳化的海水海砂混凝土的制备方法的制备方法的流程示意图；
[0024]图2为GFRP筋增强海水海砂再生混凝土构件的结构示意图；
[0025]图3为一种埋设有多层FRP筋的海水海砂高孔隙率混凝土的碳化深度示意图；
[0026]图中标记说明：
[0027]1‑
GFRP筋、2
‑
保护层。
具体实施方式
[0028]下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细说明。
[0029]一种快速碳化的海水海砂混凝土的制备方法，如图1所示包括以下步骤：
[0030]1)取原状海砂，并筛分得到粒径分布在1.18
‑
4.75mm的海砂；其中所选取的原状海砂包括海岸带、近岸浅海和大陆架的中粗海砂，该粒径较为适合用作混凝土细骨料；并且优选的，原状海砂选用海岸带上的海砂，方便提取，节约成本；
[0031]海砂中本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种快速碳化的海水海砂混凝土的制备方法，其特征在于，该方法包括：将粗骨料、水泥、海砂、海水混合，并浇注包裹于FRP筋外，做成预制构件或现场浇筑快速碳化后形成保护层，并得到海水海砂混凝土；所述的粗骨料包括再生粗骨料或珊瑚粗骨料。2.根据权利要求1所述的一种快速碳化的海水海砂混凝土的制备方法，其特征在于，所述的粗骨料粒径为4.75
‑
31.5mm。3.根据权利要求1所述的一种快速碳化的海水海砂混凝土的制备方法，其特征在于，当所述的粗骨料为再生粗骨料时，表观密度为2250
‑
2450kg/m3；当所述的粗骨料为珊瑚粗骨料时，孔隙率为45％～55％。4.根据权利要求1所述的一种快速碳化的海水海砂混凝土的制备方法，其特征在于，所述的水泥为普通硅酸盐水泥。5.根据权利要求1所述的一种快速碳化的海水海砂混凝土的制备方法，其特征在于，所述的海砂为粒径分布在1.18
‑
4.75mm的原状海砂，海水为原状海水，所述的海水的化学成分中，CaCl2的质量分数不低于0.1％，MgCl2的质...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖建庄，胡晓龙，张凯建，沈剑羽，王佃超，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：