一種抗海水腐蝕的鎂鹽混凝土材料及其製備方法和應用與流程

2023-10-06 17:12:24

本發明屬於建築材料技術領域，尤其涉及一種抗海水腐蝕的鎂鹽混凝土材料及其製備方法和應用。

背景技術：

隨著海洋資源的不斷開發和利用，在海上和島礁上的土木工程將會越來越多，但目前用於海上和島礁上的海工混凝土主要採用矽酸鹽水泥，在拌合過程中大量摻加礦粉、粉煤灰、矽灰和淡水。由於海上和島礁上施工用淡水也極其匱乏，同時缺少河砂、碎石等常規的建築材料，如果從陸地船運，則運量有限、且費用高昂。海砂是重要的一種建築材料，但是，由於海砂中含有大量的鹽分及氯離子，直接使用會對普通矽酸鹽水泥及混凝士的性能產生不利影響，因此，工程中多採用淡化海砂。例如，中國專利"淡化海砂高性能混凝士混合料及其製備方法"(公開號為cn1309675c)，公開了一種採用海砂、水泥、粉煤灰、磨細礦渣粉和水製備的高性能混凝土，所用水泥為普通矽酸鹽水泥和矽酸鹽水泥，所用海砂為淡化海砂，拌合用水採用自來水。由於淡化海砂需要消耗一定的淡水資源，而且成本較高，增加了建築成本，並且，拌合用淡水需要從陸地運輸，同樣增加了建築成本，不利於節約用水。另外，普通矽酸鹽水泥強度發展緩慢，養護周期長，不利於在海島惡劣突變的環境下施工。

目前在沿海基礎設施的橋梁、道路、碼頭以及房屋的修築過程中使用最多的是矽酸鹽水泥混凝土。而大量實踐經驗和文獻報導顯示，矽酸鹽水泥混凝土在海水地區存在嚴重的腐蝕行為，分析原因主要表現在以下3個方面：其一，矽酸鹽水泥水化產物氫氧化鈣與海水中的硫酸根離子先形成硫酸鈣，固體體積增大2倍左右，進一步與矽酸三鈣反應形成鈣礬石，從而導致水泥石膨脹開裂，其二，c3s水化後形成的矽酸鈣凝膠，與海水中的硫酸鎂、氯化鎂形成無水硬性的msh，導致混凝土強度喪失；其三，海水中的氯離子，硫酸根離子和鎂離子對混凝土的滲透和腐蝕，進一步破壞矽酸鹽水泥的微觀結構。

目前以海水和海砂拌合氯化鎂和硫酸鎂製備抗海水腐蝕的海工鎂鹽混凝土材料至今還未見報導。

技術實現要素：

本發明的目的在於提供一種抗海水腐蝕的鎂鹽混凝土材料及其製備方法和應用，以解決現有技術中存在的缺乏以海水和海砂拌合氯化鎂和硫酸鎂製備抗海水腐蝕的海工鎂鹽混凝土材料，而使用普通水泥需要用淡水來拌合造成的施工周期長，成本高等諸多問題。

本發明提供的技術方案如下：

一種抗海水腐蝕的鎂鹽混凝土材料，其特徵在於，由以下原料組成：氧化鎂、氯化鎂、硫酸鎂、海砂和海水。

進一步，一種抗海水腐蝕的鎂鹽混凝土材料，其特徵在於，由以下重量份的原料組成：氧化鎂1份、氯化鎂0.1-1份、硫酸鎂0.1-1份、海砂1-10份和海水0.5-2份。

進一步，一種抗海水腐蝕的鎂鹽混凝土材料，其特徵在於，由以下重量份的原料組成：氧化鎂1份、氯化鎂0.5份、硫酸鎂0.5份、海砂5份和海水1份。

進一步，所述氧化鎂為輕燒氧化鎂粉或苛性白雲石粉。

一種抗海水腐蝕的鎂鹽混凝土材料的製備方法，其特徵在於，包括以下步驟：

d1、將氯化鎂和硫酸鎂與海水按一定比例配成15-35波美度的含鎂離子溶液；

d2、將步驟d1所得含鎂離子溶液與氧化鎂、海砂、石子按（0.7-4）：1：（1-10）：（1-10）混合、攪拌均勻即得本發明所述的用海水直接拌合的混凝土材料。

進一步，上述方法製得的用海水直接拌合的混凝土材料在沿海以及島嶼地區的橋梁、路面、房屋等設施修築中的應用。

與現有技術相比，本發明具有如下優勢：

1、由於本發明膠凝相為鎂水泥，原料為鎂鹽（氯化鎂和硫酸鎂）具有高抗腐蝕性（鹽鹼）、高抗凍融性，在沿海地區尤其在高鹽滷、以及重鹽漬地區具有優良的性能優勢。

2、由於本發明的膠凝相為鎂水泥，而氯化鎂和硫酸鎂就是膠凝材料的原料之一，所以可以直接用含鹽的海水代替普通矽酸鹽水泥混凝土用淡水直接拌合膠凝材料，就地取材，節約沿海地區稀缺的淡水資源，降低施工成本。

3、本發明在施工過程中不需要另外輸送淡水和砂石，而可以直接利用沿海地區的含鹽海水和砂石，就地取材，以鹽治鹽，施工成本低廉，施工工藝簡單，經濟優勢突顯。

具體實施方式

下面結合實例，對本發明做進一步的說明。

實施例1

一種抗海水腐蝕的鎂鹽混凝土材料，其特徵在於，由以下重量份的原料組成：氧化鎂1份、氯化鎂0.1份、硫酸鎂0.1份、海砂1份和海水0.5份。

一種抗海水腐蝕的鎂鹽混凝土材料的製備方法，其特徵在於，包括以下步驟：

d1、將氯化鎂和硫酸鎂與海水按一定比例配成35波美度的含鎂離子溶液；

d2、將步驟d1所得含鎂離子溶液與氧化鎂、海砂、石子按0.7：1：1：1混合、攪拌均勻即得本發明所述的用海水直接拌合的混凝土材料。