[发明专利]一种改性珊瑚骨料及碱式硫酸镁水泥梯度复合珊瑚骨料混凝土的制备方法

说明书

本发明涉及混凝土技术领域，具体公开一种改性珊瑚骨料及碱式硫酸镁水泥梯度复合珊瑚骨料混凝土的制备方法。首先将原状珊瑚骨料置于弱酸水溶液中浸泡微腐蚀得酸处理珊瑚骨料，然后置于由活性氧化镁、七水硫酸镁、柠檬酸和水配制的碱式硫酸镁水泥基裹浆材料中浸泡处理后得改性珊瑚骨料；并以此骨料、活性氧化镁、七水硫酸镁、柠檬酸和水为原料，制备碱式硫酸镁水泥基珊瑚骨料混凝土。本发明基于核心外加剂及梯度复合技术，提供了一种使碱式硫酸镁水泥晶须生长在珊瑚骨料连通孔隙中的方法，梯度复合碱式硫酸镁水泥充分填充珊瑚骨料外部孔，达到减小珊瑚骨料混凝土的整体孔隙率、优化混凝土界面过渡区、提高混凝土工作性能及力学性能的效果。

技术领域

本发明涉及混凝土技术领域，具体公开一种改性珊瑚骨料及碱式硫酸镁水泥梯度复合珊瑚骨料混凝土的制备方法。

背景技术

珊瑚是一种特殊的沉积岩，主要由珊瑚礁藻、海洋生物骨屑组成，其96％以上为碳酸钙。学者们研究发现使用珊瑚粗骨料制造混凝土是可行的。目前，珊瑚骨料已广泛运用于海工混凝土中。

尽管珊瑚骨料缓解了海洋工程对骨料的巨大需求，但与普通混凝土相比制备珊瑚混凝土的单位用水量很大且所需水泥用量比普通混凝土多30％-40％。同时，珊瑚混凝土也展现出一种低强高脆的特性。虽然使用矿物掺合料和外加剂技术可大幅增加珊瑚混凝土的强度，但并没有从根本上解决珊瑚混凝土强度低的问题。

另一方面，严酷的海洋环境也给海工混凝土施工带来了巨大挑战。海水中常常含有大量有害离子如Mg²⁺、Cl^-、SO₄^2-等，这些有害离子可随海风和盐雾附着于混凝土表面，使海工混凝土遭受严重的侵蚀破坏。使用具有早强、高强、高韧、抗水热、抗腐蚀、抗碳化等优点的新型镁质胶凝材料：碱式硫酸镁水泥制备珊瑚混凝土可显著提高珊瑚混凝土抗海水侵蚀能力，但珊瑚骨料本身的特性同样限制着碱式硫酸镁水泥基珊瑚混凝土，使其难以具备优异的综合性能。

由于珊瑚骨料内部多孔，传统的水清洗方法无法去除内部杂质。机械处理技术在再生骨料工艺中较为普遍，但不适用于轻质多孔骨料。化学处理通常使用低浓度的酸溶液(如盐酸和硫酸等)，但使用这些强酸不仅会增加安全风险，而且还会将Cl^-、SO₄^2-离子引入珊瑚骨料中，影响硅酸盐水泥基材料的耐久性。为使珊瑚成为制备高强混凝土的理想原料，工程界急需一种珊瑚骨料处理及其在混凝土中高效应用的方法。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种碱式硫酸镁水泥梯度复合珊瑚骨料混凝土的制备方法。基于核心外加剂及梯度复合技术，提供了一种能使碱式硫酸镁水泥晶须生长在珊瑚骨料连通孔隙中的方法，梯度复合碱式硫酸镁水泥充分填充珊瑚骨料外部孔，以达到减小珊瑚骨料混凝土的整体孔隙率、优化混凝土界面过渡区，并提高混凝土工作性能及力学性能的效果。

本发明的技术方案之一，一种改性珊瑚骨料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将珊瑚骨料置于弱酸水溶液中浸泡腐蚀得酸处理珊瑚骨料；

(2)将酸处理珊瑚骨料置于碱式硫酸镁水泥裹浆材料中浸泡处理得改性珊瑚骨料。

进一步地，所述步骤(1)中：弱酸为柠檬酸；弱酸水溶液中弱酸的质量分数为0.5-3％，珊瑚骨料和弱酸水溶液的质量比为1:1.5，浸泡时间10-60min；珊瑚骨料经弱酸水溶液浸泡腐蚀后捞出滤干，不经水洗直接在80℃条件下烘干24h后进行步骤(2)处理。

进一步地，以质量份数计，所述步骤(2)中碱式硫酸镁水泥基裹浆材料中包括：轻烧氧化镁粉500份、七水硫酸镁275-500份、水250-500份以及核心外加剂2.5-6份；其中轻烧氧化镁粉中活性氧化镁含量为60wt％。

进一步地，所述步骤(2)中：所述酸处理珊瑚骨料与碱式硫酸镁水泥基裹浆材料的混合体积比为1:1.5；浸泡处理时间为2-15min。