CN114907071A - 一种含海沙和纤维的抗氧化防腐混凝土及其搅拌制备装置 - Google Patents
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Abstract
本发明属于混凝土技术领域，涉及一种含海沙和纤维的抗氧化防腐混凝土及其搅拌制备装置，混凝土中各材料用量的重量份数为：水泥90～200份，粒化高炉矿渣粉160～380份，粉煤灰60～160份，沥青粉15～40份，聚乙烯粉料50～100份，淡化海沙80～180份，纤维粉20～40份，奈系减水剂6～10份，水40～150份，混合搅拌装置的主体结构包括底座、导轨、第一滑块、第二滑块、丝杠、第一电机、支撑架、第一气缸、第二气缸、第一伸缩杆、第二伸缩杆、球形凹槽、搅拌容器、球形卡凸、入料口，入料口盖、第二电机、搅拌器、PLC控制器；混凝土抗收缩性能好、抗氧化性好、耐腐蚀性好、韧性高、抗冲击性强、抗冻性能强、抗折能力提高、抗开裂性能加强，耐久性能好，节约资源，对海沙进行淡化处理并利用，保护环境，成本低，应用广。
Description
技术领域：
本发明属于混凝土技术领域，涉及一种含海沙和纤维的抗氧化防腐混凝土及其搅拌制备装置，特别是将淡化处理后的海沙、粒化高炉矿渣粉当作骨料，并加入沥青粉、纤维粉、奈系减水剂，改善混凝土的抗氧化、耐腐蚀性能，提高混凝土的韧性、抗冲击性、抗裂性能，涉及一种均匀分散物料并进行搅拌的混合搅拌装置。
背景技术：
混凝土建筑结构抵抗环境侵蚀的能力是其耐久性至关重要的一项指标，每年因环境侵蚀造成建筑物破坏带来了很大的经济损失，这些环境侵蚀包括土壤和地下水中Cl-、Mg2+、K+和Na+对混凝土内部结构的腐蚀，土壤、地下水中Cl-对钢筋的锈蚀等；近年来，世界各国加大对海洋的开发和利用，许多耗资巨大的重要建筑物，如跨海大桥、海底隧道、海上采油平台、海港、近海工程等已经或正在兴建，这些处于海洋环境条件下混凝土结构的耐久性成为业界关注的焦点；随着渔业的发展，人们对海水养殖用混凝土建筑的耐久性等也提出较高要求。目前，对抗腐蚀的钢结构多有研究，然而混凝土是阻隔建筑内金属构件和外界的第一道防线，混凝土的抗氧化性、抗腐蚀性、抗老化性、抗开裂性、耐久性等直接影响着建筑的使用寿命；混凝土是建筑工程人力和资料消耗的重要物资，对整个建筑的节能环保具有重要的影响，把工业废渣应用到混凝土中，替代部分水泥胶凝材料或作为特种骨料，或尽可能地减少对其它自然资源与工业材料的使用量，是节约资源、保护生产环境绿色友好的有效途径；过去的数十年来，混凝土的大量使用过快地消耗了相对匮乏的淡水资源和河沙资源，不仅破坏了生态环境，还使制备成本增加；因此，设计一种含海沙和纤维的抗氧化防腐混凝土，将淡化处理后的海沙、粒化高炉矿渣粉当作骨料，并加入沥青粉、纤维粉、奈系减水剂，改善混凝土的抗氧化、耐腐蚀性能，提高混凝土的韧性、抗冲击性、抗裂性能。在制造混凝土的过程中使用资源相对丰富的海沙替代河沙，可以节约成本，而且可以保护自然资源。设计一种含海沙和纤维的抗氧化防腐混凝土的搅拌装置，增加混凝土中各组分的混合均匀性。
发明内容：
本发明的目的在于克服现有技术缺陷，设计一种含海沙和纤维的抗氧化防腐混凝土，解决现有技术制得的混凝土抗氧化性差、耐腐蚀性能差、韧性差、易开裂、易折断、抗收缩性能差的问题，解决现有技术混凝土抗折能力差、抗裂性能不好的问题，设计一种含海沙和纤维的抗氧化防腐混凝土的搅拌装置，解决现有混凝土搅拌方式粗犷、各组成物料混合不均匀的问题。
为了实现上述发明目的，本发明涉及的含海沙和纤维的抗氧化防腐混凝土，混凝土中各材料用量的重量份数如下：涉及的含海沙和纤维的抗氧化防腐混凝土，混凝土中各材料用量的重量份数如下：水泥 90～200份，粒化高炉矿渣粉160～380份，粉煤灰60～160份，沥青粉15～40份，聚乙烯粉料50～100份，淡化海沙80～180份，纤维粉20～40份，奈系减水剂6～10份，水40～150份。
进一步地，所述的水泥采用普通硅酸盐水泥P.O42.5；所述的粒化高炉矿渣粉采用高炉冶炼生铁时所得到的以硅铝酸钙为主要成分的熔融物，经水淬成粒后所得的工业固体废渣粉，粒化高炉矿渣粉的等级≤S95级；沥青粉的目数为50～200目，聚乙烯粉料的粒径为40～ 60μm，纤维粉的粒径为15～30μm，粉煤灰II级粉煤灰，淡化海沙中氯离子含量≤0.02％，水中氯离子含量≤250mg/L。
进一步地，所述的纤维粉采用高强高模聚乙烯醇纤维粉。
进一步地，所述的奈系减水剂为β萘磺酸钠甲醛缩合物。
进一步地，向含海沙和纤维的抗氧化防腐混凝土中加重量份数为 10～30份的发泡剂，制成含纤维质材料的固体废弃物发泡混凝土。
含海沙和纤维的抗氧化防腐混凝土的制备方法，包括如下步骤：
1)粒化高炉矿渣粉的制备：所述粒化高炉矿渣粉是高炉冶炼生铁时所得到的以硅铝酸钙为主要成分的熔融物，经水淬成粒后得到工业固体废渣粉，在300℃预处理3h后研磨3h，再置于500℃煅烧2h，升温到700℃，保温2h，在冷却到室温后得到，粒化高炉矿渣粉的等级≤S95级；
2)沥青粉的制备：将煤焦油沥青冷冻48小时达到脆性温度，然后以20000r/min的速度高速研磨，控制研磨时间为20秒，用200目标准筛筛分后得到粒径≤200目的煤沥青粉末；
2)淡化海沙的制备：将海沙送入振动筛，将贝壳、石头等大型废料带出，筛选后将粒径为2～3mm的中沙送入洗砂机进行灰泥脱离，再注入淡水冲洗，直至海沙中氯离子含量≤0.02％，贝壳含量≤5％，含泥量≤3％；
4)将步骤1)制备的粒化高炉矿渣粉、步骤2)制备的沥青粉、步骤3)制备的淡化海沙、水泥、粉煤灰、聚乙烯粉料、纤维粉、奈系减水剂按照如下用量的重量份数进行混合均匀：水泥90～200份，粒化高炉矿渣粉160～380份，粉煤灰60～160份，沥青粉15～40份，聚乙烯粉料50～100份，淡化海沙80～180份，纤维粉20～40份，奈系减水剂6～10份；
5)向步骤4)制得的混合材料中加入重量份数为40～150份的水，进行搅拌，制得含海沙和纤维的抗氧化防腐混凝土。
进一步地，向步骤5)制得的含海沙和纤维的抗氧化防腐混凝土中加重量份数为10～30份的发泡剂，搅拌均匀，制成含海沙和纤维的抗氧化防腐发泡混凝土。
一种含海沙和纤维的抗氧化防腐混凝土的应用，将混凝土用于海洋水产养殖业，涂覆在围栏、池塘表面，增加建筑的抗氧化性、抗海水腐蚀性，增加耐久性。经对比，采用普通混凝土涂覆的海洋水产养殖围栏、池塘等建筑物的使用寿命为五年，然后出现开裂、腐蚀、透水等缺陷，而采用含海沙和纤维的抗氧化防腐混凝土涂覆的海洋水产养殖围栏、池塘等建筑物，使用十年后，未出现开裂、腐蚀、透水等缺陷，使用状况仍然良好。
含海沙和纤维的抗氧化防腐混凝土的混合搅拌装置，其主体结构包括：底座、导轨、第一滑块、第二滑块、丝杠、第一电机、支撑架、第一气缸、第二气缸、第一伸缩杆、第二伸缩杆、球形凹槽、搅拌容器、球形卡凸、入料口，入料口盖、第二电机、搅拌器、PLC控制器；底座中央纵向固定设置有U型支撑架，底座中央横向设置有导轨，导轨两端分别固定设置有带内螺纹的第一滑块、第二滑块，第一滑块和第二滑块的内螺纹方向相反，第一滑块和第二滑块套设在丝杠上，丝杠通过轴承支座安装在底座上，第一电机的输出轴与丝杠连接；第一滑块、第二滑块上分别固定设置有第一气缸、第二气缸，第一气缸输出端固定连接第一伸缩杆，第二气缸输出端固定连接第二伸缩杆，第一伸缩杆、第二伸缩杆的顶端分别固定设置有带球形凹槽的矩形块，长椭圆型的搅拌容器两端固定设置有球形卡凸，两侧的球形卡凸分别置于两侧的球形凹槽内并匹配，球形卡凸可以在球形凹槽内自由转动；搅拌容器的左上方设置有入料口，入料口上设置有入料口盖，搅拌容器的中间两侧对称设置有支撑轴，两个支撑轴分别设置在支撑架两侧的圆孔内，搅拌容器右侧的电机罩内固定设置有第二电机，第二电机的输出轴与搅拌容器的中心轴同轴，第二电机的输出轴上固定设置有搅拌器，搅拌器为螺旋搅拌器，外螺旋边缘设置有刀刃，便于对物料进行分离搅拌，螺旋搅拌器的螺旋圈数为6圈；PLC控制器与第一气缸、第二气缸、第一电机、第二电机之间电信息连接，控制第一气缸、第二气缸、第一电机、第二电机的动作。
本装置在使用时，从入料口将含海沙和纤维的抗氧化防腐混凝土按照其各组分比例加入物料，启动PLC控制器，PLC控制器控制第一气缸、第二气缸、第一电机、第二电机动作，第一电机带动丝杠正向旋转，从而使第一滑块带动第一气缸、第二滑块带动第二气缸在轨道上做相向运动，第一气缸带动第一伸缩杆伸长将搅拌容器左端抬高，第二气缸带动第二伸缩杆收缩使搅拌容器右端下沉，第二电机带动搅拌器旋转进行搅拌，搅拌到设定时间后，PLC控制器控制第一电机带动丝杠反转，第一气缸、第二滑块带动第二气缸在轨道上做相反向运动，第一气缸带动第一伸缩杆收缩将搅拌容器左端下沉，第二气缸带动第二伸缩杆伸长使搅拌容器右端抬高，搅拌容器内的物料倾斜移动，第二电机带动搅拌器旋转进行搅拌，使物料充分混合搅拌。
本发明与现有技术相比，含海沙和纤维的抗氧化防腐混凝土抗收缩性能好、抗氧化性好、耐腐蚀性好、韧性高、抗冲击性强、抗冻性能强、抗折能力提高、抗开裂性能加强，耐久性能好，节约资源，对海沙进行淡化处理并利用，保护环境，成本低，应用广；混凝土混合搅拌装置搅拌混合均匀，有利于混凝土各性能发挥，其整体结构完善、科学合理、便于应用，且应用环境友好。
附图说明：
图1为用于混合搅拌混凝土的混合搅拌装置的整体结构原理示意图。
附图标记说明：底座1、导轨2、第一滑块3、第二滑块4、丝杠5、第一电机6、支撑架7、第一气缸8、第二气缸9、第一伸缩杆10、第二伸缩杆11、球形凹槽12、搅拌容器13、球形卡凸14、入料口15、入料口盖16、第二电机17、搅拌器18、PLC控制器19。
具体实施方式：
下面通过具体实施例并结合附图对本发明作进一步说明。
实施例1：
本实施例涉及的含海沙和纤维的抗氧化防腐混凝土，混凝土中各材料用量的重量份数如下：水泥90～200份，粒化高炉矿渣粉160～ 380份，粉煤灰60～160份，沥青粉15～40份，聚乙烯粉料50～100 份，淡化海沙80～180份，纤维粉20～40份，奈系减水剂6～10份，水40～150份。
进一步地，所述的水泥采用普通硅酸盐水泥P.O42.5；所述的粒化高炉矿渣粉采用高炉冶炼生铁时所得到的以硅铝酸钙为主要成分的熔融物，经水淬成粒后所得的工业固体废渣粉，粒化高炉矿渣粉的等级≤S95级；沥青粉的目数为50～200目，聚乙烯粉料的粒径为40～ 60μm，纤维粉的粒径为15～30μm，粉煤灰II级粉煤灰，淡化海沙中氯离子含量≤0.02％，水中氯离子含量≤250mg/L。
进一步地，所述的纤维粉采用高强高模聚乙烯醇纤维粉。
进一步地，所述的奈系减水剂为β萘磺酸钠甲醛缩合物。
进一步地，向含海沙和纤维的抗氧化防腐混凝土中加重量份数为 10～30份的发泡剂，制成含纤维质材料的固体废弃物发泡混凝土。
含海沙和纤维的抗氧化防腐混凝土的制备方法，包括如下步骤：
1)粒化高炉矿渣粉的制备：所述粒化高炉矿渣粉是高炉冶炼生铁时所得到的以硅铝酸钙为主要成分的熔融物，经水淬成粒后得到工业固体废渣粉，在300℃预处理3h后研磨3h，再置于500℃煅烧2h，升温到700℃，保温2h，在冷却到室温后得到，粒化高炉矿渣粉的等级≤S95级；
2)沥青粉的制备：将煤焦油沥青冷冻48小时达到脆性温度，然后以20000r/min的速度高速研磨，控制研磨时间为20秒，用200目标准筛筛分后得到粒径≤200目的煤沥青粉末；
3)淡化海沙的制备：将海沙送入振动筛，将贝壳、石头等大型废料带出，筛选后将粒径为2～3mm的中沙送入洗砂机进行灰泥脱离，再注入淡水冲洗，直至海沙中氯离子含量≤0.02％，贝壳含量≤5％，含泥量≤3％；
4)将步骤1)制备的粒化高炉矿渣粉、步骤2)制备的沥青粉、步骤3)制备的淡化海沙、水泥、粉煤灰、聚乙烯粉料、纤维粉、奈系减水剂按照如下用量的重量份数进行混合均匀：水泥90～200份，粒化高炉矿渣粉160～380份，粉煤灰60～160份，沥青粉15～40份，聚乙烯粉料50～100份，淡化海沙80～180份，纤维粉20～40份，奈系减水剂6～10份；
5)向步骤4)制得的混合材料中加入重量份数为40～150份的水，进行搅拌，制得含海沙和纤维的抗氧化防腐混凝土。
进一步地，向步骤5)制得的含海沙和纤维的抗氧化防腐混凝土中加重量份数为10～30份的发泡剂，搅拌均匀，制成含海沙和纤维的抗氧化防腐发泡混凝土。
制备的含海沙和纤维的抗氧化防腐混凝土具有较好的耐久性，与普通混凝土的耐久性相比，具有优越性，对比结果如表1所示：
表1海砂混凝土和普通混凝土的耐久性比较
一种含海沙和纤维的抗氧化防腐混凝土的应用，将混凝土用于海洋水产养殖业，涂覆在围栏、池塘表面，增加建筑的抗氧化性、抗海水腐蚀性，增加耐久性。经对比，采用普通混凝土涂覆的海洋水产养殖围栏、池塘等建筑物的使用寿命为五年，然后出现开裂、腐蚀、透水等缺陷，而采用含海沙和纤维的抗氧化防腐混凝土涂覆的海洋水产养殖围栏、池塘等建筑物，使用十年后，未出现开裂、腐蚀、透水等缺陷，使用状况仍然良好。
含海沙和纤维的抗氧化防腐混凝土的混合搅拌装置，其主体结构包括：底座1、导轨2、第一滑块3、第二滑块4、丝杠5、第一电机 6、支撑架7、第一气缸8、第二气缸9、第一伸缩杆10、第二伸缩杆 11、球形凹槽12、搅拌容器13、球形卡凸14、入料口15，入料口盖 16、第二电机17、搅拌器18、PLC控制器19；底座1中央纵向固定设置有U型支撑架7，底座1中央横向设置有导轨2，导轨2两端分别固定设置有带内螺纹的第一滑块3、第二滑块4，第一滑块3和第二滑块4的内螺纹方向相反，第一滑块3和第二滑块4套设在丝杠5 上，丝杠5通过轴承支座安装在底座1上，第一电机6的输出轴与丝杠5连接；第一滑块3、第二滑块4上分别固定设置有第一气缸8、第二气缸9，第一气缸8输出端固定连接第一伸缩杆10，第二气缸9 输出端固定连接第二伸缩杆11，第一伸缩杆10、第二伸缩杆11的顶端分别固定设置有带球形凹槽12的矩形块，长椭圆型的搅拌容器13 两端固定设置有球形卡凸14，两侧的球形卡凸14分别置于两侧的球形凹槽12内并匹配，球形卡凸14可以在球形凹槽12内自由转动；搅拌容器13的左上方设置有入料口15，入料口15上设置有入料口盖16，搅拌容器13的中间两侧对称设置有支撑轴，两个支撑轴分别设置在支撑架7两侧的圆孔内，搅拌容器13右侧的电机罩内固定设置有第二电机17，第二电机17的输出轴与搅拌容器13的中心轴同轴，第二电机17的输出轴上固定设置有搅拌器18，搅拌器18为螺旋搅拌器18，外螺旋边缘设置有刀刃，便于对物料进行分离搅拌，螺旋搅拌器18的螺旋圈数为6圈；PLC控制器19与第一气缸8、第二气缸9、第一电机6、第二电机17之间电信息连接，控制第一气缸 8、第二气缸9、第一电机6、第二电机17的动作。
本发明的实用时，从入料口15将含海沙和纤维的抗氧化防腐混凝土按照其各组分比例加入物料，启动PLC控制器19，PLC控制器19控制第一气缸8、第二气缸9、第一电机6、第二电机17动作，第一电机6带动丝杠5正向旋转，从而使第一滑块3带动第一气缸8、第二滑块4带动第二气缸9在轨道上做相向运动，第一气缸8带动第一伸缩杆10伸长将搅拌容器13左端抬高，第二气缸9带动第二伸缩杆11收缩使搅拌容器13右端下沉，第二电机17带动搅拌器18旋转进行搅拌，搅拌到设定时间后，PLC控制器19控制第一电机6带动丝杠5反转，第一气缸8、第二滑块4带动第二气缸9在轨道上做相反向运动，第一气缸8带动第一伸缩杆10收缩将搅拌容器13左端下沉，第二气缸9带动第二伸缩杆11伸长使搅拌容器13右端抬高，搅拌容器13内的物料倾斜移动，第二电机17带动搅拌器18旋转进行搅拌，使物料充分混合搅拌。
实施例2：
本实施例涉及的含海沙和纤维的抗氧化防腐混凝土，同实施例1，混凝土中各材料用量的重量份数如下：水泥120份，粒化高炉矿渣粉 300份，粉煤灰90份，沥青粉30份，聚乙烯粉料70份，淡化海沙 100份，纤维粉30份，奈系减水剂8份，水80份。
本实施例制备的含海沙和纤维的抗氧化防腐混凝土具有较好的耐久性，与普通混凝土的耐久性相比，具有优越性，对比结果如表2 所示：
表2海砂混凝土和普通混凝土的耐久性比较
将本实施例制得的含海沙和纤维的抗氧化防腐混凝土用于海洋水产养殖业，涂覆在围栏、池塘表面，使用该混凝土的建筑物使用十五年，仍具有良好的抗氧化性、抗海水腐蚀性，耐久性好。
Claims (6)
1.一种含海沙和纤维的抗氧化防腐混凝土，其特征在于混凝土中各材料用量的重量份数为：水泥90～200份，粒化高炉矿渣粉160～380份，粉煤灰60～160份，沥青粉15～40份，聚乙烯粉料50～100份，淡化海沙80～180份，纤维粉20～40份，奈系减水剂6～10份，水40～150份。
2.根据权利要求1所述的一种含海沙和纤维的抗氧化防腐混凝土，其特征在于所述的水泥采用普通硅酸盐水泥P.O42.5；所述的粒化高炉矿渣粉采用高炉冶炼生铁时所得到的以硅铝酸钙为主要成分的熔融物，经水淬成粒后所得的工业固体废渣粉，粒化高炉矿渣粉的等级≤S95级；沥青粉的目数为50～200目，聚乙烯粉料的粒径为40～60μm，纤维粉的粒径为15～30μm，粉煤灰II级粉煤灰，淡化海沙中氯离子含量≤0.02％，水中氯离子含量≤250mg/L。
3.一种含海沙和纤维的抗氧化防腐发泡混凝土，其特征在于向权利1或2中所述的任意一种含海沙和纤维的抗氧化防腐混凝土中加重量份数为10～30份的发泡剂，制成含海沙和纤维的抗氧化防腐发泡混凝土。
4.一种含海沙和纤维的抗氧化防腐混凝土的制备方法，其特征在于制备方法包括如下步骤：
1)粒化高炉矿渣粉的制备：所述粒化高炉矿渣粉是高炉冶炼生铁时所得到的以硅铝酸钙为主要成分的熔融物，经水淬成粒后得到工业固体废渣粉，在300℃预处理3h后研磨3h，再置于500℃煅烧2h，升温到700℃，保温2h，在冷却到室温后得到，粒化高炉矿渣粉的等级≤S95级；
2)沥青粉的制备：将煤焦油沥青冷冻48小时达到脆性温度，然后以20000r/min的速度高速研磨，控制研磨时间为20秒，用200目标准筛筛分后得到粒径≤200目的煤沥青粉末；
2)淡化海沙的制备：将海沙送入振动筛，将贝壳、石头等大型废料带出，筛选后将粒径为2～3mm的中沙送入洗砂机进行灰泥脱离，再注入淡水冲洗，直至海沙中氯离子含量≤0.02％，贝壳含量≤5％，含泥量≤3％；
4)将步骤1)制备的粒化高炉矿渣粉、步骤2)制备的沥青粉、步骤3)制备的淡化海沙、水泥、粉煤灰、聚乙烯粉料、纤维粉、奈系减水剂按照如下用量的重量份数进行混合均匀：水泥90～200份，粒化高炉矿渣粉160～380份，粉煤灰60～160份，沥青粉15～40份，聚乙烯粉料50～100份，淡化海沙80～180份，纤维粉20～40份，奈系减水剂6～10份；
5)向步骤4)制得的混合材料中加入重量份数为40～150份的水，进行搅拌，制得含海沙和纤维的抗氧化防腐混凝土。
5.一种含海沙和纤维的抗氧化防腐混凝土的混合搅拌装置，其特征在于主体结构包括：底座、导轨、第一滑块、第二滑块、丝杠、第一电机、支撑架、第一气缸、第二气缸、第一伸缩杆、第二伸缩杆、球形凹槽、搅拌容器、球形卡凸、入料口，入料口盖、第二电机、搅拌器、PLC控制器；底座中央纵向固定设置有U型支撑架，底座中央横向设置有导轨，导轨两端分别固定设置有带内螺纹的第一滑块、第二滑块，第一滑块和第二滑块的内螺纹方向相反，第一滑块和第二滑块套设在丝杠上，丝杠通过轴承支座安装在底座上，第一电机的输出轴与丝杠连接；第一滑块、第二滑块上分别固定设置有第一气缸、第二气缸，第一气缸输出端固定连接第一伸缩杆，第二气缸输出端固定连接第二伸缩杆，第一伸缩杆、第二伸缩杆的顶端分别固定设置有带球形凹槽的矩形块，长椭圆型的搅拌容器两端固定设置有球形卡凸，两侧的球形卡凸分别置于两侧的球形凹槽内并匹配，球形卡凸可以在球形凹槽内自由转动；搅拌容器的左上方设置有入料口，入料口上设置有入料口盖，搅拌容器的中间两侧对称设置有支撑轴，两个支撑轴分别设置在支撑架两侧的圆孔内，搅拌容器右侧的电机罩内固定设置有第二电机，第二电机的输出轴上固定设置有搅拌器，PLC控制器与第一气缸、第二气缸、第一电机、第二电机之间电信息连接，控制第一气缸、第二气缸、第一电机、第二电机的动作。
6.根据权利要求5所述的一种含海沙和纤维的抗氧化防腐混凝土的混合搅拌装置，其特征在于所述的搅拌器为螺旋搅拌器，外螺旋边缘设置有刀刃，便于对物料进行分离搅拌，螺旋搅拌器的螺旋圈数为六圈。
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