無(wú)機(jī)聚合物混凝土制備及在海堤建設(shè)中的應(yīng)用探究

李國(guó)學(xué)

（深圳航天科技創(chuàng)新研究院，廣州 深圳 518057）

1 無(wú)機(jī)聚合物混凝土制備的原材料與試驗(yàn)方法

1.1 原材料

1.1.1 膠凝材料

無(wú)機(jī)聚合物混凝土膠凝材料主要是以高爐礦渣微粉為主材料，然后通過(guò)融合粉煤灰、硅灰、堿激發(fā)劑等材料，按照77∶10∶8∶5 的質(zhì)量比進(jìn)行拌合，進(jìn)而形成性能穩(wěn)定的膠凝材料。本研究中使用的高爐礦渣微粉為S95 級(jí)，粉煤灰為II 級(jí)粉煤灰，硅灰則是普通硅灰，堿激發(fā)劑則是使用固體硅酸鈉與碳酸鈉復(fù)配而成。

1.1.2 骨料

無(wú)機(jī)聚合物混凝土采用的骨料主要分為兩種，一種是細(xì)骨料，另一種則是粗骨料，細(xì)骨料使用細(xì)度模數(shù)為2.4 的中砂；粗骨料使用粒徑5~30mm 的連續(xù)級(jí)配花崗巖碎石。

1.2 試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)與混凝土配合比

參考GB/T50081-2002《普通混凝土力學(xué)性能實(shí)驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》制備、養(yǎng)護(hù)和測(cè)試堿激發(fā)混凝土的強(qiáng)度。無(wú)機(jī)聚合物混凝土配合比如表1-1 所示。

表1 -1 無(wú)機(jī)聚合物混凝土配合比（kg/m3）

2 無(wú)機(jī)聚合物混凝土制備在海堤建設(shè)中的應(yīng)用分析

2.1 混凝土海堤生態(tài)護(hù)板澆筑

本研究使用無(wú)機(jī)聚合物混凝土澆筑海堤生態(tài)護(hù)板，澆筑前將模板清潔干凈后，涂油處理。

然后在完成各種設(shè)備布置后，對(duì)無(wú)機(jī)聚合物混凝土進(jìn)行原材料拌合、工程澆筑、振實(shí)與混凝土壓實(shí)等操作。對(duì)混凝土進(jìn)行抹平操作時(shí)，需要盡量采用人工方式進(jìn)行抹平，以減少混凝土的砂眼現(xiàn)象。無(wú)機(jī)聚合物混凝土坍落度為150mm、擴(kuò)展度為235 mm。澆筑后1~2 天進(jìn)行拆模，隨即進(jìn)行灑水養(yǎng)護(hù)。

2.2 混凝土海洋環(huán)境暴露試驗(yàn)

本研究為了更好的研究無(wú)機(jī)聚合物在海洋環(huán)境下的使用情況，和方便的測(cè)試混凝土的強(qiáng)度情況，在海堤護(hù)坡板澆筑過(guò)程中，同時(shí)制備150*150*500mm 的標(biāo)準(zhǔn)試塊進(jìn)行同等條件下的海洋環(huán)境暴露實(shí)驗(yàn)。

根據(jù)我國(guó)海洋工程結(jié)構(gòu)受腐蝕的區(qū)域，可以將海洋工程劃分為水上區(qū)域、水位變動(dòng)區(qū)和水下區(qū)域等類型，其中水上區(qū)域因受大氣腐蝕、水位變動(dòng)區(qū)（潮汐區(qū)和濺浪區(qū)） 受鹽類結(jié)晶膨脹、海水中（Mg2+、Cl-和SO42-離子） 對(duì)結(jié)構(gòu)的侵蝕、凍融循環(huán)、干濕交替和鋼筋銹蝕等影響，腐蝕是最為嚴(yán)重的，而水下區(qū)域則是因?yàn)楹Ｋ瘜W(xué)侵蝕。針對(duì)此，為了加速混凝土結(jié)構(gòu)腐蝕，模擬干濕交替和水浪沖擊，本項(xiàng)目把試件投放在深圳海域水位變動(dòng)區(qū)，如圖1 所示。

圖1 混凝土試件投放現(xiàn)場(chǎng)照片

本次投放的為素混凝土試件，其在投放齡期為1、3、6個(gè)月時(shí)，對(duì)試件腐蝕信息進(jìn)行了采集（更長(zhǎng)齡期的試件投放在進(jìn)行之中）。根據(jù)抽取試樣進(jìn)行檢測(cè)，得出檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表1，則可以發(fā)現(xiàn)其在1、3 個(gè)月時(shí)強(qiáng)度略有增大，這種情況表明試件后期強(qiáng)度持續(xù)發(fā)展。在6 個(gè)月時(shí)強(qiáng)度與空白樣相比較有輕微的下降，這主要是因?yàn)槭芨蓾窠惶妗⒑Ｋ疀_刷和化學(xué)腐蝕復(fù)合作用下，結(jié)構(gòu)內(nèi)部產(chǎn)生損傷，但其依然保持高于28d 強(qiáng)度。

表1 混凝土強(qiáng)度測(cè)試結(jié)果,MPa

試件在1、3 個(gè)月時(shí)除撞擊造成的局部損傷外，表觀無(wú)明顯變化，而在6 個(gè)月時(shí)試件除腐蝕造成的輕微損傷外，表面生長(zhǎng)出很多堅(jiān)硬外殼的海生物，這對(duì)于混凝土結(jié)構(gòu)的保護(hù)及修補(bǔ)有利。觀察混凝土試件破壞斷面，發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)非常致密，多為石頭斷裂，膠凝材料與骨料結(jié)合性能優(yōu)良，此次實(shí)驗(yàn)可以表面，無(wú)機(jī)聚合物混凝土制備在海堤建設(shè)中的應(yīng)用效果十分良好。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，由于我國(guó)沿海城市比較多，我國(guó)每年需要建設(shè)大量的海堤工程，若海堤工程的質(zhì)量難以得到保障，難免會(huì)影響到沿海城市的經(jīng)濟(jì)發(fā)展與城市穩(wěn)定性。現(xiàn)階段，在無(wú)機(jī)聚合物混凝土研究的進(jìn)一步發(fā)展下，我國(guó)海堤建設(shè)可逐漸開(kāi)始運(yùn)用無(wú)機(jī)聚合物混凝土材料，且無(wú)機(jī)聚合物混凝土制備也在一定程度上提升了海堤建設(shè)的整體水平。對(duì)此，若想有效發(fā)揮無(wú)機(jī)聚合物混凝土制備的優(yōu)勢(shì)，應(yīng)當(dāng)在實(shí)際進(jìn)行海堤建設(shè)運(yùn)用時(shí)，合理根據(jù)無(wú)機(jī)聚合物混凝土的性能，有效將其進(jìn)行應(yīng)用，以使得其能夠更好的應(yīng)用于我國(guó)海堤建設(shè)中，促進(jìn)我國(guó)海堤建設(shè)的進(jìn)一步發(fā)展。