CN102167556A - 一种高抗杂散电流、氯离子和碳化的混凝土材料 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种高抗杂散电流、氯离子和碳化的混凝土材料，其特征在于包含的组分以及每立方米混凝土中各组分的含量为：水泥120～200kg、粉煤灰60～90kg、矿粉120～180kg、云母粉1.2～4.0kg、细骨料740～820kg、粗骨料1040～1120kg、外加剂3.9～4.5kg、水140～180kg。将细骨料和粗骨料混合搅拌均匀，再加入水泥、粉煤灰、矿粉和云母粉，搅拌均匀，再加入外加剂和水，搅拌均匀，获得的混凝土材料具有高抗杂散电流、高抗氯离子侵蚀和高抗碳化能力。生产成本低。

Description

一种高抗杂散电流、氯离子和碳化的混凝土材料
技术领域
本发明属土木工程材料技术领域，具体涉及一种高抗杂散电流、氯离子和碳化的混凝土材料。
背景技术
随着我国大中城市交通压力日益增大，快捷环保的轨道交通日益成为城市最理想的交通工具之一，但其面临以下的问题：1、走行轨往往会泄露杂散电流，对混凝土结构内钢筋产生严重的腐蚀作用；2、工程主体结构一般距地表较深，受氯离子侵蚀也较为严重；3、地下环境二氧化碳含量较高，对工程结构的碳化腐蚀严重。总之，轨道交通工程的混凝土结构处于杂散电流、氯离子和碳化共存的腐蚀环境中。
为了应对以上的环境，应用于轨道交通工程的混凝土材料一般需要具备区别于普通混凝土的性能，一般是在普通混凝土材料的基础上，以水泥为主料，再添加一定的辅助材料，例如有的工程单掺矿物掺合料（粉煤灰或矿粉），粉煤灰能够在水化反应后期和水泥水化产物作用，形成大量的填充颗粒，使内部结构不断密实，从而有效的提高了混凝土的抗渗性、电阻率等性能，但其它对混凝土强度，特别是早期强度影响较大，尤其是在掺量较高的情况下，影响更大。同样，随着矿粉掺量的增加，混凝土早期强度明显降低，掺量越高，下降越明显。所以，考虑到混凝土强度指标，一般认为,矿物掺合料掺量一般不得超过胶凝材料总量的30%。专利申请号200810046967.8、名称为一种高阻抗高抗渗混凝土材料及其制备方法的发明专利提出在单掺矿物掺合料的基础上再添加绝缘型聚合物，由于聚合物的绝缘性，间接提高了混凝土的电阻率，但此举会大大增加生产成本。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种适用于轨道交通工程的具有高抗杂散电流腐蚀能力、高抗氯离子侵蚀能力和高抗碳化腐蚀能力的混凝土材料。
为了实现上述的技术目的，本发明是通过以下的技术方案来实现的：
一种高抗杂散电流、氯离子和碳化的混凝土材料，其特征在于包含的组分以及每立方米混凝土中各组分的含量如下：水泥120～200Kg、粉煤灰60～90Kg、矿粉120～180Kg、云母粉1.2～4.0Kg、细骨料740～820Kg、粗骨料1040～1120Kg、外加剂3.9～4.5Kg、水140～180Kg。
前述的高抗杂散电流、氯离子和碳化的混凝土材料，其特征在于所述的水泥为PⅠ型、PⅡ型硅酸盐水泥；所述的粉煤灰为Ⅰ级、Ⅱ级粉煤灰；所述的矿粉为S95、S105级磨细矿粉。
所述的云母粉为白云母粉，粒度为325目～1250目。
所述的细骨料为细度模数为2.3～2.8的河砂。
所述的粗骨料为粒径为5～40mm的连续级配碎石。
所述的外加剂为聚羧酸系高性能减水剂。
一种高抗杂散电流、氯离子和碳化的混凝土材料的制备方法，其特征在于将细骨料和粗骨料混合搅拌均匀，再加入水泥、粉煤灰、矿粉和云母粉，搅拌均匀，再加入外加剂和水，搅拌均匀，得到高抗杂散电流、氯离子和碳化的混凝土。
本发明采用的水泥用量为胶凝材料总量30%～50%，矿粉和煤灰粉胶凝材料总量50%～70%，并添加云母粉后，获得强度、抗杂散电流能力、抗氯离子侵蚀能力和抗碳化能力指标均符合轨道交通工程力学性能和耐久性能要求的混凝土材料，且材料成本降低。具体而言，本发明制备的混凝土强度高于设计强度5%～10%；混凝土抗杂散电流能力为普通混凝土的4.2～5.1倍，为掺加30%矿物掺合料（单掺或双掺粉煤灰和矿粉）混凝土的1.4～2.3倍；氯离子平均扩散深度为普通混凝土的0.39～0.56倍，为掺加30%矿物掺合料混凝土的0.62～0.76倍；各龄期碳化深度均低于普通混凝土或单掺粉煤灰和矿粉的混凝土。
具体实施方式
实施例1
按每立方米混凝土的用量取以下的组分：水泥152 kg、粉煤灰76 kg、矿粉152 kg、云母粉2.3 kg、细骨料781 kg、粗骨料1079 kg、外加剂4.175 kg、水160 kg。水泥为金宁羊牌PⅡ42.5R硅酸盐水泥；粉煤灰为Ⅱ级粉煤灰；矿粉为S95级磨细矿粉；云母粉为500目的白云母粉；细骨料为细度模数为2.6的河砂；粗骨料为粒径为5～40mm的连续级配碎石；外加剂为JM-PCA（I）型高性能减水剂。
将细骨料和粗骨料一起混合搅拌1～2分钟，再加入水泥、粉煤灰、矿粉和白云母粉，继续搅拌1～2分钟，再加入外加剂和水，继续搅拌2～5分钟，得到一种高抗杂散电流、氯离子和碳化的混凝土。
本实施例中水泥用量为胶凝材料总量40%，矿粉和煤灰粉胶凝材料总量60%，制备的高抗杂散电流、氯离子和碳化的混凝土，强度高于C30的设计强度8%；混凝土抗杂散电流能力是普通混凝土的4.7倍，为掺加30%矿物掺合料（单掺或双掺粉煤灰和矿粉）混凝土的1.9倍；氯离子平均扩散深度为普通混凝土的0.42倍，为掺加30%矿物掺合料混凝土的0.69倍；各龄期碳化深度均低于普通混凝土或单掺粉煤灰和矿粉的混凝土。
实施例2
按每立方米混凝土的用量取以下的组分：水泥120 kg、粉煤灰90 kg、矿粉180 kg、云母粉4.0 kg、细骨料770kg、粗骨料1090kg、外加剂3.9 kg、水170 kg。
水泥为金宁羊牌PⅠ42.5硅酸盐水泥；粉煤灰为Ⅰ级粉煤灰；矿粉为S105级磨细矿粉；云母粉为1000目的白云母粉；细骨料为细度模数为2.7的河砂；粗骨料为粒径为5～40mm的连续级配碎石；外加剂为JM-PCA（I）型高性能减水剂。制备方法同实施例1。
本实施例中水泥用量为胶凝材料总量30%，矿粉和煤灰粉胶凝材料总量70%，制备的高抗杂散电流、氯离子和碳化的混凝土，强度高于C30的设计强度5%；混凝土抗杂散电流能力是普通混凝土的5.1倍，为掺加30%矿物掺合料（单掺或双掺粉煤灰和矿粉）混凝土的2.2倍；氯离子平均扩散深度为普通混凝土的0.39倍，为掺加30%矿物掺合料混凝土的0.65倍；各龄期碳化深度均低于普通混凝土或单掺粉煤灰和矿粉的混凝土。
实施例3，
按每立方米混凝土的用量取以下的组分：水泥200 kg、粉煤灰70kg、矿粉120 kg、云母粉1.2 kg、细骨料790 kg、粗骨料1060 kg、外加剂4.4 kg、水150 kg。
水泥为金宁羊牌PⅡ42.5R硅酸盐水泥；粉煤灰为Ⅱ级粉煤灰；矿粉为S105级磨细矿粉；云母粉为325目的白云母粉；细骨料为细度模数为2.4的河砂；粗骨料为粒径为5～40mm的连续级配碎石；外加剂为HLC-IX型高性能减水剂。制备方法同实施例1。
本实施例中水泥用量为胶凝材料总量50%，矿粉和煤灰粉胶凝材料总量50%，制备的高抗杂散电流、氯离子和碳化的混凝土，强度高于C30的设计强度10%；混凝土抗杂散电流能力是普通混凝土的4.3倍，为掺加30%矿物掺合料（单掺或双掺粉煤灰和矿粉）混凝土的1.5倍；氯离子平均扩散深度为普通混凝土的0.52倍，为掺加30%矿物掺合料混凝土的0.73倍；各龄期碳化深度均低于普通混凝土或单掺粉煤灰和矿粉的混凝土。
实施例4
按每立方米混凝土的用量取以下的组分：水泥140 kg、粉煤灰:80kg、矿粉160kg、云母粉2.5 kg、细骨料740 kg、粗骨料1120kg、外加剂4.0 kg、水180 kg。
实施例5
按每立方米混凝土的用量取以下的组分：水泥180 kg、粉煤灰60kg、矿粉135kg、云母粉3.0 kg、细骨料820 kg、粗骨料1040kg、外加剂4.5kg、水140 kg。
实施例4、5除了记载的内容之外，其余均与实施例1相同。
上述具体实施方式不以任何形式限制本发明的技术方案，凡是采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案均落在本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种高抗杂散电流、氯离子和碳化的混凝土材料，其特征在于包含的组分以及每立方米混凝土中各组分的含量如下：水泥120～200Kg、粉煤灰60～90Kg、矿粉120～180Kg、云母粉1.2～4.0Kg、细骨料740～820Kg、粗骨料1040～1120Kg、外加剂3.9～4.5Kg、水140～180Kg。
2.根据权利要求1所述的高抗杂散电流、氯离子和碳化的混凝土材料，其特征在于所述的水泥为PⅠ型、PⅡ型硅酸盐水泥；所述的粉煤灰为Ⅰ级、Ⅱ级粉煤灰；所述的矿粉为S95、S105级磨细矿粉；所述的云母粉为白云母粉，粒度为325目～1250目；所述的细骨料为细度模数为2.3～2.8的河砂；所述的粗骨料为粒径为5～40mm的连续级配碎石；所述的外加剂为聚羧酸系高性能减水剂。
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