发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术存在的上述不足,提供一种防腐混凝土,选用优质、适用和经济合理的原材料,特别加入玻璃鳞片和耐磨白刚玉填料颗粒提高防腐耐磨性能,优化混凝土配合比,确保低水胶比混凝土和易性和力学性能优良,避免低水胶比引起的混凝土开裂,保证混凝土的高耐久性,有效降低混凝土徐变,减小预应力损失,保证混凝土结构安全。
为了实现上述目的,本发明采用下述技术方案:
一种防腐混凝土,包括胶凝材料、砂、石、水和外加剂,胶凝材料包括标号为42.5的水泥和掺合料,掺合料包括粉煤灰及矿粉,外加剂为聚羧酸高效减水剂,还具有玻璃鳞片和耐磨白刚玉填料颗粒;
所述的混凝土中各原料组成为:
胶凝材料的总量为500 kg/m3~650kg/ m3,其中:
水泥为胶凝材料总重量的60%~80%,
矿粉为胶凝材料总重量的10%~20%,
粉煤灰为胶凝材料总重量的10%~20%;
另:玻璃鳞片为胶凝材料总重量的10%~20%;
耐磨白刚玉填料颗粒为胶凝材料总重量的10%~20%;
聚羧酸高效减水剂为胶凝材料总重量的0.95%~1.05%;
砂:600kg/m3~700kg/m3;
石:1000kg/m3~1150kg/m3;
水胶比:0.28-0.29;
砂率:37-39%。
优选地,所述的混凝土中各原料组成为:
胶凝材料的总量为550kg/ m3,其中:
水泥为胶凝材料总重量的70%,
矿粉为胶凝材料总重量的15%,
粉煤灰为胶凝材料总重量的15%;
另:玻璃鳞片为胶凝材料总重量的12%;
耐磨白刚玉填料颗粒为胶凝材料总重量的15%;
聚羧酸高效减水剂为胶凝材料总重量的1%;
砂:678kg/m3;
石:1106kg/m3;
水胶比:0.286;
砂率:38%。
所述标号为42.5的水泥是普通硅酸盐42.5水泥或硅酸盐42.5水泥。
所述粉煤灰为I级粉煤灰。
所述矿粉为S95级矿粉。
所述耐磨白刚玉填料颗粒分为50目的颗粒Ⅰ和100目的颗粒Ⅱ,均呈球形,填料Ⅰ:填料Ⅱ=1~2:1。
所述聚羧酸高效减水剂的含固量为22%~24%,减水率为28%~32%。
混凝土在特殊的工作环境因腐蚀造成的破坏主要问题是防腐结构的设计满足不了造成的。比如说烟气高速冲刷区,或者浪大风疾的跨海大桥工程,除了要求防腐外还要有抗磨性;气体或液体流动过程中的颤动、温变性及风力引起的某种形变,要求混凝土结构在具有在高韧性的前提下保持防腐性;防腐结构对基体的强度有自己的要求,比如玻璃鳞片,如果基体发生了变性,那么玻璃鳞片必然开裂,这就要求防腐结构要在随基体变形而变形的情况下仍要保持防腐性能。
玻璃鳞片:呈片状,能耐酸、碱和盐类溶液腐蚀,对酸碱盐及水蒸汽有非常强的抗渗透性,进而大大增强基体的使用寿命。
为了保证高性能混凝土的高强及高耐久性,在配置高性能混凝土时,应掺加一种或多种活性矿物掺合料,如粉煤灰、矿渣、硅灰等。活性矿物掺合料在混凝土中的主要作用包括填充效应和活性效应。高性能混凝土一方面通过降低水胶比提高混凝土密实度和抗渗性,而掺粉煤灰是降低用水量的重要措施之一,粉煤灰和磨细矿粉在减水效果方面具有“超叠效应”;另一方面由于矿物掺合料的微填充效应,使混凝土中的颗粒分布更趋合理,混凝土更加致密,矿物掺合料的活性效应又使混凝土的强度得以保证。大量的研究资料以及工程实践表明,在混凝土中大量掺入适量的粉煤灰、矿渣、硅灰等活性矿物掺合料,能大大改善混凝土的抗渗性、抗冻性、抗碱集料反应能力及抗有害离子渗透等性能。
常用作为混凝土的掺合料的粉煤灰是指从燃煤火力发电厂煤粉炉的烟道中收集的粉尘,根据细度、需水量比等因素将其分为Ⅰ级、Ⅱ级、Ⅲ级,标准见《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》(GB1596-91)。 作水泥掺合料的矿粉指的是将高炉炼铁的炉渣粉碎得到的粉,有活性,分为S75级、S95级、S105级,标准见《用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣粉》(GB/T 18046-2008)。本发明选择I级粉煤灰及S95级矿粉作为复合活性矿物掺合料。
采用低水胶比是保证混凝土的强度,也是提高混凝土耐久性的关键。本发明所用减水剂为聚羧酸高效减水剂,其含固量为22%~24%,减水率为28%~32%。
配制强度等级较高的高强混凝土时,应首先选用非引气型高效减水剂。目前高效减水剂可分为萘系、聚羧酸系、氨基磺酸盐系和三聚氰胺系。本发明使用与水泥等胶凝材料具有较好相容性的聚羧酸高效减水剂,降低用水量,既保证混凝土拌合物有良好的和易性,又提高混凝土强度,减少收缩和徐变。本发明使用聚羧酸系外加剂,粘聚性小,拌合中浆体与石子的包裹性好,石子在浆体中分布均匀,不分层、不离析,为液体状。
砂率=砂的用量S/(砂的用量S+石子用量G)×100%,是质量比。砂率的变动,会使骨料(在混凝土中起骨架或填充作用的粒状松散材料)的总表面积有显著改变,从而对混凝土拌合物的和易性有较大影响。一般确定砂率的原则是:在保证混凝土拌合物具有的粘聚性和流动性的前提下,水泥浆最省时的最优砂率。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:
1、加入防腐耐磨成分,施工难度小、成本低廉、防腐效果好、耐磨性能好,能有效地防止外力、内应力破坏以及抵御酸酸液腐蚀或烟气冲刷,并且使用和维修也很方便,能有效解决延长基体使用寿命,能很大程度上降低维修成本。
2、通过采用普通硅酸盐水泥+高效减水剂+复合活性矿物掺合料配制高性能混凝土,使用了经济合理的原材料,并且找到矿粉和粉煤灰在高性能混凝土中的适宜掺量和最佳掺量,确保混凝土的经济性,同时混凝土的和易性、力学性能、耐久性能优异。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明的上述发明内容作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于下述实施例。在不脱离本发明上述技术思想情况下,根据本领域普通技术知识和惯用手段,做出各种替换和变更,均应包括在本发明的范围内。
所用水泥、粉煤灰及矿粉的技术指标见表1-3。
外加剂:使用与水泥等胶凝材料具有较好相容性的聚羧酸高效减水剂。
表1 选用的42.5水泥的主要技术指标
表2 选用的I级粉煤灰的主要技术指标
表3 选用的S95级磨细矿粉的主要技术指标
实施例1
本实施例混凝土编号001,各原料组成为:
胶凝材料的总量约为550 kg/m3,其中:
水泥为胶凝材料总重量的70%,为385 kg/m3;
矿粉为胶凝材料总重量的15%,为82.5kg/m3;
粉煤灰为胶凝材料总重量的15%,为82.5 kg/m3;
玻璃鳞片为胶凝材料总重量的12%,为66 kg/m3;
耐磨白刚玉填料颗粒为胶凝材料总重量的15%,为82.5 kg/m3;
聚羧酸高效减水剂为胶凝材料总重量的1%,为5.5 kg/m3;
砂:678kg/m3;
石:1106kg/m3;
水胶比:0.286;
砂率:38%。
实施例2
本实施例混凝土编号002,各原料组成为:
胶凝材料的总量约为600 kg/m3,其中:
水泥为胶凝材料总重量的60%,为360 kg/m3;
矿粉为胶凝材料总重量的20%,为120 kg/m3;
粉煤灰为胶凝材料总重量的20%,为120 kg/m3;
玻璃鳞片为胶凝材料总重量的10%,为60 kg/m3;
耐磨白刚玉填料颗粒为胶凝材料总重量的10%,为60 kg/m3;
聚羧酸高效减水剂为胶凝材料总重量的0.95%,为5.7 kg/m3;
砂:600kg/m3;
石:1000kg/m3;
水174 kg/m3,水胶比:0.29;
砂率:37.5%。
实施例3
本实施例混凝土编号003,各原料组成为:
胶凝材料的总量约为650 kg/m3,其中:
水泥为胶凝材料总重量的70%,为455 kg/m3;
矿粉为胶凝材料总重量的15.4%,为100kg/m3;
粉煤灰为胶凝材料总重量的14.6%,为95kg/m3;
玻璃鳞片为胶凝材料总重量的12%,为78 kg/m3;
耐磨白刚玉填料颗粒为胶凝材料总重量的18%,为117 kg/m3;
聚羧酸高效减水剂为胶凝材料总重量的1.00%,为5 kg/m3;
砂:700kg/m3;
石:1095kg/m3;
水182 kg/m3,水胶比:0.28;
砂率:39%。
实施例4
本实施例混凝土编号004,各原料组成为:
胶凝材料的总量约为550 kg/m3,其中:
水泥为胶凝材料总重量的70%,为385 kg/m3;
矿粉为胶凝材料总重量的14%,为77kg/m3;
粉煤灰为胶凝材料总重量的16%,为88 kg/m3;
玻璃鳞片为胶凝材料总重量的10%,为55 kg/m3;
耐磨白刚玉填料颗粒为胶凝材料总重量的10%,为55 kg/m3;
聚羧酸高效减水剂为胶凝材料总重量的1.05%,为5.775 kg/m3;
砂:639kg/m3;
石:1000kg/m3;
水174 kg/m3,水胶比:0.29;
砂率:39%。
实施例5
本实施例混凝土编号005,各原料组成为:
胶凝材料的总量约为630 kg/m3,其中:
水泥为胶凝材料总重量的78%,为491 kg/m3;
矿粉为胶凝材料总重量的12%,为76kg/m3;
粉煤灰为胶凝材料总重量的10%,为63kg/m3;
玻璃鳞片为胶凝材料总重量的15%,为95 kg/m3;
耐磨白刚玉填料颗粒为胶凝材料总重量的18%,为113 kg/m3;
聚羧酸高效减水剂为胶凝材料总重量的1.00%,为6.3 kg/m3;
砂:600kg/m3;
石:1021kg/m3;
水182 kg/m3,水胶比:0.289;
砂率:37%。
实施例6
本实施例混凝土编号006,各原料组成为:
胶凝材料的总量约为500 kg/m3,其中:
水泥为胶凝材料总重量的80%,为400 kg/m3;
矿粉为胶凝材料总重量的10%,为50kg/m3;
粉煤灰为胶凝材料总重量的10%,为50kg/m3;
玻璃鳞片为胶凝材料总重量的20%,为100 kg/m3;
耐磨白刚玉填料颗粒为胶凝材料总重量的20%,为100 kg/m3;
聚羧酸高效减水剂为胶凝材料总重量的1.00%,为5 kg/m3;
砂:675kg/m3;
石:1150kg/m3;
水140 kg/m3,水胶比:0.28;
砂率:37%。
评价例
评价混凝土的操作依照《普通混凝土长期性能和耐久性实验方法》GBJ82-85。
表4 为每个实验组混凝土的性能指标:
表4 各配合比混凝土性能指标
以上实施例各组混凝土均能实现施工所要求的原材料经济,低水胶比时混凝土和易性、力学性能、耐久性能优异,降低了徐变,保证混凝土结构安全。
综上所述,表明本发明所述防腐混凝土,特别加入玻璃鳞片和耐磨白刚玉填料颗粒提高防腐耐磨性能,施工难度小、成本低廉、防腐效果好、耐磨性能好,能有效地防止外力、内应力破坏以及抵御酸酸液腐蚀或烟气冲刷,并且使用和维修也很方便,能有效解决延长基体使用寿命,能很大程度上降低维修成本;优化混凝土配合比,确保低水胶比混凝土和易性和力学性能优良,避免低水胶比引起的混凝土开裂,保证混凝土的高耐久性,有效降低混凝土徐变,减小预应力损失,保证混凝土结构安全。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。