CN106565164A - 改性高抗硫耐腐蚀混凝土 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种改性高抗硫耐腐蚀混凝土，由水泥、粉煤灰、矿粉、硅灰、砂子、石子、新型高性能外加剂和水组成；本发明的优点在于：成本较低，适用性广泛，抗硫酸盐性能良好。

Description

改性高抗硫耐腐蚀混凝土

技术领域

本发明涉及一种新型混凝土，具体来说是一种抵抗硫酸盐侵蚀的混凝土，属于建材领域。

背景技术

混凝土作为最大的人工建筑材料，由于价格低廉、取材方便、施工性良好，被广泛应用于各类工程，在建筑工程中占主导地位。随着混凝土的发展，混凝土强度已不再是关注的焦点，人们越来越注重混凝土的耐久性问题。混凝土建筑物在使用几十年甚至几年就出现了表面剥落、基体开裂、结构粉化松软、强度降低甚至丧失、裂纹内析出白色的结晶体等现象。这属于典型的硫酸盐侵蚀，硫酸盐侵蚀是影响混凝土耐久性的主要原因之一，也是影响因素最为复杂、破坏性最大的一种侵蚀危害。

混凝土硫酸盐侵蚀是一个复杂的过程，可分为物理侵蚀和化学侵蚀。物理侵蚀是硫酸盐渗入到混凝土内部，由于水分减少，自身结晶析出，产生膨胀应力，导致混凝土破坏。化学侵蚀主要分为钙矾石侵蚀和石膏侵蚀。钙矾石侵蚀是环境中的硫酸根离子通过毛细孔渗入到混凝土内部，与水化产物Ca（OH）₂反应生成CaSO₄·2H₂O，再与固态水化铝酸钙反应生成钙矾石。钙矾石体积膨胀，再加上钙矾石属于针状晶体向各个方向生长，产生集中应力，容易导致混凝土开裂破坏。石膏侵蚀是当硫酸根离子浓度超过1000mg/L，水泥石中的毛细孔被饱和石灰溶液所填充，不仅会产生钙矾石，还会有石膏晶体析出，导致体积膨胀，产生局部应力使混凝土产生破坏。研究表明，在硫酸钠环境下，当浓度小于1000mg/L时，侵蚀产物以钙矾石为主，当浓度大于8000mg/L时，产物以石膏为主，当浓度在（1000~8000）mg/L时，产物两者兼有。

针对硫酸盐的侵蚀机理，目前多采用选择抗硫酸盐水泥，在混凝土中掺入混合材或混合材制成的防腐剂等手段对硫酸盐侵蚀进行抑制，成本较高。抗硫酸盐水泥只是对一定浓度的硫酸根离子的纯硫酸盐有耐蚀性，并不能耐一切硫酸盐介质的腐蚀，如对硫酸铵、硫酸镁介质就不耐蚀，对硫酸、亚硫酸也不耐蚀，也不耐二氧化硫、三氧化硫气体的腐蚀。抗硫酸盐水泥在地下或水中使用较好，因为地下或水中介质的浓度比较恒定，且不易产生结晶条件。地上结构由于腐蚀介质的复杂和不恒定性，一般不易产生单纯硫酸根离子的液态腐蚀，在室外部位还容易产生干湿交替的情况，所以地上结构一般情况下不宜使用抗硫酸盐水泥。

发明内容：

本发明的目的在于解决现有技术的不足，提供一种成本较低、适用性广泛、抗硫酸盐性能良好的混凝土。

本发明解决上述问题所采用的技术方案是：

一种改性高抗硫耐腐蚀混凝土，由以下重量份的原料组成：

水泥、粉煤灰、矿粉、硅灰、砂子、石子、新型高性能外加剂和水；

水泥：165~180kg；

粉煤灰：120~130kg；

矿粉：100~110kg；

硅灰：17~35kg；

砂子：672kg；

石子：1143kg；

水：165kg；

外加剂：10.5kg。

其中，所述水泥为P.O42.5R水泥，28d抗压强度为49.8MPa；所述粉煤灰为二级粉煤灰，细度为22%，需水量比为101%，28d活性指数为77%；所述矿粉为S95级矿粉，比表面积为430m²/kg，7d活性指数为79%，28d活性指数为106%；所述硅灰需水量为121%，28d活性指数为118%；所述砂子为中砂，细度模数为2.6，含泥量为2.1%；所述石子规格粒径为5~20mm，含泥量为0.3%；所述外加剂为聚羧酸减水剂，固含量为12%，减水率为29%；所述减水剂由减水成分、保坍成分、缓凝成分、引气成分组成，各组分重量比例为6:4:2:0.05，减水成分和保坍成分是高分子聚合物，其中含有羟基、羧基、磺酸基以及聚氧乙烯基，这些基团在整个聚合物中形成了梳型结构，产生的静电斥力作用和空间位阻效应对水泥颗粒起到分散与保持分散的作用；缓凝成分为葡钠，起到延缓水泥水化、减少损失的作用。引气成分起到改善混凝土和易性、提高耐久性的作用。

本发明混凝土采用C30配比，每立方混凝土中各组分的重量为：水泥为165~180kg，粉煤灰为120~130kg，矿粉为100~110kg，硅灰为17~35kg，砂子为672kg，石子为1143kg，水为165kg，外加剂为10.5kg。以上各组分按重量百分比计，所述各组分混合后，搅拌时间在120~180秒，由此使得本发明的生产成本低，强度满足要求，密实度高，耐久性好，能够有效的抵抗硫酸盐侵蚀，适用于高浓度硫酸盐环境。

本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：

(1)本发明大量内掺粉煤灰、矿粉，减少了水泥用量，有效降低了水化热，避免了混凝土产生温度裂缝，提高了混凝土的稳定性；

(2)本发明内掺硅灰，提高了密实度，减少了硫酸盐进入混凝土内部的通道；

(3)本发明中硅灰价格虽然较高，但掺量≤8%，综合总胶凝材料，成本有所降低；

(4)本发明使用了高性能减水剂，成本可控，此外加剂减水率为29%，降低了单方混凝土的用水量，减少了毛细孔体积，减少了混凝土收缩，增强了体积稳定性，提高了混凝土抗侵蚀能力。

具体实施方式：

下面通过实例对本发明作进一步说明。

实施例：本发明原材料包括水泥、水、粉煤灰、矿粉、硅灰、砂子、石子和外加剂。实施例1、2、3和对比例所用外加剂对抗硫酸盐侵蚀能力起关键作用，主要成分为减水成分、保坍成分、缓凝成分、引气成分。减水成分和保坍成分为接枝共聚物，为梳型结构，由大单体TPEG（甲基烯丙基聚氧乙烯醚）和丙烯酸等在链转移剂和催化剂、引发剂的共同作用下，在特定温度共聚而成。缓凝成分为葡萄糖酸钠，引气成分为三萜皂甙。将这些成分按比例6:4:2:0.05混合复配而成本发明所用外加剂。配制本发明混凝土的各组分量见表1：

表1（单位：kg）

配制本发明的混凝土时，只需将所需原材料按顺序投入搅拌机，进行搅拌即可。投料顺序为：先投入石子，再投入水泥、粉煤灰、矿粉和硅灰，然后投入砂子，搅拌30s将原材料搅匀后，再将外加剂加入水中，投入搅拌机搅拌120~180s出机即可。

按照表1中不同配方配制的混凝土具有相同的强度等级，都是C30。本发明中的混凝土具有良好的性能，抗侵蚀能力优异。对表1中实施例和对比例进行各项性能试验，得到相关参数，见表2：

由表2可知，本发明中混凝土具有良好的工作性能、力学性能和耐久性能。混凝土具有良好的流动性，损失较小，有利于远距离运输。使用本发明的外加剂，混凝土抗压强度较高。实施例1、2、3与对比例比较，均具有较高的抗硫酸盐侵蚀能力。实施例2为最佳实例。

Claims (9)

1.改性高抗硫耐腐蚀混凝土，其特征在于，由以下重量份的原料组成：水泥：165~180kg；

粉煤灰：120~130kg；

矿粉：100~110kg；

硅灰：17~35kg；

砂子：672kg；

石子：1143kg；

水：165kg；

外加剂：10.5kg。

2.根据权利要求1所述的改性高抗硫耐腐蚀混凝土，其特征在于：所述水泥为P.O42.5R水泥，28d抗压强度为49.8MPa。

3.根据权利要求1所述的改性高抗硫耐腐蚀混凝土，其特征在于：所述粉煤灰为二级粉煤灰，细度为22%，需水量比为101%，28d活性指数为77%。

4.根据权利要求1所述的改性高抗硫耐腐蚀混凝土，其特征在于：所述矿粉为S95级矿粉，比表面积为430m²/kg，7d活性指数为79%，28d活性指数为106%。

5.根据权利要求1所述的改性高抗硫耐腐蚀混凝土，其特征在于：所述硅灰需水量为121%，28d活性指数为118%。

6.根据权利要求1所述的改性高抗硫耐腐蚀混凝土，其特征在于：所述砂子为中砂，细度模数为2.6，含泥量为2.1%。

7.根据权利要求1所述的改性高抗硫耐腐蚀混凝土，其特征在于：所述石子规格粒径为5~20mm，含泥量为0.3%。

8.根据权利要求1所述的改性高抗硫耐腐蚀混凝土，其特征在于：所述外加剂为聚羧酸减水剂，固含量为12%，减水率为29%。

9.根据权利要求8所述的改性高抗硫耐腐蚀混凝土，其特征在于：所述减水剂由减水成分、保坍成分、缓凝成分、引气成分组成，各组分重量比例为6:4:2:0.05；所述的减水成分和保坍成分是高分子聚合物，其中含有羟基、羧基、磺酸基以及聚氧乙烯基；所述缓凝成分为葡钠。