CN114315206B - 一种钢筋混凝土防腐蚀添加剂及其制备方法 - Google Patents

一种钢筋混凝土防腐蚀添加剂及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种钢筋混凝土防腐蚀添加剂及其制备方法。该混凝土添加剂包括以下组分及各组分的质量份为：早强剂20~30份、膨胀剂20~40份、阻锈剂30~60份。本发明主要应用于沿海建筑工程钢筋混凝土中，其质量稳定，性能优良，与各种水泥相容性较好，采用本品浇筑的腐蚀环境下钢筋混凝土，混凝土抗开裂能力显著，同时具有抗硫酸盐侵蚀与抗氯离子侵蚀的双重功能，显著提升沿海腐蚀环境钢筋混凝土的耐久性和服役寿命。

Description

一种钢筋混凝土防腐蚀添加剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种工程材料技术领域，具体涉及一种具有增加混凝土体积稳定性及防腐功能的钢筋混凝土添加剂及其制备方法。
背景技术
沿海地区地形复杂，温差和湿度变化范围较大。沿海滩涂面积大，且包含晒盐池、海水养殖池等高盐碱水域；同样也包含农田、淡水养殖池等低盐碱土地和水域。依据《混凝土结构耐久性设计规范》(GB/T 50476-2008)中环境作用等级划分方法，以环境水中氯离子浓度为判据，沿海地区环境作用等级整体达到中等III-C级和严重III-D级，少数通海河水、海边滩涂达到极端严重等级III-F级。钢筋混凝土受盐碱侵蚀产生混凝土和钢筋锈胀破坏问题是海洋工程结构耐久性设计面临的主要问题之一。
沿海地区早期已建工程，在服役时期内，钢筋混凝土普遍出现胀裂、脱落、钢筋锈蚀甚至锈断等严重损坏现象，提高沿海建筑物质量、延长工程服役年限、减少维修重建费用是沿海钢筋混凝土建筑物可持续发展的关键。目前为了提升盐碱环境钢筋混凝土的耐久性，减少有害离子对钢筋混凝土的侵蚀破坏，出台了许多规范规程，特别是交通运输部出台了多部提升沿海钢筋混凝土耐腐蚀措施的规程，如2012年4月22日与2012年7月19日，交通运输部发布了强制性行业标准《水运工程混凝土施工规范》(JTS202-2011)和《海港工程高性能混凝土质量控制标准》(JTS257-2-2012)。目前在沿海盐碱环境中修建的建筑物多使用高性能混凝土，高性能混凝土中胶凝材料主要是硅酸盐水泥、粒化高炉矿渣粉、粉煤灰。在《水运工程混凝土施工规范》(JTS202-2011)第5章对海水环境高性能混凝土的胶凝材料中粒化高炉矿渣最高掺量控制在50％～80％，同时建议如果掺粒化高炉矿渣粉与粉煤灰时，掺入2％～4％的硅灰。在《海港工程高性能混凝土质量控制标准》(JTS257-2-2012)的第3章，对高性能混凝土胶凝材料的组成中矿物掺和料中粒化高炉矿渣粉掺量范围为40％～80％。近几年有关高性能混凝土的研究试验表明，在胶凝材料中掺入大量粒化高炉矿渣粉后，混凝土的干缩量较不掺矿渣粉增加了10％～20％左右，致使混凝土开裂风险显著增加，在盐碱环境中混凝土若开裂，腐蚀离子通过裂缝快速到达钢筋混凝土内部，加速钢筋混凝土的腐蚀破坏。
因此，针对目前沿海地区盐碱环的钢筋混凝土建筑物防腐蚀还存在的诸多问题，不能一味的照搬照抄规范规程，在提高沿海钢筋混凝土质量方面，还有许多工作要做。
发明内容
针对当前盐碱环境使用的钢筋混凝土容易开裂问题导致防腐蚀措施不足问题，本发明的目的是提供一种具有增加钢筋混凝土体积稳定性、防腐蚀作用的混凝土添加剂及其制备方法。
为达到上述目的，本发明提供一种钢筋混凝土防腐蚀添加剂，包括以下组分及各组分的质量份为：早强剂20～30份、膨胀剂20～40份、阻锈剂30～60份。
优选地，所述的早强剂按质量份计包括以下成分：质量分数为42％的游离腐殖酸25～35份、质量分数为85％的硫酸1～4份，水12～18份，三乙醇胺12～22份、Ⅰ级粉煤灰30～40份。
优选地，所述的早强剂按质量份计包括以下成分：质量分数为42％的游离腐殖酸30～35份、质量分数为85％的硫酸2～3份，水14～16份，三乙醇胺14～18份、Ⅰ级粉煤灰34～38份。
优选地，所述的膨胀剂按质量份计包括以下成分：高岭土20～30份、明矾石20～30份、焦宝石25～35份、硬石膏25～35份。
优选地，所述的膨胀剂按质量份计包括以下成分：高岭土20～25份、明矾石20～25份、焦宝石25～30份、硬石膏25～30份。
优选地，所述的阻锈剂按质量份计包括以下成分：亚硝酸钙20～30份、六偏磷酸钠1～4份、苯甲酸钠10～20份、S105级矿粉55～65份。
优选地，所述的阻锈剂按质量份计包括以下成分：亚硝酸钙20～25份、六偏磷酸钠1～2份、苯甲酸钠10～15份、S105级矿粉55～60份。
本发明还提供一种上述的钢筋混凝土防腐蚀添加剂的制备方法，包括：把早强剂、膨胀剂、阻锈剂混合均匀即得所述的添加剂。
优选地，所述早强剂的制备方法为：
将游离腐殖酸破碎，细度为60～100目，加入硫酸和水，充分搅拌反应4～6h，反应结束后，静置冷却；
将上述所得的产物进行脱水并烘干，烘干温度40～60℃；
将上述所烘干产物与粉煤灰、三乙醇胺进行均匀混合，即制得早强剂。
优选地，所述膨胀剂的制备方法为：
将焦宝石经800～900℃煅烧6～8h，煅烧结束后冷却至室温，用粉磨机磨至比表面积大于300m2/kg；
将高岭土经700～800℃煅烧8～10h，煅烧结束后冷却至室温，用粉磨机磨至比表面积大于300m2/kg；
用粉磨机将明矾石与硬石膏磨细至比表面积大于300m2/kg；
将磨细后的焦宝石、高岭土、明矾石与硬石膏混合均匀即得到膨胀剂。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1.主要应用于沿海钢筋混凝土建筑物，其质量稳定，性能优良；
2.与各种水泥相容性较好，可使混凝土的收缩值显著减小，膨胀过程稳定，不会产生不均匀膨胀，减少混凝土开裂；
3.采用本品浇筑的腐蚀环境下钢筋混凝土，具有抗硫酸盐侵蚀与抗氯离子侵蚀的双重功能。
4.采用本品浇筑的混凝土，在大掺量掺和料条件下，混凝土3天强度提高4～6MPa，有效减少早期裂缝；
5.采用本品配制的混凝土粘聚性好，外观质量优。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
实施例1
1.早强剂的制备
1)称取游离腐殖酸(42％)30份、硫酸(85％)2份，水18份，三乙醇胺20份、Ⅰ级粉煤灰30份。
2)将游离腐殖酸破碎，细度为100目，加入硫酸和水，充份搅拌反应4h，反应结束后，静置冷却；
3)将步骤2所得的产物进行脱水并烘干，烘干温度50℃，同时把粉煤灰烘干；
4)将步骤3所烘干产物与粉煤灰、三乙醇胺进行均匀混合，即制得早强剂。
2.膨胀剂的制备
1)称取高岭土25份、明矾石25份、焦宝石30份、硬石膏20份。
2)将焦宝石经800℃煅烧6小时，煅烧结束后冷却至室温，用粉磨机磨至比表面积320m2/kg；
3)将高岭土经700℃煅烧8小时，煅烧结束后冷却至室温，用粉磨机磨至比表面积310m2/kg；
4)用粉磨机将明矾石与硬石膏磨细至比表面积大于320m2/kg；
5)将步聚1、2、3磨细后的产物混合均匀即得到膨胀剂。
3.阻锈剂的制备
1)称取亚硝酸钙25份、六偏磷酸钠2份、苯甲酸钠15份、S105级矿粉58份。
2)将上述四种成份混合均匀即得到阻锈剂。
4.防腐蚀添加剂的制备
把上述所述的早强剂称量25份，膨胀剂称量35份，阻锈剂40份放在混合搅拌器内，在持续不断的搅拌5小时，搅拌均匀。
4.试验性能
(1).依据《混凝土外加剂》(GB8076-2008)和《水运工程混凝土试验检测技术规范》(JTS/T236-2019)对本发明书中所述添加剂进行性能测试，配制强度等级为C30混凝土，添加剂掺量分别为0、8％、12％，试验结果如下表所示：
表1 C30混凝土性能测试结果
Figure BDA0003437752310000041
实施例2
1.早强剂的制备
1)称取游离腐殖酸(42％)32份、硫酸(85％)3份，水15份，三乙醇胺20份、Ⅰ级粉煤灰30份。
2)将游离腐殖酸破碎，细度为90目，加入硫酸和水，充份搅拌反应4h，反应结束后，静置冷却；
3)将步骤2所得的产物进行脱水并烘干，烘干温度55℃，同时把粉煤灰烘干；
4)将步骤3所烘干产物与粉煤灰、三乙醇胺进行均匀混合，即制得早强剂。
2.膨胀剂的制备
1)称取高岭土30份、明矾石20份、焦宝石25份、硬石膏25份。
2)将焦宝石经800℃煅烧6小时，煅烧结束后冷却至室温，用粉磨机磨至比表面积350m2/kg；
3)将高岭土经700℃煅烧8小时，煅烧结束后冷却至室温，用粉磨机磨至比表面积350m2/kg；
4)用粉磨机将明矾石与硬石膏磨细至比表面积大于350m2/kg；
5)将步聚1、2、3磨细后的产物混合均匀即得到膨胀剂。
3.阻锈剂的制备
1)称取亚硝酸钙30份、六偏磷酸钠4份、苯甲酸钠10份、S105级矿粉56份。
2)将上述四种成份混合均匀即得到阻锈剂。
4.防腐蚀添加剂的制备
把上述所述的早强剂称量30份，膨胀剂称量30份，阻锈剂40份放在混合搅拌器内，在持续不断的搅拌6小时，搅拌均匀。
4.试验性能
(1).依据《混凝土外加剂》(GB8076-2008)和《水运工程混凝土试验检测技术规范》(JTS/T236-2019)对本发明书中所述添加剂进行性能测试，配制强度等级为C30混凝土，添加剂掺量分别为0、6％、10％，试验结果如下表所示：
表2 C30混凝土性能测试结果
Figure BDA0003437752310000051
实施例3
1.早强剂的制备
1)称取游离腐殖酸(42％)35份、硫酸(85％)4份，水13份，三乙醇胺16份、Ⅰ级粉煤灰32份。
2)将游离腐殖酸破碎，细度为80目，加入硫酸和水，充份搅拌反应4h，反应结束后，静置冷却；
3)将步骤2所得的产物进行脱水并烘干，烘干温度60℃，同时把粉煤灰烘干；
4)将步骤3所烘干产物与粉煤灰、三乙醇胺进行均匀混合，即制得早强剂。
2.膨胀剂的制备
1)称取高岭土30份、明矾石20份、焦宝石22份、硬石膏28份。
2)将焦宝石经800℃煅烧6小时，煅烧结束后冷却至室温，用粉磨机磨至比表面积400m2/kg；
3)将高岭土经700℃煅烧8小时，煅烧结束后冷却至室温，用粉磨机磨至比表面积400m2/kg；
4)用粉磨机将明矾石与硬石膏磨细至比表面积大于380m2/kg；
5)将步聚1、2、3磨细后的产物混合均匀即得到膨胀剂。
3.阻锈剂的制备
1)称取亚硝酸钙25份、六偏磷酸钠2份、苯甲酸钠18份、S105级矿粉55份。
2)将上述四种成份混合均匀即得到阻锈剂。
4.防腐蚀添加剂的制备
把上述所述的早强剂称量25份，膨胀剂称量25份，阻锈剂50份放在混合搅拌器内，持续不断的搅拌6小时，搅拌均匀。
4.试验性能
(1).依据《混凝土外加剂》(GB8076-2008)和《水运工程混凝土试验检测技术规范》(JTS/T236-2019)对本发明书中所述添加剂进行性能测试，配制强度等级为C30混凝土，添加剂掺量分别为0、5％、10％，试验结果如下表所示：
表3 C30混凝土性能测试结果
Figure BDA0003437752310000061
实施例4
1.早强剂的制备
1)称取游离腐殖酸(42％)30份、硫酸(85％)4份，水16份，三乙醇胺15份、Ⅰ级粉煤灰35份。
2)将游离腐殖酸破碎，细度为100目，加入硫酸和水，充份搅拌反应4h，反应结束后，静置冷却；
3)将步骤2所得的产物进行脱水并烘干，烘干温度60℃，同时把粉煤灰烘干；
4)将步骤3所烘干产物与粉煤灰、三乙醇胺进行均匀混合，即制得早强剂。
2.膨胀剂的制备
1)称取高岭土20份、明矾石30份、焦宝石24份、硬石膏26份。
2)将焦宝石经800℃煅烧6小时，煅烧结束后冷却至室温，用粉磨机磨至比表面积350m2/kg；
3)将高岭土经700℃煅烧8小时，煅烧结束后冷却至室温，用粉磨机磨至比表面积350m2/kg；
4)用粉磨机将明矾石与硬石膏磨细至比表面积大于350m2/kg；
5)将步聚1、2、3磨细后的产物混合均匀即得到膨胀剂。
3.阻锈剂的制备
1)称取亚硝酸钙25份、六偏磷酸钠4份、苯甲酸钠16份、S105级矿粉55份。
2)将上述四种成份混合均匀即得到阻锈剂。
4.防腐蚀添加剂的制备
把上述所述的早强剂称量25份，膨胀剂称量25份，阻锈剂50份放在混合搅拌器内，持续不断的搅拌6小时，搅拌均匀。
4.试验性能
(1).依据《混凝土外加剂》(GB8076-2008)和《水运工程混凝土试验检测技术规范》(JTS/T236-2019)对本发明书中所述添加剂进行性能测试，配制强度等级为C30混凝土，添加剂掺量分别为0、8％、12％，试验结果如下表所示：
表4 C30混凝土性能测试结果
Figure BDA0003437752310000071
数据分析：表1到表4中，是在强度等级为C30的混凝土中掺入不同量的混凝土外加剂，混凝土的力学性能、干缩性能、抗氯盐与抗硫酸盐侵蚀性能测试结果。其中每个表的第1行，是外加剂掺量为0时混凝土的性能，也即基准组。
添加剂的掺量增加到5.0％左右时，混凝土的抗压强度比均超120％，早龄期(7d)抗压强度比显著大于28d抗压强度比，说明早期强度增加明显；在混凝土收缩方面，混凝土基本呈微膨胀状态，体积稳定性和抗裂性能显著增加；氯离子渗透系数降低了2～5倍，抗氯盐侵蚀能力显著增加；基准混凝土的抗硫酸盐侵蚀能力只有KS60，而添加了防腐剂的混凝土抗硫酸盐侵蚀能力均超过KS90，抗硫酸盐侵蚀性能显著提升。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种钢筋混凝土防腐蚀添加剂，其特征在于，包括以下组分及各组分的质量份为：早强剂20~30份、膨胀剂20~40份、阻锈剂30~60份；所述的早强剂按质量份计包括以下成分：质量分数为42%的游离腐殖酸25~35份、质量分数为85%的硫酸1~4份，水12~18份，三乙醇胺12~22份、Ⅰ级粉煤灰30~40份；所述的膨胀剂按质量份计包括以下成分：高岭土20~30份、明矾石20~30份、焦宝石25~35份、硬石膏25~35份；所述的阻锈剂按质量份计包括以下成分：亚硝酸钙20~30份、六偏磷酸钠1~4份、苯甲酸钠10~20份、S105级矿粉55~65份。
2.根据权利要求1所述的钢筋混凝土防腐蚀添加剂，其特征在于，所述的早强剂按质量份计包括以下成分：质量分数为42%的游离腐殖酸30~35份、质量分数为85%的硫酸2~3份，水14~16份，三乙醇胺14~18份、Ⅰ级粉煤灰34~38份。
3.根据权利要求1所述的钢筋混凝土防腐蚀添加剂，其特征在于，所述的膨胀剂按质量份计包括以下成分： 高岭土20~25份、明矾石20~25份、焦宝石25~30份、硬石膏25~30份。
4.根据权利要求1所述的钢筋混凝土防腐蚀添加剂，其特征在于，所述的阻锈剂按质量份计包括以下成分：亚硝酸钙20~25份、六偏磷酸钠1~2份、苯甲酸钠10~15份、S105级矿粉55~60份。
5.根据权利要求1-4中任意一项所述的钢筋混凝土防腐蚀添加剂的制备方法，其特征在于，包括：把早强剂、膨胀剂、阻锈剂混合均匀即得所述的添加剂。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述早强剂的制备方法为：
将游离腐殖酸破碎，细度为60目~100目，加入硫酸和水，充分搅拌反应4~6h，反应结束后，静置冷却；
将上述所得的产物进行脱水并烘干，烘干温度40~60℃；
将上述所烘干产物与粉煤灰、三乙醇胺进行均匀混合，即制得早强剂。
7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述膨胀剂的制备方法为：
将焦宝石经800~900℃煅烧6~8h，煅烧结束后冷却至室温，用粉磨机磨至比表面积大于300m2/kg；
将高岭土经700~800℃煅烧8~10h，煅烧结束后冷却至室温，用粉磨机磨至比表面积大于300m2/kg；
用粉磨机将明矾石与硬石膏磨细至比表面积大于300m2/kg；
将磨细后的焦宝石、高岭土、明矾石与硬石膏混合均匀即得到膨胀剂。
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