一种抗腐蚀混凝土及其制备方法

文档序号:10605379阅读:377来源:国知局
一种抗腐蚀混凝土及其制备方法
【专利摘要】本发明涉及一种抗腐蚀混凝土及其制备方法,属于建筑材料技术领域。本发明一种抗腐蚀混凝土,由以下重量份的组分制成:水泥1份;水0.35份~0.49份;粗骨料2.32份~2.63份;细骨料1.85份~2.2份;阻锈剂0.012份~0.024份;减水剂0.004份~0.009份。本发明采用特定组分及配比制备出满足沿海地区抗腐特性的混凝土,和易性好、强度高,施工时间便于控制,混凝土施工便利;配方简单,节约了大量成本,配制方法简单易行,无需矿物掺和料,可在越南及国内沿海地区推广应用。
【专利说明】
一种抗腐蚀混凝土及其制备方法
技术领域
[0001 ]本发明具体涉及一种抗腐蚀混凝土及其制备方法,属于建筑材料技术领域。
【背景技术】
[0002] 对于海工建筑、海砂建筑和盐碱地区建筑,沿海地区或周围环境中含有大量的氯 离子和硫酸根离子,易对钢筋及混凝土产生腐蚀效应,降低混凝土碱度,破坏钢筋表面的钝 化膜,引发钢筋锈蚀和膨胀,进一步导致混凝土保护层开裂和剥落,结构使用功能和力学性 能不断劣化。为此,国内外专家提出种种措施提高混凝土结构的防腐能力,其中在混凝土中 添加阻锈剂就是一种经济实用、施工简便的有效措施。
[0003] 因此,混凝土基础长期处于这种高氯离子和硫酸根离子的环境中,会因为氯离子 侵蚀混凝土,导致钢筋腐蚀而使结构发生早期损害,丧失了结构的耐久性能,降低了工程的 实际使用寿命,所以在混凝土配合比设计方面必须考虑混凝土结构的防腐,已成为实际工 程中的重要问题。
[0004] 目前,抗腐蚀混凝土配合比设计的思路是"低水化热、低内部应力、低早期强度", 即采用低水化热水泥作为大体积混凝土的胶结料,使混凝土的早期内部应力低,同时早期 强度也很低。而对于强度等级要求较高且对施工工期要求较紧的大体积混凝土,采用现有 的配合比涉及技术很难达到沿海地区高强度防腐性能要求,且最终混凝土强度等性能也不 能满足要求。
[0005] 专利CN 105174857A公开了一种纤维混凝土预制构件,解决了现有混凝土预制构 件易腐蚀、开裂、防火能力差等问题,所述纤维混凝土由以下重量份的原料组成:水泥300~ 500份,砂600~800份,骨料700~900份,钢纤维或碳纤维15~25份,聚丙乙烯10~20份,苯 酚2~5份,聚乙烯醇2~5份,醋酸酯2~5份,减水剂15~50份,阻锈剂15~50份,矿渣30~ 100份。该混凝土预制构件采用多种纤维为原料,其成本较高,且防开裂的功能有限,不适用 于沿海地区防腐蚀混凝土。其防腐性能主要是通过在纤维混凝土中添加阻锈剂减水剂的同 时,在实心粧上还设置防腐树脂层来实现的,其制备工艺复杂。

【发明内容】

[0006] 本发明解决的技术问题是提供一种成本低,抗腐蚀性能高的混凝土。
[0007] 本发明一种抗腐蚀混凝土,由以下重量份的组分制成: 水泥 1份:
[0008] 水 0. 35 份~0. 49 份; 粗骨料 2. 32份~2. 63份; 细骨料 1.85份~2. 2份;
[0009] 阻锈剂 012份~0. 0M份; 减水剂 0.004份~0.009份。
[0010] 其中,所述的水泥优选为普通娃酸盐水泥,更优选为42.5R水泥。
[0011] 所述粗骨料优选为碎石,更优选采用粒径为5~20_连续级配碎石,其碎石符合国 标GB/T14685-2011中对连续粒级的规定。
[0012] 所述细骨料优选为河砂,更优选采用细度模数2.7~2.9的河砂,更优选采用细度 模数2.84的河砂。
[0013]本领域常用的阻锈剂均适用于本发明,其中所述阻锈剂优选为亚硝酸盐、磷酸盐、 碳酸盐、脂肪酸酯、MCI复合型阻锈剂、苯甲酸钠、铬酸钠、氯化亚锡、硅酸盐苯甲酸钠、甲酸 钙中的至少一种;更优选为复合型阻锈剂,所述复合型阻锈剂为苯甲酸钠+亚硝酸钠、亚硝 酸钙+亚硝酸钠+甲酸钙中的一种。
[0014] 本领域常用的减水剂均适用于本发明,优选的,所述减水剂为聚羧酸系减水剂、萘 系减水剂、木质磺酸盐减水剂中的至少一种,更优选为聚羧酸系减水剂。
[0015] 进一步的,作为更优选的技术方案,上述所述一种抗腐蚀混凝土,优选由以下重量 份的组分制成: 水泥 1份; 水 〇. 42份; 粗骨料 2. 53份;
[0016] 细骨料 2. 0份; 阻锈剂 0.018份; 减水剂 0。006份。
[0017]本发明解决的第二个技术问题是提供本发明所述一种抗腐蚀混凝土的制备方法。
[0018]依次将粗骨料、细骨料、水泥及阻锈剂加入到混凝土搅拌机中搅拌均匀,同时将减 水剂加入到混凝土搅拌用水中混合均匀,然后将水和减水剂混合液体加入到混凝土搅拌机 中,充分搅拌1~2.5min后,取出,施工后得一种沿海地区抗腐蚀混凝土。
[0019] 本发明主要通过选取混凝土水泥、砂、石、外加剂等原材料,进行混凝土配合比设 计,在混凝土配合比中添加一定成分的阻锈剂,不添加矿物掺和料,从而降低混凝土的水化 热。通过混凝土配合比设计实验,采用特定组分及配比制备出满足沿海地区环境下抗腐特 性的混凝土。与现有技术相比,本发明具有如下有益效果:
[0020] 1)本发明抗裂抗腐混凝土和易性好、强度高,其凝结时间可以通过调整减水剂的 用量控制,施工时间便于控制,混凝土施工便利。可采用42.5R水泥,得到的混凝土强度高, 其强度等级为C40,适用于施工工期要求较紧的抗腐蚀混凝土。
[0021] 2)本发明采用特定含量的水泥、砂、石、减水剂和水,通过添加特定比例的阻锈剂, 使其混凝土的抗腐蚀性能大大提高,满足了沿海地区环境下抗腐蚀混凝土的技术要求,具 有良好的抗腐蚀性能,还能够作为盐碱地环境下的混凝土使用。
[0022] 3)本发明抗裂抗腐混凝土配方简单,有效地利用了越南当地混凝土原材料,节约 了大量成本,配制方法简单易行,无需矿物掺和料,可在越南及国内沿海地区推广应用。
【具体实施方式】
[0023] 本发明一种抗腐蚀混凝土,由以下重量份的组分制成: 水泥 1:份; 水 0.35份~0.49份; 粗骨料 2. 32份~2. 63汾;
[0024] 细骨料 1,85份~2. 2份; 阻锈剂 0.012份~0.024份; 减水剂 4 004份~0.009份。
[0025]拌制混凝土时所用的水和水泥的重量之比称为水灰比,水灰比影响混凝土的流变 性能、水泥浆凝聚结构以及其硬化后的密实度,因而在组成材料给定的情况下,水灰比是决 定混凝土强度、耐久性和其他一系列物理力学性能的主要参数。对某种水泥就有一个最适 宜的比值,过大或过小都会使强度等性能受到影响,水灰比过小会使水化热较大,混凝土易 开裂,砼的和易性较差,不利于现场施工操作,水灰比过大会降低混凝土的强度,因而本发 明不发火花混凝土的水灰比采用0.35~0.49,不仅可以使混凝土具有良好的和易性,还能 满足混凝土的力学性能和强度要求。
[0026] 其中,所述的水泥优选为普通娃酸盐水泥,更优选为42.5R水泥。该水泥具有强度 高、水化热大,抗冻性好、干缩小,耐磨性较好、抗碳化性较好等特点,能满足特殊施工场地 对混凝土强度的要求。
[0027]所述粗骨料优选为碎石,更优选采用粒径为5~20mm连续级配碎石,其碎石符合国 标GB/T14685-2011中对连续粒级的规定。
[0028] 所述细骨料优选为河砂,更优选采用细度模数2.7~2.9的河砂,更优选采用细度 模数2.84的河砂。河沙是天然石在自然状态下,经水的作用力长时间反复冲撞、摩擦产生 的,河沙颗粒圆滑,比较洁净,含泥量少,对外加剂吸附性弱,可以充分发挥外加剂的作用, 配制出来的混凝土和易性好,施工便利,混凝土不易因为骨料含泥量高而开裂。
[0029] 本领域常用的阻锈剂均适用于本发明,例如阻锈剂可以选择以下种类:如亚硝酸 盐、磷酸盐、碳酸盐、脂肪酸酯、MCI复合型阻锈剂等。其中阳极型阻锈剂使用最广泛的材料 有:亚硝酸钠、亚硝酸钙,苯甲酸钠、铬酸钠和氯化亚锡等;阴极型阻锈剂使用最广泛的材料 有(1)表面活性剂类物质:高级脂肪酸铵盐、磷酸脂等,成本较高,效果不如阳极型好,但是 安全;(2)无机盐类:碳酸钠、磷酸氢钠.硅酸盐等有一定的阻锈作用,但是掺量较大;有些物 质能提高阳极与阴极之问的电阻,从而阻止电化学反应过程,阻止钢筋锈蚀,因而本发明优 先选择复合型阻锈剂,即多种阻锈成分的配合使用,由于协同效应,其综合效果大大优于单 一组分的阻锈剂。例如:苯甲酸钠+亚硝酸钠;亚硝酸钙+亚硝酸钠+甲酸钙等。在混凝土中掺 加阻锈防腐剂,能提高混凝土自身的防腐能力,从而减缓对钢筋的腐蚀。这是由于防腐剂可 与有害物质化合成不溶性盐类或络合物,并借助于扩散作用从混凝土中浸出。另外,防腐剂 还能抑制cr的活化作用或加速cr化合成难溶的水合氯铝酸钙,从而减缓其对钢筋的直接 影响。
[0030] 本领域常用的减水剂均适用于本发明,优选的,所述减水剂为聚羧酸系减水剂、萘 系减水剂、木质磺酸盐减水剂中的至少一种,更优选为聚羧酸系减水剂。
[0031] 进一步的,作为更优选的技术方案,上述所述一种抗腐蚀混凝土,优选由以下重量 份的组分制成: 水泥 1份; 水 0. 42份; 粗骨料 2. 53份;
[0032] 细骨料 2. 0份; 阻锈剂 0. 018份; 减水剂 0. 006份。
[0033]本发明还提供一种抗腐蚀混凝土的制备方法。
[0034] 具体是依次将粗骨料、细骨料、水泥及阻锈剂加入到混凝土搅拌机中搅拌均匀,同 时将减水剂加入到混凝土搅拌用水中混合均匀,然后将水和减水剂混合液体加入到混凝土 搅拌机中,充分搅拌1~2.5min后,取出,施工后得一种沿海地区抗腐蚀混凝土。
[0035] 下面结合实施例对本发明的【具体实施方式】做进一步的描述,并不因此将本发明限 制在所述的实施例范围之中。
[0036]实施例中的原料水泥采用PCB40水泥(相当于国内普通42.5R水泥);粗骨料采用粒 径为5~20mm连续级配碎石;细骨料采用细度模数为2.84的河砂;减水剂采用西卡牌减水 剂;阻锈剂采用北京建研昆仑科技有限公司生产的CABR-MS605阻锈剂;水符合混凝土搅拌 用水标准。
[0037] 实施例1 [0038] 一、混凝土的制备
[0039] 以越南台塑河静钢铁兴业责任有限公司1号、2号高炉工程总承包项目为依托。通 过选取越南当地混凝土水泥、砂、石、外加剂等原材料,进行混凝土配合比设计,主要通过在 混凝土配合比中添加一定成分的阻锈剂,因项目地处越南河静省奇英县沿海地区,地质勘 察报告显示高炉区域地下水中含有大量的氯离子和硫酸根离子,通过添加阻锈剂来达到沿 海地区建筑高抗腐蚀性能要求,其设计强度等级要求为C40。
[0040] 根据技术方案,经配合比优化后,按照表1中K1~K5各组分配比,用计量称分别称 取水泥,5~20mm连续级配碎石,河砂,搅拌用水,西卡牌减水剂,阻锈剂,依次将碎石、河砂、 水泥、阻锈剂加入到混凝土搅拌机中搅拌均匀,注意同时减水剂首先须加入到混凝土搅拌 用水中去混合,然后将水和外加剂混合液体加入到混凝土搅拌机中,充分搅拌1 m i n~ 2.5min后,混凝土混合物从搅拌机中卸出,由混凝土罐车运输到施工现场,进行后续的施 工。
[0041 ]其中,D1是采用水泥1份;水0.5份;粗骨料2.31份;细骨料2.21份;减水剂0.003份; 阻锈剂0.011份;
[0042] D2是采用水泥1份;水0.34份;粗骨料2.64份;细骨料2.3份;减水剂0.01份;阻锈剂 0.03 份。
[0043]表1各组分成分及其重量配比
[0045]~施工过程中没有特殊要求,主要浇筑完混凝土后,要用抹刀进行二次抹压,加强养 护,避免混凝土表面开裂。
[0046] 二、混凝土性能测试
[0047] 根据《混凝土质量控制标准》GB/50164-2011,以及《普通混凝土长期性能和耐久性 能试验方法标准》GB/T50082-2009,对混凝土的长期性能、抗硫酸盐侵蚀性能、抗氯离子渗 透(用氯离子迀移系数-RCM法)等性能进行检测。
[0048] 表2各试验组混凝土性能对比
[0050]从表2中可以看出,采用本发明特定重量配比下(K1~K5)的各组分制备得到性能 较好的抗腐蚀混凝土,其中K1由于各种混凝土原材料配比达到最优,配制出来混凝土抗腐 蚀性能最好,K4,K5因为阻锈剂加入量过大,抗腐蚀性能变差,有可能是阻锈剂掺量过大,加 大了混凝土内部微裂纹产生的可能性,D1,D2由于混凝土配比不合理,配制出来混凝土的抗 腐蚀性能差,不能满足沿海地区抗腐蚀混凝土的技术要求。综合表2可以看出,K1所配置出 来的混凝土初始状态坍落度大,砼的和易性较好,保坍效果良好,坍落度损失最小,有利于 混凝土的长距离运输和夏季高温施工,同时其早期7天强度以及28天评定强度都有较大的 提升,综合效果十分明显,混凝土施工完成后,其强度符合要求,且混凝土耐腐蚀性能良好。 [0051 ]本发明专利通过选取越南当地混凝土水泥、砂、石、外加剂剂等原材料,进行混凝 土配合比设计,混凝土的防腐特性主要通过在混凝土配合比中添加一定成分的阻锈剂,其 掺量根据厂家建议掺量和实验决定,以制备出符合设计要求氯离子含量的沿海地区抗腐蚀 混凝土,该混凝土的氯离子含量主要通过氯离子含量测试仪测定。通过混凝土配合比设计 实验,以制备出满足沿海地区抗腐蚀混凝土技术性能要求的混凝土。
【主权项】
1. 一种抗腐蚀混凝±,其特征在于,由W下重量份的组分制成: 水泥 1份; 水 0. 35份~0. 49份; 粗骨料 2. 32份~2. 63份; 细骨料 1. 85份~2. 2份; 阻诱剂 0.012份~0.024份; 减水剂 0.日日4份~0. 009份。2. 根据权利要求1所述的一种抗腐蚀混凝±,其特征在于:所述水泥为普通娃酸盐水 泥,优选为42.5R水泥。3. 根据权利要求1所述的一种抗腐蚀混凝±,其特征在于:所述粗骨料为碎石,优选采 用粒径为5~20mm连续级配碎石。4. 根据权利要求1所述的一种抗腐蚀混凝±,其特征在于:所述细骨料为河砂,优选采 用细度模数2.7~2.9的河砂,更优选采用细度模数2.84的河砂。5. 根据权利要求1所述的一种抗腐蚀混凝±,其特征在于:所述减水剂为聚簇酸系减水 剂、糞系减水剂、木质横酸盐减水剂中的至少一种,优选为聚簇酸系减水剂。6. 根据权利要求1所述的一种抗腐蚀混凝±,其特征在于:所述阻诱剂为亚硝酸盐、憐 酸盐、碳酸盐、脂肪酸醋、MCI复合型阻诱剂、苯甲酸钢、铭酸钢、氯化亚锡、娃酸盐苯甲酸钢、 甲酸巧中的至少一种;优选为复合型阻诱剂,所述复合型阻诱剂为苯甲酸钢+亚硝酸钢、亚 硝酸巧+亚硝酸钢+甲酸巧中的一种。7. 根据权利要求1~6任一项所述的一种抗腐蚀混凝±,其特征在于,由W下重量份的 组分制成: 水泥 1份; 氷 0. 42份; 粗骨料 2. 53份; 细骨料 2. 0份; 阻镑剂 日.018汾; 减水剂 0. 006份。8. 权利要求1~7任一项所述的一种抗腐蚀混凝±的制备方法,其特征在于:依次将粗 骨料、细骨料、水泥及阻诱剂加入到混凝±揽拌机中揽拌均匀,同时将减水剂加入到混凝± 揽拌用水中混合均匀,然后将水和减水剂混合液体加入到混凝±揽拌机中,充分揽拌1~ 2.5min后,取出,施工后得一种抗腐蚀混凝±。
【文档编号】C04B20/00GK105967586SQ201610272972
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年4月28日
【发明人】陈军超, 彭钟, 曾清富, 邓建华, 翟方, 刘雍贵
【申请人】十九冶成都建设有限公司
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