一种提升珊瑚混凝土结构耐久性的阻锈剂掺入方法与流程

本发明涉及一种提升混凝土耐久性的方法，具体涉及一种提升珊瑚混凝土结构耐久性的阻锈剂掺入方法，属于混凝土耐久性技术领域。

背景技术：

针对南海工程建设背景，为了降低造价、保证工期和解决原材料来源等问题，在不破坏岛礁生态环境的前提下，就地取材，采用珊瑚、珊瑚砂、海水等为原材料制备珊瑚混凝土，大量应用于岛礁工程建设，具有重要的国防意义和工程实用价值。

然而，珊瑚天然多孔的结构“缺陷”和海水、珊瑚中含有大量的cl^-，极易导致其内部钢筋发生锈蚀。加之，高温、高湿、高盐、多风的热带岛礁海洋环境对珊瑚混凝土结构具有很强的腐蚀破坏作用，从而严重影响海洋珊瑚混凝土结构的安全。因此，提高珊瑚混凝土结构的耐久性能，对确保海洋珊瑚混凝土结构工程的安全性和耐久性，具有重要的科学价值。

技术实现要素：

本发明针对针对珊瑚混凝土具有高初始氯离子含量、高表面自由氯离子含量和高表观氯离子扩散系数的“三高”cl^-扩散特征，极易导致其内部钢筋发生锈蚀的问题，提供一种提升珊瑚混凝土结构耐久性的阻锈剂掺入方法。基于珊瑚天然多孔，具有“吸水返水”的特性，将阻锈剂提前预吸进入珊瑚骨料中，这些阻锈剂在珊瑚混凝土结构内部形成众多分布较均匀、不同尺度(粗细骨料)的高浓度阻锈剂“储存泵池”。随着暴露时间的延长，通过“珊瑚砂”和“珊瑚”这两级“储存泵池”内阻锈剂成分的分级逐步释放，使得珊瑚混凝土中有效的阻锈成分得到补充，一定程度上增大了cl^-通过混凝土传到钢筋表面的阻力，延缓钢筋的锈蚀，从而提升了珊瑚混凝土结构的耐久性。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种提升珊瑚混凝土结构耐久性的阻锈剂掺入方法，其中，包括下述步骤：

步骤1，制备阻锈剂与海水的混合液；

步骤2，将混合液倒入破碎成型的珊瑚骨料中，使之充分预吸；

步骤3，使用预吸后的珊瑚骨料成型钢筋珊瑚混凝土构件，将钢筋珊瑚混凝土构件拆模、养护后进行海水暴露；

步骤4，对钢筋珊瑚混凝土构件进行电化学测试，获得不同暴露龄期钢筋的极化电阻值，评价阻锈剂的掺入方式对珊瑚混凝土构件耐蚀性能的影响。

为优化上述技术方案，采取的具体措施还包括：

上述的步骤1中，海水为3.5%的nacl溶液(以质量计)；所述的阻锈剂为亚硝酸钙阻锈剂或氨基醇类阻锈剂，其中，在室温条件下，亚硝酸钙阻锈剂与海水的混合液按照质量比为1:9.2进行配制，氨基醇类阻锈剂与海水的混合液按照质量比为1:13.8进行配制。

上述的步骤2中，将珊瑚破碎成最大粒径为20mm的不规则颗粒，经过筛分，制成5~20mm连续级配；以珊瑚颗粒作为珊瑚骨料。

上述的制备钢筋珊瑚混凝土构件的珊瑚砂选择细度模数为2.3~3.0的中砂。

上述的步骤2中，珊瑚骨料预吸阻锈剂的方法为：将阻锈剂与海水混合液倒入珊瑚骨料中，并对珊瑚骨料进行翻倒，预吸5~10分钟，使之得到充分预吸。

上述的步骤3中，成型后的钢筋珊瑚混凝土构件在温度为20±3°c，相对湿度为90%的环境下养护后脱模。

上述的步骤3中，养护28d后对钢筋珊瑚混凝土构件进行暴露试验；暴露试验期间，对试验室室内的温度、湿度进行定期测定，根据测得数据随时调节温度、湿度参数，使其满足实际热带海洋环境要求，即：温度为25±2°c，相对湿度为80%。

上述的步骤4中，对钢筋珊瑚混凝土构件进行电化学测试包括下述步骤：测试前8h将待测构件浸泡在饱和ca(oh)2溶液中，采用饱和甘汞电极为参比电极，不锈钢棒为辅助电极，待测钢筋为工作电极的三电极体系，在室温条件下，采用电化学工作站对暴露时间为0、28、90和180d的构件进行线性极化电阻法测试。

上述的线性极化电阻法测试中，电位扫描范围为相对于自腐蚀电位-10mv~+10mv，扫描速度为0.1667mv/s；根据腐蚀电化学理论，钢筋的极化电阻rp根据下式确定：

式中：δe为施加的极化电位值/mv；δi为极化前后相应的电流密度变化/μa·cm^-2；rp为极化电阻/ω·cm²。

发明原理：针对珊瑚天然多孔的结构，具有“吸水返水”的特性，以预吸掺入的阻锈剂，在珊瑚混凝土结构内部形成众多分布较均匀、不同尺度的高浓度阻锈剂“储存泵池”。随着暴露时间的延长，通过“珊瑚砂”和“珊瑚”这两级“储存泵池”内阻锈剂成分的分级逐步释放，使得珊瑚混凝土中有效的阻锈成分得到补充，一定程度上增大了cl^-通过混凝土传到钢筋表面的阻力，延缓钢筋的锈蚀，从而提升了珊瑚混凝土结构的耐久性。

与传统方法相比，本发明的优点在于：

本发明提升珊瑚混凝土结构耐久性的阻锈剂掺入方法，采用预吸的方式将阻锈剂提前预吸进入珊瑚骨料中，在珊瑚混凝土结构内部形成众多分布较均匀、不同尺度的高浓度阻锈剂“储存泵池”。同时，利用珊瑚天然多孔的结构，具有“吸水返水”的特性，随着暴露时间的延长，以预吸掺入的阻锈剂，不断地由骨料向外释放，使得珊瑚混凝土中有效的阻锈成分得到补充，一定程度上增大了cl^-通过混凝土传到钢筋表面的阻力，延缓了钢筋的锈蚀。此外，本发明具有操作简单、安全快捷，效果显著，更加经济的优势。

附图说明

图1为亚硝酸钙阻锈剂的掺入方式对珊瑚混凝土中普通钢筋极化电阻的影响；

图2为氨基醇类阻锈剂的掺入方式对珊瑚混凝土中普通钢筋极化电阻的影响。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案作详细说明。

本发明的一种提升珊瑚混凝土结构耐久性的阻锈剂掺入方法，基于珊瑚天然多孔的结构，具有“吸水返水”的特性，将阻锈剂提前预吸进入珊瑚骨料中。随着暴露时间的延长，“珊瑚砂”和“珊瑚”骨料内阻锈剂成分逐步释放，使得珊瑚混凝土中有效的阻锈成分得到补充，一定程度上增大了cl^-通过混凝土传到钢筋表面的阻力，延缓钢筋的锈蚀。此外，本方法操作简单、安全快捷，效果显著，具有更加经济的优势。

实施例1

一种提升珊瑚混凝土结构耐久性的阻锈剂掺入方法，包括以下步骤：

步骤1，亚硝酸钙阻锈剂与海水的混合液制备：在室温条件下，亚硝酸钙阻锈剂与海水的质量比为1:9.2；

步骤2，将阻锈剂预吸掺入珊瑚骨料中：将混合液倒入珊瑚骨料中，并对珊瑚骨料进行翻倒，预吸5~10分钟，使之得到充分预吸；

步骤3，钢筋珊瑚混凝土构件成型及海水暴露：按照既定配合比成型同掺3%亚硝酸钙和预吸3%亚硝酸钙的c50普通钢筋珊瑚混凝土构件，拆模、养护28d后进行海水暴露0、28、90和180d；

步骤4，电化学测试：在室温条件下，采用电化学工作站进行测试，电位扫描范围为相对于自腐蚀电位-10mv~+10mv，扫描速度为0.1667mv/s，并计算得出不同暴露龄期普通钢筋的极化电阻值。

实施例2

一种提升珊瑚混凝土结构耐久性的阻锈剂掺入方法，包括以下步骤：

步骤1，氨基醇类阻锈剂与海水的混合液制备：在室温条件下，氨基醇类阻锈剂与海水的质量比为1:13.8；

步骤2，将阻锈剂预吸掺入珊瑚骨料中：将混合液倒入珊瑚骨料中，并对珊瑚骨料进行翻倒，预吸5~10分钟，使之得到充分预吸。

步骤3，钢筋珊瑚混凝土构件成型及海水暴露：按照既定配合比成型同掺2%氨基醇和预吸2%氨基醇的c50普通钢筋珊瑚混凝土构件，拆模、养护28d后进行海水暴露0、28、90和180d；

步骤4，电化学测试：在室温条件下，采用电化学工作站进行测试，电位扫描范围为相对于自腐蚀电位-10mv~+10mv，扫描速度为0.1667mv/s，并计算得出不同暴露龄期普通钢筋的极化电阻值。

以上两个实施例中，钢筋为普通钢筋，钢筋直径为1.8cm，保护层厚度为1.5cm。实施例1中，暴露时间为180d时，同掺3%亚硝酸钙和预吸3%亚硝酸钙的极化电阻比不掺阻锈剂的极化电阻分别提高了0.72、3.12倍。实施例2中，暴露时间为180d时，同掺2%氨基醇和预吸2%氨基醇的极化电阻比不掺阻锈剂的极化电阻分别提高了0.55、5.02倍，

获知不同阻锈剂掺入方式的极化电阻后，再基于现有的极化电阻表征钢筋锈蚀速率的特征值，即可检测出混凝土中钢筋的锈蚀速率。

以上图1和图2说明了实施例1~2的有效性，也表明了以预吸的方式掺加阻锈剂对提升珊瑚混凝土结构耐久性的可行性。

由上述实施例可知，本发明基于珊瑚骨料“吸水返水”的特性，将阻锈剂预吸掺入珊瑚混凝土中的方法，能显著提升珊瑚混凝土结构中钢筋的耐蚀性能。

需要进行电化学测试的试件，试件中普通钢筋的规格、型号及初始状态需要保持一致，以便得到的数据具有可比性。

以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。