一种高强耐蚀混凝土及其预制构件的制备方法与流程

本发明涉及建筑材料领域，具体地说是涉及一种高强耐蚀混凝土及其预制构件的制备方法。
背景技术：
：随着我国大规模的基础设施的建设，尤其是沿海地区快速发展导致工程设施建设日趋增多。现阶段，大量混凝土预制构件的发明不仅提高了建筑质量与速率，又实现了对当地生态环境的保护，成为了绿色建筑的重要组成部分，受到了政府与企业的青睐。但目前的普通混凝土预制构件有强度不高，自重大以及不耐腐蚀等缺点，阻碍了它大范围地推广。虽然目前采取了很多措施来改善这种种问题，比如：通过在混凝土预制构件中埋设钢筋骨架，来解决混凝土预制构件强度低的问题，但却在另一方面造成了其自重的增大，且大幅度提高了成本，所以急需一种新型高强耐蚀混凝土预制构件来改善目前的现状，推进这个新兴行业的进一步发展。技术实现要素：为解决上述问题，本发明提出一种高强耐蚀混凝土及其预制构件的制备方法，高强耐蚀混凝土及其预制构件的强度高，力学性能好，具备优良的耐腐蚀性。技术方案：本发明提出一种高强耐蚀混凝土，包括以下重量份的原料：水泥55～65份，硅灰17份，玻璃微珠18份，矿渣微粉20份，精氨琥珀酸二钠1～5份，磷石膏8份，淡化海砂100～120份，防锈钢纤维25份，聚羧酸减淡化海水剂3份，淡化海水15～20份。进一步，所述硅灰为超细二氧化硅微粉。进一步，所述淡化海砂通过筛分得到粒径小于5mm的海砂，再进行进一步的净化处理，使得含泥量小于1.0％，云母含量小于1.0％。进一步，所述防锈钢纤维的直径为0.1～0.3毫米，长度为10～15毫米。一种高强耐蚀混凝土预制构件的制备方法，包括以下步骤：s1、拼装模具，并对模具进行清洁处理，保证其表面干净光滑，再对模具进行浇筑油漆并确认模具拼接处平整紧固；所述的模具为锯齿形状的pvc管；s2、将水泥55～65份，硅灰17份，玻璃微珠18份，矿渣微粉20份，精氨琥珀酸二钠1～5份和淡化海砂100～120份加入到强制式搅拌机中搅拌均匀，再加入磷石膏8份，聚羧酸减淡化海水剂3份和淡化海水15～20份搅拌，最后加入防锈钢纤维25份搅拌均匀至规定塌陷度，得到所述高强耐蚀混凝土料；s3、将数根钢筋穿过模具，作为纵向受力筋，且钢筋外围用frp箍筋进行捆扎，最后将高强耐蚀混凝土料浇入模具中，进行密实处理并刮平表面；s4、对高强耐蚀混凝土料进行一定条件的蒸汽养护，待混凝土固结成型后拆除模具；s5、对高强耐蚀混凝土表面进行清洁、打磨以及防淡化海水处理，之后进行切割，获得混凝土预制构件半成品；s6、采用箱梁蒸汽法，将混凝土预制构件半成品置于45℃的箱梁内养护24h，其中升温和降温速度不得超过10℃/h，蒸汽养护结束后进行洒淡化海水养护3d。有益效果：一、硅灰和矿渣微粉能有效固结氯离子，实现了阻锈的功能，且能填充海砂和水泥之间的空隙，使混凝土主体的结构更加密实；二、精氨琥珀酸二钠能够在钢筋表面形成一层吸附膜并能有效降低自由氯离子浓度和扩散速度，可以使钢筋的电蚀电位有不同程度的正移，有效地阻止了钢筋的电化学腐蚀，且其能填充混凝土产生的毛细孔，有效地阻止了有害物质的侵入；三、箱梁蒸汽养护使混凝土快速达到预定的力学及工作性且聚羧酸减淡化海水剂能实现高效碱淡化海水能力，使得混凝土构件更加密实，提高了力学性能和阻锈能力；四、磷石膏是混凝土膨胀剂，能有效改善混凝土由于冷缩或者干缩所导致的开裂问题，且使得混凝土构件更加密实，减少了空隙；五、钢纤维的加入也能进一步提高混凝土的力学性能；六、锯齿形状的混凝土构件在承受纵向荷载时应力得以释放，提高了承载能力；七、海砂和海水的利用使得本发明能在沿海地区广泛地被使用，且可减少钢筋的使用，进一步减轻了构件重量与造价，满足了各种基础设施施工的要求。附图说明图1为本发明的高强耐蚀混凝土预制构件的正截面示意图；图2为本发明的正方形高强耐蚀混凝土预制构件的截面示意图；图3为本发明的圆形高强耐蚀混凝土预制构件的截面示意图。图中：1-模具；2-高强耐蚀混凝土料；3-钢筋；4-frp箍筋。具体实施方式本发明提出一种高强耐蚀混凝土，包括以下重量份的原料：水泥55～65份，硅灰17份，玻璃微珠18份，矿渣微粉20份，精氨琥珀酸二钠1～5份，磷石膏8份，淡化海砂100～120份，防锈钢纤维25份，聚羧酸减淡化海水剂3份，淡化海水15～20份。所述硅灰为超细二氧化硅微粉。所述淡化海砂通过筛分得到粒径小于5mm的海砂，再进行进一步的净化处理，使得含泥量小于1.0％，云母含量小于1.0％。所述防锈钢纤维的直径为0.1～0.3毫米，长度为10～15毫米。所述精氨琥珀酸二钠可由动物肝脏提取而成，是环境友好型阻锈剂，绿色环保，能有效降低自由氯离子的浓度和扩散速度，有效地减缓了钢筋的腐蚀。一种如图1所示的高强耐蚀混凝土预制构件的制备方法，包括以下步骤：s1、拼装模具1，并对模具1进行清洁处理，保证其表面干净光滑，再对模具1进行浇筑油漆并确认模具拼接处平整紧固；所述的模具1为锯齿形状的pvc管，锯齿形状的混凝土构件在承受纵向荷载时应力得以释放，因此其承载能力是普通混凝土的2倍左右，且能节约混凝土用量，降低成本；pvc材料有较好的抗拉、抗压、抗弯和耐腐蚀能力，能有效地保护混凝土成型过程中受到腐蚀，且能有效改善混凝土的延性。s2、将水泥55～65份，硅灰17份，玻璃微珠18份，矿渣微粉20份，精氨琥珀酸二钠1～5份和淡化海砂100～120份加入到强制式搅拌机中搅拌均匀，再加入磷石膏8份，聚羧酸减淡化海水剂3份和淡化海水15～20份搅拌，最后加入防锈钢纤维25份搅拌均匀至规定塌陷度，得到所述高强耐蚀混凝土料2。s3、将数根钢筋3穿过模具1，作为纵向受力筋，且钢筋外围用frp箍筋4进行捆扎，最后将高强耐蚀混凝土料2浇入模具中，进行密实处理并刮平表面；所述frp箍筋4质量轻、抗拉强度高、材料粘结力强，且在氯离子中有良好的耐久性。s4、对高强耐蚀混凝土料2进行一定条件的蒸汽养护，待混凝土固结成型后拆除模具1。s5、对高强耐蚀混凝土表面进行清洁、打磨以及防淡化海水处理，之后进行切割，获得混凝土预制构件半成品。s6、采用箱梁蒸汽法，将混凝土预制构件半成品置于45℃的箱梁内养护24h，其中升温和降温速度不得超过10℃/h，蒸汽养护结束后进行洒淡化海水养护3d。如图2、3所示，本发明的高强耐蚀混凝土预制构件截面可做成正方形、圆形或者其它适合各种建筑所需的形状。本发明对混凝土预制构件的力学性能及其耐腐蚀性的试验方法如下：凝土预制构件抗压强度、抗折强度以及轴心抗压强度试验根据《普通混凝土力学性能试验方法标准》(gb/t50081-2002)进行。混凝土预制构件28天室内加速碳化深度试验根据《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》(gb/t50082-2009)进行，加速碳化试验co2浓度为(20±3)％，温度为(20±2)℃，湿度为(70±5)％，试验进行28天后将碳化后的构件沿碳化发展方向从中间切开，切除所得构件的部分刮去截断面上残存的粉末，随即喷上浓度为1％的酚酞酒精溶液(含20％的蒸馏水)，30秒后按原先刻划的测量点用钢板尺分别量出各测量点的碳化深度。混凝土预制构件抗渗性能等级的试验研究参照国家标准《普通混凝土长期性能和耐久性试验方法》(gbj82-85)测试混凝土的抗渗等级，试验采用6个标准混凝土构件，从0.1mpa开始施加水压，每隔8h水压增加0.1mpa，直至6个构件中有3个被压力水穿透或加压至3.1mpa时停止试验，记录水压并计算抗渗等级。为测定混凝土预制构件的氯离子扩散系数，需将构件放入到抽真空(-0.08mpa)的rcm型混凝土氯离子扩散系数测定仪装置内抽真空(把混凝土内部的空气抽出)，四小时后注入4mol/l的nacl溶液，继续抽2小时后取出，将构件装入到测定装置的电极内，进入自动测试系统，取两次测试的平均值为最后的结果。钢筋混凝土预制构件的快速腐蚀试验方法为将构件放在人工模拟海水干湿交替的快速腐蚀环境中，浸泡溶液为6％的氯化钠溶液，烘烤温度为60℃，浸泡盐水和烘干交替循环，实验三次后测定钢筋锈蚀后的失重率。钢筋混凝土预制构件的变温冻融循环试验采用液氮作为冻结原材料，将构件放置于带有保温层的容器中，加上保温盖，留出一小空洞加入液氮，每次冻结加入液一定量的液氮，整个冻结过程在15到20分钟内完成，之后构件再在90℃烘箱中烘干30分钟，再放置于室内2小时融化，构件完成一个冻融循环需约3小时，200次冻融循环后测定构件的质量损失率。实施例一高强耐蚀混凝土料包括以下重量份的原料：水泥60份、硅灰17份、玻璃微珠18份、矿渣微粉20份、精氨琥珀酸二钠3份、磷石膏8份，淡化海砂120份、防锈钢纤维25份、聚羧酸减淡化海水剂3份、淡化海水20份。按上述混凝土预制构件的制备方法，取上述重量份的原料制备成混凝土的预制构件，按照上述试验方法进行试验，其力学性能及其耐腐蚀性测试数据如下：实验内容实验数据结果抗压强度193mpa抗折强度26mpa轴心抗压强度140mpa28天室内加速碳化深度1.1mm抗渗性能等级p10氯离子扩散系数2.96×10-9cm2/s快速腐蚀3次后钢筋锈蚀失重率0.03％200次变温冻融循环试验质量损失率0.3％实施例二高强耐蚀混凝土料包括以下重量份的原料：水泥60份、硅灰17份、玻璃微珠18份、矿渣微粉20份、精氨琥珀酸二钠1份、磷石膏8份，淡化海砂120份、防锈钢纤维25份、聚羧酸减淡化海水剂3份、淡化海水20份。按上述混凝土预制构件的制备方法，取上述重量份的原料制备成混凝土的预制构件，按照上述试验方法进行试验，其力学性能及其耐腐蚀性测试数据如下：实验内容实验数据结果抗压强度191mpa抗折强度26mpa轴心抗压强度134mpa28天室内加速碳化深度1.5mm抗渗性能等级p10氯离子扩散系数4.19×10-9cm2/s快速腐蚀3次后钢筋锈蚀失重率0.10％200次变温冻融循环试验质量损失率0.6％实施例三高强耐蚀混凝土料包括以下重量份的原料：水泥60份、硅灰17份、玻璃微珠18份、矿渣微粉20份、精氨琥珀酸二钠5份、磷石膏8份，淡化海砂120份、防锈钢纤维25份、聚羧酸减淡化海水剂3份、淡化海水20份。按上述混凝土预制构件的制备方法，取上述重量份的原料制备成混凝土的预制构件，按照上述试验方法进行试验，其力学性能及其耐腐蚀性测试数据如下：实验内容实验数据结果抗压强度183mpa抗折强度27mpa轴心抗压强度135mpa28天室内加速碳化深度0.8mm抗渗性能等级p10氯离子扩散系数1.51×10-9cm2/s快速腐蚀3次后钢筋锈蚀失重率0.02％200次变温冻融循环试验质量损失率0.3％实施例四高强耐蚀混凝土料包括以下重量份的原料：水泥55份、硅灰17份、玻璃微珠18份、矿渣微粉20份、精氨琥珀酸二钠3份、磷石膏8份，淡化海砂120份、防锈钢纤维25份、聚羧酸减淡化海水剂3份、淡化海水20份。按上述混凝土预制构件的制备方法，取上述重量份的原料制备成混凝土的预制构件，按照上述试验方法进行试验，其力学性能及其耐腐蚀性测试数据如下：实验内容实验数据结果抗压强度169mpa抗折强度23mpa轴心抗压强度118mpa28天室内加速碳化深度1.4mm抗渗性能等级p8氯离子扩散系数2.99×10-9cm2/s快速腐蚀3次后钢筋锈蚀失重率0.04％200次变温冻融循环试验质量损失率0.4％实施例五高强耐蚀混凝土料包括以下重量份的原料：水泥65份、硅灰17份、玻璃微珠18份、矿渣微粉20份、精氨琥珀酸二钠3份、磷石膏8份，淡化海砂120份、防锈钢纤维25份、聚羧酸减淡化海水剂3份、淡化海水20份。按上述混凝土预制构件的制备方法，取上述重量份的原料制备成混凝土的预制构件，按照上述试验方法进行试验，其力学性能及其耐腐蚀性测试数据如下：实施例六高强耐蚀混凝土料包括以下重量份的原料：水泥60份、硅灰17份、玻璃微珠18份、矿渣微粉20份、精氨琥珀酸二钠3份、磷石膏8份，淡化海砂100份、防锈钢纤维25份、聚羧酸减淡化海水剂3份、淡化海水20份。按上述混凝土预制构件的制备方法，取上述重量份的原料制备成混凝土的预制构件，按照上述试验方法进行试验，其力学性能及其耐腐蚀性测试数据如下：实验内容实验数据结果抗压强度179mpa抗折强度26mpa轴心抗压强度130mpa28天室内加速碳化深度1.2mm抗渗性能等级p10氯离子扩散系数2.65×10-9cm2/s快速腐蚀3次后钢筋锈蚀失重率0.04％200次变温冻融循环试验质量损失率0.4％实施例七高强耐蚀混凝土料包括以下重量份的原料：水泥60份、硅灰17份、玻璃微珠18份、矿渣微粉20份、精氨琥珀酸二钠3份、磷石膏8份，淡化海砂120份、防锈钢纤维25份、聚羧酸减淡化海水剂3份、淡化海水15份。按上述混凝土预制构件的制备方法，取上述重量份的原料制备成混凝土的预制构件，按照上述试验方法进行试验，其力学性能及其耐腐蚀性测试数据如下：由上述实施例的测试数据可知，本发明的高强耐蚀混凝土预制构件的力学性能优异且耐蚀性很好，适合推广使用。本发明具备上述技术效果的原因在于：一、硅灰和矿渣微粉能有效固结氯离子，实现了阻锈的功能，且能填充海砂和水泥之间的空隙，使混凝土主体的结构更加密实。二、精氨琥珀酸二钠能够在钢筋表面形成一层吸附膜并能有效降低自由氯离子浓度和扩散速度，可以使钢筋的电蚀电位有不同程度的正移，有效地阻止了钢筋的电化学腐蚀，且其能填充混凝土产生的毛细孔，有效地阻止了有害物质的侵入。由实施例1-3可见，其余组分不变，仅改变精氨琥珀酸二钠的占比，精氨琥珀酸二钠为3份时，氯离子扩散系数是2.96×10-9cm2/s；精氨琥珀酸二钠为1份时，氯离子扩散系数是4.19×10-9cm2/s；精氨琥珀酸二钠为5份时，氯离子扩散系数是1.51×10-9cm2/s。由此可见，精氨琥珀酸二钠能有效降低自由氯离子浓度和扩散速度。三、箱梁蒸汽养护使混凝土快速达到预定的力学及工作性且聚羧酸减淡化海水剂能实现高效碱淡化海水能力，使得混凝土构件更加密实，提高了力学性能和阻锈能力。四、磷石膏是混凝土膨胀剂，能有效改善混凝土由于冷缩或者干缩所导致的开裂问题，且使得混凝土构件更加密实，减少了空隙。五、钢纤维的加入也能进一步提高混凝土的力学性能。六、锯齿形状的混凝土构件在承受纵向荷载时应力得以释放，提高了承载能力。另一方面海砂和海水的利用使得本发明能在沿海地区广泛地被使用，且可减少钢筋的使用，进一步减轻了构件重量与造价，满足了各种基础设施施工的要求。当前第1页12