可抗硫酸盐侵蚀的混凝土的制作方法

本技术涉及混凝土的领域，更具体地说，它涉及可抗硫酸盐侵蚀的混凝土。

背景技术：

1、混凝土通常是以水泥作胶凝材料，砂、石作集料，与水通过含外加剂和掺合料按一定比例配合，经搅拌而得的水泥混凝土，它具有易成型、能耗低、耐久性好、价格便宜以及与钢材结合可制成各种承重结构的优点，是现代工程结构的主要材料，此时，混凝土的耐久性，就直接关系着混凝土结构的使用寿命。

2、混凝土硫酸盐侵蚀是危害巨大的一种侵蚀破坏，也是影响混凝土耐久性的重要因素之一。如我国西北有大面积的盐渍土地、沿海地区的海水中富含大量的硫酸盐等。混凝土长期埋在地下与盐渍土壤和海水接触，会受到来自盐渍土壤和海水中腐蚀介质硫酸盐的破坏，严重危害混凝土使用寿命，给建筑物结构带来安全隐患。因此，研发抗硫酸盐混凝土具有很大的实用价值。

技术实现思路

1、为了能够抵抗硫酸盐对混凝土的腐蚀，本技术提供一种可抗硫酸盐侵蚀的混凝土。

2、第一方面，本技术提供一种可抗硫酸盐侵蚀的混凝土，采用如下的技术方案：可抗硫酸盐侵蚀的混凝土，其特征在于，包括如下重量份的原料：

3、水泥250-300份；

4、粉煤灰40-60份；

5、矿渣粉50-70份；

6、砂子600-700份

7、碎石800-850份；

8、水220-250份；

9、外加剂6-8份；

10、改性碳纳米管40-80份；

11、堵管纤维40-60份；

12、所述改性碳纳米管由在碳纳米管内壁上依次涂覆氧化金属层和可溶性的硫酸盐吸附层得到；所述堵管纤维用于对改性碳纳米管的端口进行封堵。

13、通过采用上述技术方案，通过适量的粉煤灰和矿渣取代一部分水泥，从而减少水泥的用量，保证混凝土性能的同时，能够减少硫酸根离子与水泥中的硅酸盐发生物理化学作用，从而减少因硫酸根离子与硅酸盐反应而引起的膨胀性化学腐蚀。

14、通过添加改性碳纳米管，改性碳纳米管内的硫酸盐吸附层经过渗透的海水长期浸泡后，可溶性的硫酸盐吸附层溶解脱落，脱落的吸附层能够将渗透进混凝土的硫酸根离子吸附至改性碳纳米管内，同时硫酸盐吸附层脱落后将氧化金属层暴露出来，然后吸附至改性碳纳米管内的硫酸根离子和氧化金属层反应，从而产生硫酸盐结晶，并附着于改性碳纳米管内壁上，从而实现对硫酸根离子的固定，避免硫酸根离子向混凝土内部迁移扩散；当形成硫酸盐结晶后，随之时间的推移，改性碳纳米管内的硫酸盐结晶自由生长，从而使改性碳纳米管内壁形成凹凸不平的壁面，凹凸不平的壁面对后形成的硫酸盐结晶具有加固作用，一方面是提高后形成的硫酸盐结晶与壁面的结合力，另一方面凹凸不平的壁面能够阻碍从碳纳米管上脱离的硫酸盐结晶向改性碳纳米管外迁移，从而避免硫酸根离子向混凝土内部迁移扩散。

15、通过加入堵管纤维，堵管纤维能够减小混凝土内的拉应力，从而达到组织混凝土裂缝的产生和发展的效果；加入的堵管纤维乱向分布于改性碳纳米管的端口处，位于改性碳纳米管端口处的堵管纤维不会影响硫酸根离子向改性碳纳米管内部游离，但是当硫酸根离子与氧化金属层形成硫酸盐结晶后，位于改性碳纳米管的端口处的堵管纤维能够避免硫酸盐结晶从改性碳纳米管内脱落并迁移至改性碳纳米管外，能够实现对改性碳纳米管端口的封堵，从而进一步加强对硫酸根离子的固定效果。

16、本技术的混凝土通过改性纳米管对硫酸根离子进行吸附和固定，然后通过堵管纤维实现进一步对硫酸根离子加固，有效避免了硫酸根离子容易向混凝土内部迁移的问题，从而降低硫酸根离子对混凝土的侵蚀，进而提高混凝土的耐久性。

17、可选的，所述氧化金属层包括氧化锆层、氧化镍层和氧化钛层中的任意一种。

18、通过采用上述技术方案，采用上述的氧化金属层能够分别与硫酸根离子形成硫酸锆、硫酸镍和硫酸钛，上述的三种硫酸盐晶体具有较快的生长速度，因而能实现快速对硫酸根离子的固定，从而能够减少硫酸根离子在混凝土体系内的存留时间，进而减少硫酸根离子对混凝土的侵蚀。

19、可选的，所述硫酸盐吸附层为壳聚糖层。

20、通过采用上述技术方案，壳聚糖层经过渗透进入混凝土内部的海水浸泡后发生水解后形成大量的壳聚糖大分子，由于壳聚糖大分子中含有大量活泼的羟基和氨基，因此对硫酸根离子具有较强的吸附作用和迁移引导效果，从而有利于充分将硫酸根离子吸附至改性碳纳米管内。

21、可选的，所述堵管纤维包括聚丙烯纤维和聚酰胺纤维中的任意一种。

22、通过采用上述技术方案，聚丙烯纤维和聚酰胺纤维端部的有机基团与改性碳纳米管的石墨具有较好的结合力，从而有利于使堵管纤维聚集在改性碳纳米管的端口处，进而有利于实现对改性碳纳米管端口进行封堵的效果。

23、可选的，所述改性碳纳米管采用包括如下步骤的制备方法得到：

24、s1：将无水乙醇与质量浓度为32-35％的过氧化氢水溶液按1:1质量比混合得到处理液，将氧化金属粉末加入处理液中得到无水乙醇-过氧化氢-氧化金属物混合液，将碳纳米管加入无水乙醇-过氧化氢-氧化金属物混合液中，然后进行超声、离心、干燥处理，然后分离出预支碳纳米管；

25、s2：将s1得到的预支碳纳米管浸泡于壳聚糖水溶液中，经过磁力搅拌、离心、干燥处理后得到改性碳纳米管。

26、通过采用上述技术方案，上述方法制备得到的改性碳纳米管内壁上的氧化金属层和硫酸盐吸附层厚度均匀，通过离心处理后能够使氧化金属层和硫酸盐吸附层稳定附着在改性碳纳米管的内壁上，从而有效提高了改性碳纳米管的结构稳定性，有利于防止混凝土制备过程中氧化金属层和硫酸盐吸附层脱落。

27、可选的，所述氧化金属层的厚度为3-5纳米，所述硫酸盐吸附层的厚度为1-2纳米。

28、通过采用上述技术方案，将硫酸盐吸附层的厚度选择在1-2纳米有利于使硫酸盐吸附层与海水后快速溶解，从而快速将海水中的硫酸根离子吸附至改性碳纳米管内，并且有利于将氧化金属层暴露出来，将氧化金属层的厚度选择在3-5纳米有利于使氧化金属层长期发挥其对硫酸根离子的固定作用，从而能够使混凝土保持长效的耐硫酸盐腐蚀性。

29、可选的，s1中氧化金属粉末与处理液的质量比为1：(3-5)。

30、通过采用上述技术方案，上述比例的氧化金属粉末与处理液有利于使氧化金属粉末均匀分散于处理液内，从而形成成分均匀的无水乙醇-过氧化氢-氧化金属物混合液，进而有利于在碳纳米管内壁上形成成分稳定的氧化金属层。

31、第二方面，本技术提供一种可抗硫酸盐侵蚀的混凝土的制备方法的制备方法，采用如下的技术方案：

32、一种可抗硫酸盐侵蚀的混凝土的制备方法的制备方法，包括如下的制备步骤：

33、步骤一：将水泥、粉煤灰、矿渣粉、砂子、碎石和改性碳纳米管混合，搅拌60-90s得到干拌预混物；

34、步骤一：将水、外加剂、堵管纤维和干拌预混物混合，搅拌2-3min得到可抗硫酸盐侵蚀的混凝土。

35、通过采用上述技术方案，制备可抗硫酸盐侵蚀的混凝土的工艺简单，操作方便，制备得到的混凝土工作性能符合施工要求，并且混凝土不易被硫酸盐侵蚀，具有较好的耐腐蚀性和耐久性。

36、综上所述，本技术具有以下有益效果：

37、1、由于本技术采用改性碳纳米管和堵管纤维，通过改性纳米管对硫酸根离子进行吸附和固定，然后通过堵管纤维实现进一步对硫酸根离子加固，有效避免了硫酸根离子容易向混凝土内部迁移的问题，从而降低硫酸根离子对混凝土的侵蚀，进而提高混凝土的耐久性。

38、2、本技术中优选采用氧化锆层、氧化镍层和氧化钛层作为氧化金属层，由于上述的三种硫酸盐晶体具有较快的生长速度，因而能实现快速对硫酸根离子的固定，从而能够减少硫酸根离子在混凝土体系内的存留时间，进而减少硫酸根离子对混凝土的侵蚀。

39、3、本技术采用聚丙烯纤维或聚酰胺纤维作为堵管纤维，聚丙烯纤维和聚酰胺纤维端部的有机基团与改性碳纳米管的石墨具有较好的结合力，从而有利于使堵管纤维聚集在改性碳纳米管的端口处，进而有利于实现对改性碳纳米管端口进行封堵的效果，从而避免硫酸盐结晶从改性碳纳米管内脱落并迁移至改性碳纳米管外，进一步加强对硫酸根离子的固定效果。