一种高耐蚀性混凝土及其制备方法与流程

本技术涉及混凝土，尤其是涉及一种高耐蚀性混凝土及其制备方法。

背景技术：

1、水泥混凝土是当今世界上建筑工程中使用量最大、适用范围最广的土木工程材料，且因其原料易得、成本低、操作简便、耐久性好等优良性能，被广泛应用于工业建筑、民用建筑、交通、市政、水利等建设工程。

2、混凝土是多组分的复杂体系，其性能与各胶凝材料的水化反应有较大关系。当前，在水泥混凝土材料中硫酸盐侵蚀是影响混凝土耐久性的主要因素之一。硫酸盐侵蚀会导致遭受侵蚀破坏的混凝土出现膨胀、开裂甚至于后期剥落，直至结构发生解体，严重影响水泥混凝土材料结构物的使用寿命。为此，开发了抗硫酸盐水泥，采用抗硫酸盐水泥制备得到具有抗硫酸盐侵蚀性能的耐腐蚀性水泥混凝土材料。但是，目前所开发的耐腐蚀性水泥混凝土材料可在低盐碱场景应用，但是依旧无法满足市场当前对水泥混凝土的高耐腐性能的要求。

3、为此，申请人提供了一种高耐蚀性混凝土及其制备方法，以满足当前对水泥混凝土的高耐腐性能的要求，提升水泥混凝土材料的使用寿命和制件质量。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，本技术提供了一种高耐蚀性混凝土及其制备方法。

2、第一方面，本技术提供的高耐蚀性混凝土，是通过以下方案得以实现的：

3、一种高耐蚀性混凝土主要是由以下重量份的原料制成：60-70份的硫铝酸盐水泥、30-40份的普通硅酸盐水泥、35-45份的掺合料、80-120份的粗骨料、160-240份的细骨料、10-15份的增韧纤维、35-50份的水、1.8-3.2份的聚羧酸减水剂、0.8-1.5份的碳酸锂盐、1-3份的膨胀早强熟料；

4、所述的掺合料主要是由耐蚀多孔无机粉料搭配矿渣、粉煤灰、硅灰、石膏粉、钢渣中的至少一种；

5、所述的粗骨料的粒度为5～12mm；所述的粗骨料主要是由多孔隙x型沸石搭配人工岩碎石、天然岩碎石中的至少一种；

6、所述的细骨料包括天然砂、人工砂、玻纤粉、石英粉中的至少一种；

7、所述的增韧纤维的长度控制在3.0-68mm；

8、所述的增韧纤维主要是由氧化锆纤维搭配金属丝、玻纤、碳纤中的一种。

9、本技术中的混凝土具有良好的抗腐蚀性能，具有较为持久的使用寿命。

10、本技术中采用耐蚀多孔无机粉料搭配矿渣、粉煤灰、硅灰、石膏粉、钢渣中的至少一种形成掺合料与硫铝酸盐水泥、普通硅酸盐水泥形成的胶凝体系具有相对更好的耐硫酸盐侵蚀性能。本技术中耐蚀多孔无机粉料和多孔隙x型沸石自身具有良好的耐腐性可保证整体的耐侵蚀性能，且耐蚀多孔无机粉料和多孔隙x型沸石可进行离子交换，降低体系中ca2+的含量进而减少钙矾石、碳硫硅钙石的生产概率，提升整体的耐侵蚀性能。此外，本技术中也加入了稍许碳酸锂盐用于改善前期1-3d浇筑混凝土块的耐腐蚀性能，可更好适应复杂的浇筑环境。本技术中由氧化锆纤维搭配金属丝、玻纤、碳纤中的一种形成的增韧纤维即保证了产品混凝土材料的抗压抗折性能而且也保证其具有良好的耐腐蚀性。

11、优选的，所述耐蚀多孔无机粉料的粒度在0.5-5μm之间；所述耐蚀多孔无机粉料是由沸石粉、高岭土、氮化硅和阳离子交换树脂粉制成；所述耐蚀多孔无机粉料的制备方法如下：按质量比4:3:2:1称取沸石粉、高岭土、氮化硅和阳离子交换树脂粉，混合均匀后加入ph＝7.5-8.0的碳酸钠水溶液混合均匀呈假塑状泥浆，混合粉体与碳酸钠水溶液的质量比为(20-50):1，将假塑状泥浆捏成2.0-5.0mm颗粒，将所得颗粒置于180-200℃下进行焙烧膨化，压力为1.0-1.2mpa、焙烧时间为1.0-4.0h，焙烧结束后自然冷却至室温，产物研磨得到粒度在0.5-5μm之间的耐蚀多孔无机粉料。

12、本技术中制备的耐蚀多孔无机粉料可进行离子交换，降低体系中ca2+的含量进而减少钙矾石、碳硫硅钙石的生产概率，提升整体的耐侵蚀性能，且耐蚀多孔无机粉料的空隙较大，后期随着硫酸盐侵蚀加剧，而形成的钙矾石、碳硫硅钙石可填充于耐蚀多孔无机粉料的空隙，进一步提升整体的耐硫酸盐侵蚀性能，提升本技术整体的使用寿命和制件使用质量稳定性能。

13、优选的，所述的掺合料是由耐蚀多孔无机粉料、300-800目的矿渣、800-2000目的粉煤灰、325-800目的石膏粉组成；所述耐蚀多孔无机粉料占掺合料总质量的40-60％，所述的325-800目的石膏粉占掺合料总质量5-8％，所述的800-2000目粉煤灰占掺合料总质量的15-25％，余量为300-800目的矿渣。

14、通过采用上述技术方案形成的掺合料，可提升所制备的混凝土材料的致密度，不仅可改善所制备的混凝土材料的力学强度，而且可改善整体的耐硫酸盐侵蚀性，此外，还可调控耐蚀多孔无机粉料、800-2000目的矿渣、800-2000目的粉煤灰、325-800目的石膏粉的配比，保证所制备的混凝土材料质量的同时降低整体的生产成本，便于推向市场应用。

15、优选的，所述的粗骨料是由多孔隙x型沸石、高铝玄武岩碎石组成；所述高铝玄武岩碎石为高铝玄武岩碎石集料，所述高铝玄武岩碎石集料中粒径在5-6mm之间的高铝玄武岩碎石占高铝玄武岩碎石集料总质量的30-40％；粒径在6-8mm之间的高铝玄武岩碎石占高铝玄武岩碎石集料总质量的20-30％；粒径在8-10mm之间的高铝玄武岩碎石占高铝玄武岩碎石集料总质量的20-30％，余量为粒径在10-12mm之间的高铝玄武岩碎石。

16、所配制的高铝玄武岩碎石集料可提升所制备的混凝土材料的致密度，不仅可改善所制备的混凝土材料的力学强度，而且可改善整体的耐硫酸盐侵蚀性，即通过采用上述技术方案形成的粗骨料可保证本技术力学性能同时改善整体的耐硫酸盐侵蚀性。

17、优选的，所述高铝玄武岩碎石集料中的高铝玄武岩碎石表面形成有ppc/phbv复合膜；所述ppc/phbv复合膜中ppc/phbv的质量比为40:60；所述ppc/phbv复合膜中分别由3-6wt的碳酸氢钠粉末；所述碳酸氢钠粉末的粒径在0.2-3.0um；所述的多孔隙x型沸石中包括多孔隙x型沸石集料、表面改性x型沸石；所述多孔隙x型沸石集料的粒径分布与高铝玄武岩碎石集料的粒径分布相同；

18、所述多孔隙x型沸石集料、表面改性x型沸石的质量比为(6-8):(2-4)；

19、所述表面改性x型沸石的制备方法如下：将5-6g/l的氯化铁的水溶液加入x型沸石中，其中氯化铁中铁含量与x型沸石的质量比为1:50，混合均匀后所得溶液需要在100khz的超声环境下超声分散30-60min，再将所得混合溶液于100-160r/min搅拌12-16h；然后将得到的混合溶液升温至100℃，高温挥发，蒸干溶剂得到固体料；然后将所得固体料置于在3-5vt％氢气/空气混合气氛中，以1-2℃/min升温至180-200℃，保温1-2h，以2-4℃/min升温至380-400℃，保温2-4h，置换为惰性气体后以4-6℃/min升温至560-600℃，保温2-4h，开炉冷却到室温，即得表面改性x型沸石。

20、通过采用上述技术方案形成的多孔隙x型沸石集料可保证所制备的混凝土材料的致密度，改善所制备的混凝土材料的力学强度同时提升整体的耐硫酸盐侵蚀性，即通过采用上述技术方案形成的粗骨料可保证本技术力学性能同时改善整体的耐硫酸盐侵蚀性。

21、此外上述粗骨料中的含有表面改性x型沸石，其不仅可改善所制备的混凝土材料的耐硫酸盐侵蚀性，且可改善整体的抗菌防藻性能，降低制件表面出现生物腐蚀的概率，进一步提升本技术的耐侵蚀性能，有效延长整体的使用寿命。

22、优选的，所述细骨料是由天然砂和玻纤粉组成；

23、所述天然砂为ios标准黄砂；

24、所述玻纤粉为玻纤粉集料；

25、所述玻纤粉集料中粒径在2.6um以下的筛出料占玻纤粉集料总质量的8-12％，粒径在2.6-10um的筛出料占玻纤粉集料总质量的20-30％；粒径在10-25um的筛出料占玻纤粉集料总质量的20-30％；粒径在25-45um的筛出料占玻纤粉集料总质量的10-20％；余量为粒径在45-120um的筛出料。

26、通过采用上述技术方案形成的细骨料可有效填补体系间隙，有效增强所制备的混凝土材料的致密度，改善所制备的混凝土材料的力学强度同时提升整体的耐硫酸盐侵蚀性。

27、优选的，高耐蚀性混凝土配方中还包括10-15份的水性沥青乳液，所述水性沥青乳液是由包括以下重量份的原料制备而成：5-20份90#沥青乳液、5-10份110#沥青乳液、5-10份水性氟硅改性环氧树脂乳液、0.5-2份抗老剂、0.3-0.8份固化剂、0.5-2份羟乙基纤维素；所述抗老剂是由抗氧化剂和抗紫外线剂组成；所述固化剂是由异佛尔酮二异氰酸酯和2,2-双(4-氨基环己基)六氟丙烷组成。

28、通过采用上述技术方案形成的混凝土材料具有更好的耐侵蚀性能。

29、优选的，所述水性氟硅改性环氧树脂乳液中含有35-52wt％的氟硅改性环氧树脂；所述的氟硅改性环氧树脂的制备方法如下：s1，高耐腐蚀型环氧树脂的制备：全氟己基乙基氯代丙烯酸酯、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷以摩尔比1:(1-1.05)反应生产氟硅中间体，所得氟硅中间体与双酚a环氧树脂开环反应制得氟硅改性双酚a环氧树脂；s2，称取60-80份的氟硅改性双酚a环氧树脂、20-40份的聚丁二烯环氧树脂，10-20份的乳化剂、90-185份的去离子水，高速乳化剪切制得水性氟硅改性环氧树脂乳液。

30、本技术中水性氟硅改性环氧树脂乳液的制备方法相对简单，生产工艺参数相对可控，产品质量稳定性较好，便于实现工业批量化制造，降低生产成本。

31、优选的，所述聚羧酸减水剂是由碳六减水剂聚醚大单体dpeg、丙烯酸、丙烯酸羟乙酯、双羟基乙烯基硅油、2-甲基-4-三氟甲基噻唑-5-羧酸、引发剂、ph值调节剂、去离子水制备而成；所述聚羧酸减水剂的制备方法如下：底料的制备：碳六减水剂聚醚大单体dpeg、引发剂、去离子水混合均匀得底料；a料的配制：将丙烯酸、2-甲基-4-三氟甲基噻唑-5-羧酸去离子水混合均匀制得；b料的配制：将丙烯酸羟乙酯、去离子水水混合均匀制得；c料的配制：将双羟基乙烯基硅油和去离子水水混合均匀制得；然后向底料中同时滴加a料、b料和c料，滴加时间2-3h，反应结束后静置熟化60-80min进行共聚反应，共聚反应结束后滴加ph值调节剂，调整ph值至6.8～7.2，得成品聚羧酸减水剂；

32、所述碳六减水剂聚醚大单体dpeg、丙烯酸、丙烯酸羟乙酯、双羟基乙烯基硅油、2-甲基-4-三氟甲基噻唑-5-羧酸的摩尔比控制为100:25:20:(4-12):(3-8)。

33、本技术中的聚羧酸减水剂的制备方法相对简单，生产工艺参数相对可控，产品质量稳定性较好，便于实现工业批量化制造，降低生产成本。

34、且本技术中所制备的聚羧酸减水剂可在碱性环境中水解释放羧基，维持减水剂分子在水泥颗粒表面的吸附，避免颗粒聚集，减小水化过程中坍落度损失，保证整体的力学性能，同时聚羧酸减水剂中引入酯基基团，不仅减水性能较好而且同时具有良好分散保持性，可进一步提高混凝土材料的应用性能，延长泵送混凝土的时间。此外，本技术聚羧酸减水剂中引入氟元素和硅氧烷结构，不仅调控其与混凝土组合物的相容性，而且进一步可改善所制备混凝土材料整体耐化学腐蚀性和耐候性能，拓展了其应用范围，市场前景相对更好。

35、第二方面，本技术提供的一种高耐蚀性混凝土的制备方法，是通过以下技术方案得以实现的：

36、一种高耐蚀性混凝土的制备方法，包括以下步骤：将计量准确细骨料、粗骨料、硫铝酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、掺合料、水以120-16rpm混合均匀后，再将增韧纤维等量分成三次维持在120-16rpm转速下加入，加入间隔为300-400s，当增韧纤维加入完成后，再将计量准确的聚羧酸减水剂、碳酸锂盐加入，以120-16rpm搅拌均匀，即可制得高耐蚀性混凝土浆料。

37、本技术的制备方法相对简单，操作难度低，便于实现工业化生产制造。

38、综上所述，本技术具有以下优点：

39、1、本技术中的混凝土具有良好的抗腐蚀性能且兼具有较优良好的力学性能，具有较为持久的使用寿命，拓展了其应用范围，市场前景相对更好。

40、2、本技术的制备方法相对简单，操作难度较低，便于实现工业化制造。