CN101781100A - 一种混凝土抗侵蚀剂及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种混凝土抗侵蚀剂及其制备方法和应用，所述的抗侵蚀剂包括以下组分及含量(重量份)为：原状超细粉煤灰微珠100；减水剂5-9；膨胀剂30-80；引气剂0.075-0.3；填充剂25-75；缓凝剂0.37-1.25。与现有技术相比，本发明产品利用了一种原状超细粉煤灰微珠，性能优良，生产工艺简单，使用方便，适用性强，应用效果非常突出，采用本发明产品配制的混凝土，其抗硫酸盐侵蚀能力可提高5-8倍，抗氯离子渗透能力可提高3倍以上，在混凝土结构使用环境不变情况下，可提高混凝土结构使用寿命3-4倍。
Description
技术领域
本发明涉及建筑材料，尤其涉及一种混凝土抗侵蚀剂及其制备方法和应用。
背景技术
混凝土的化学侵蚀包括酸、碱、盐侵蚀，碳化以及碱集料反应等，混凝土遭受化学侵蚀后，其力学性能大幅下降，更易引起膨胀开裂、结构疏松、钢筋锈蚀等现象，导致整个钢筋混凝土结构崩溃，结构物失效，这不仅影响混凝土结构物的安全性，而且造成极大的经济损失和资源浪费。长期以来，人们采用各种措施解决混凝土的抗侵蚀问题，如采用增加水泥用量、改善集料级配、掺加减水剂等，但收效有限，且成本增加较多。
过去几年，人们也采用大量掺加粉煤灰、矿渣粉来弥补混凝土的某些缺陷，但由于大掺量粉煤灰、矿渣粉混凝土普遍存在早期强度低、易开裂等问题，在工程应用中遇到很大的阻力，且我国有些地区尚难有优质的粉煤灰和矿渣粉资源。
混凝土膨胀剂研制成功后，人们开始普遍采用单掺膨胀剂或膨胀剂与减水剂复合掺加的措施来改善混凝土的抗渗性和密实度，但由于过分依赖于膨胀剂的膨胀性和填充性，此类措施实用性并不强。
我国华北大部分地区为盐碱地，硫酸盐对混凝土侵蚀相当严重，而近来我国钢筋混凝土结构日益增多，沿海、近海、海水中工程量日益加大，因此，必须开发一种价格合理、掺量较低、性能优异的混凝土抗侵蚀剂，方便工程应用。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种集减水、保持流动性损失、增密、防水、抗侵蚀、预防碱集料反应于一体的混凝土抗侵蚀剂及其制备方法和应用。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种混凝土抗侵蚀剂，其特征在于，该抗侵蚀剂包括以下组分及含量(重量份)为：
原状超细粉煤灰微珠 100；
减水剂 5-9；
膨胀剂 30-80；
引气剂 0.075-0.3；
填充剂 25-75；
缓凝剂 0.37-1.25。
所述的原状超细粉煤灰微珠选自煤粉燃烧炉中排出的、烧失量为0.5％以下、平均粒径为2.5微米的球形粉状副产品。
所述的减水剂选自木质素磺酸盐减水剂，其硫酸钠为1.5wt％-4.0wt％；所述的膨胀剂选自硫铝酸盐膨胀剂；所述的填充剂包括凝聚硅灰，该凝聚硅灰的平均粒径为0.1微米，其中SiO2含量为85wt％-96wt％。
所述的减水剂的含量(重量份)优选6-8；所述的膨胀剂的含量(重量份)优选40-70；所述的填充剂的含量(重量份)优选25-50。
所述的引气剂包括十二烷基硫酸钠和十二烷基苯磺酸钠，二者的含量(重量份)分别为0.025-0.2和0.05-0.1。
所述的十二烷基硫酸钠和十二烷基苯磺酸钠的含量(重量份)分别优选0.03-0.10和0.07-0.09。
所述的缓凝剂包括柠檬酸三钠和葡萄糖酸钠，二者的含量(重量份)分别为0.25-0.75和0.12-0.5。
所述的柠檬酸三钠和葡萄糖酸钠的含量(重量份)分别优选0.3-0.6和0.2-0.4。
一种混凝土抗侵蚀剂的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
(1)按照以下组分及含量(重量份)备料：
原状超细粉煤灰微珠 100
减水剂 5-9
膨胀剂 30-80
引气剂 0.075-0.3
填充剂 25-75
缓凝剂 0.37-1.25；
(2)将原状超细粉煤灰微珠和减水剂投入干粉混合器进行机械混合2-5min；
(3)依次投入膨胀剂、引气剂、填充剂、缓凝剂，混合均匀，得到混凝土抗侵蚀剂。
一种混凝土抗侵蚀剂的应用，其特征在于，该应用包括将所述的混凝土抗侵蚀剂掺入水泥或胶凝材料中用作抗侵蚀剂，其掺入量为水泥或胶凝材料总量的0.1～10.0wt％。
本发明中，原状超细粉煤灰微珠是一种在煤粉燃烧炉中排出的、烧失量仅为0.5％以下、平均粒径为2.5微米的球形粉状副产品。原状超细粉煤灰微珠具有一定的减水作用，它与木质素磺酸盐减水剂一起，可以大幅度改善混凝土的工作性，而且由于原状超细粉煤灰微珠在排出过程中受急冷作用，其组成中含量较高的SiO2、Al2O3全部呈玻璃态，活性比普通的粉煤灰高，具有很强的二次火山灰效应，对混凝土的早期和后期强度都有很大贡献。更重要的是，原状超细粉煤灰微珠平均粒径为2.5微米，可以比较容易地填充在平均粒径为25微米的水泥颗粒堆积后形成的空隙内，加之其水化产物为低钙水化硅酸钙，对致密混凝土结构、降低大孔隙率、细化孔隙和体积的稳定起到关键作用。同时，原状超细粉煤灰微珠的掺入为混凝土补充了一定量的活性Al2O3，这对于混凝土的抗硫酸盐侵蚀、抗氯离子侵蚀和抗碳化均十分有利。
木质素磺酸盐减水剂是常用的普通型减水剂，硫酸钠含量小于7％。在混凝土中掺加木质素磺酸盐减水剂，可以使混凝土保持相同坍落度情况下，用水量减少12％左右，而木质素磺酸盐减水剂与原状超细粉煤微珠共同存在的情况下，可起到叠加的减水作用，使用水量减少20％以上，达到高效减水剂的减水效率。
硫铝酸盐膨胀剂的作用是参与水泥的水化过程，产生一定量的膨胀性水化产物，在混凝土强度增长的过程中，使混凝土产生一定的体积膨胀(0.3％-0.4％)，补偿混凝土由于干燥失水所导致的收缩，增加混凝土的体积稳定性，防止收缩裂缝，提高混凝土的抗裂防水性。
十二烷基硫酸钠和十二烷基苯磺酸钠都为引气剂组分，它们的作用是使混凝土拌合过程中引入大量均匀稳定、封闭细小的微气泡，有效改善混凝土的和易性，减少泌水，并改善硬化混凝土的孔结构，帮助孔缝内水结冰时冰晶压的卸载和过冷水的迁移，大幅度提高混凝土的抗冻融循环次数。此外，掺加这两种引气组分的混凝土，其折压比比普通混凝土提高约20％，提高了混凝土的韧性和抗裂性。
凝聚硅灰的平均粒径为0.1微米，其作用是填充于水泥颗粒和原状超细粉煤灰微珠相互堆积填充后的更细小空隙，进一步优化浆体中粉体的堆积结构。硅灰中SiO2含量高达85％以上，其参与水泥水化反应过程，形成大量水化硅酸钙，填充毛细管，阻塞毛细管渗水通道，大幅度改善混凝土的抗渗性和抗化学侵蚀性。
柠檬酸三钠和葡萄糖酸钠均为缓凝组分，它们有效地延缓水泥初始水化，降低了水泥颗粒对木质素磺酸减水剂和引气组分的吸附作用，有助于木质素磺酸盐减水剂及十二烷基硫酸钠和十二烷基苯磺酸钠两种引气组分的作用发挥，也十分有助于混凝土坍落度的经时保持性。本发明中同时采用柠檬酸三钠和葡萄糖酸钠两种缓凝组分的目的在于增强本发明产品与水泥的适应性，满足国内不同地区、不同品质水泥混凝土的需求。
本发明抗侵蚀剂是在掺量为5％-10％(占水泥或胶凝材料质量百分比)情况下，能集减水、保持流动性损失、增密、防水、抗侵蚀、预防碱集料反应于一体，同时可赋予混凝土良好的抗冻融循环性能，不仅适合南方地区使用，而且也适合于北方寒冷地区使用。
此外，本发明既可用于商品预拌混凝土，又可用于现场搅拌混凝土，既可用于陆上混凝土，又非常适于水下混凝土。
与现有技术相比，本发明产品利用了一种原状超细粉煤灰微珠，性能优良，生产工艺简单，使用方便，适用性强，应用效果非常突出，采用本发明产品配制的混凝土，其抗硫酸盐侵蚀能力可提高5-8倍，抗氯离子渗透能力可提高3倍以上，在混凝土结构使用环境不变情况下，可提高混凝土结构使用寿命3-4倍。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
一种混凝土抗侵蚀剂(该混凝土抗侵蚀剂为基于原状超细粉煤灰微珠的混凝土抗侵蚀剂)的制备方法，该方法包括以下步骤：
(1)按照以下组分及含量(Kg)备料：
原状超细粉煤灰微珠 100
木质素磺酸盐减水剂 6
硫铝酸盐膨胀剂 45
十二烷基硫酸钠 0.03
十二烷基苯磺酸钠 0.08
凝聚硅灰 25
柠檬酸三钠 0.3
葡萄糖酸钠 0.2
(2)将原状超细粉煤灰微珠和减水剂投入干粉混合器进行机械混合2-5min；
(3)依次投入膨胀剂、引气剂、填充剂、缓凝剂，混合均匀，总的机械混合时间为5-7min，得到混凝土抗侵蚀剂。
掺加占水泥重量10％的该混凝土抗侵蚀剂，可以使混凝土减水率达22％，泌水率比为0，混凝土3天、7天和28天抗压强度比分别为164％、147％和135％，混凝土渗透高度比为32％，吸水率比为35％，6hCl-电通量由1800C降为680C，混凝土经饱和硫酸钠溶液浸-烘50次后，强度损失率仅为2％，混凝土经300次冻融循环后强度损失率为0，重量损失率为0。
实施例2
一种混凝土抗侵蚀剂(该混凝土抗侵蚀剂为基于原状超细粉煤灰微珠的混凝土抗侵蚀剂)的制备方法，该方法包括以下步骤：
(1)按照以下组分及含量(Kg)备料：
原状超细粉煤灰微珠 100
木质素磺酸盐减水剂 8
硫铝酸盐膨胀剂 70
十二烷基硫酸钠 0.04
十二烷基苯磺酸钠 0.08
凝聚硅灰 50
柠檬酸三钠 0.6
葡萄糖酸钠 0.4
(2)将原状超细粉煤灰微珠和减水剂投入干粉混合器进行机械混合2-5min；
(3)依次投入膨胀剂、引气剂、填充剂、缓凝剂，混合均匀，总的机械混合时间为5-7min，得到混凝土抗侵蚀剂。
掺加占水泥重量8％的混凝土抗侵蚀剂，可以使混凝土减水率达20％，泌水率比为0，混凝土坍落度1h损失率为3.0％，2h损失率为6.0％，混凝土3天、7天和28天抗压强度比分别为210％、170％和143％，混凝土渗透高度比为27％，吸水率比为20％，6hCl-电通量由1800C降为520C，混凝土经饱和硫酸钠溶液浸-烘50次后，强度损失率仅为1.2％，混凝土经300次冻融循环后强度损失率为0，重量损失率为0。
实施例3
一种混凝土抗侵蚀剂(该混凝土抗侵蚀剂为基于原状超细粉煤灰微珠的混凝土抗侵蚀剂)的制备方法，该方法包括以下步骤：
(1)按照以下组分及含量(Kg)备料：
原状超细粉煤灰微珠 100
木质素磺酸盐减水剂 7
硫铝酸盐膨胀剂 60
十二烷基硫酸钠 0.04
十二烷基苯磺酸钠 0.09
凝聚硅灰 40
柠檬酸三钠 0.4
葡萄糖酸钠 0.2
(2)将原状超细粉煤灰微珠和减水剂投入干粉混合器进行机械混合2-5min；
(3)依次投入膨胀剂、引气剂、填充剂、缓凝剂，混合均匀，总的机械混合时间为5-7min，得到混凝土抗侵蚀剂。
掺加占水泥重量6％的混凝土抗侵蚀剂，可以使混凝土减水率达16％，泌水率比为0，混凝土坍落度1h损失率为5.0％，2h损失率为15.0％，混凝土3天、7天和28天抗压强度比分别为160％、145％和140％，混凝土渗透高度比为31％，吸水率比为27％，6hCl-电通量由1800C降为720C，混凝土经饱和硫酸钠溶液浸-烘50次后，强度损失率仅为2.1％，混凝土经300次冻融循环后强度损失率为0，重量损失率为0。
实施例4
一种混凝土抗侵蚀剂(该混凝土抗侵蚀剂为基于原状超细粉煤灰微珠的混凝土抗侵蚀剂)的制备方法，该方法包括以下步骤：
(1)按照以下组分及含量(Kg)备料：
原状超细粉煤灰微珠 100
木质素磺酸盐减水剂 5
硫铝酸盐膨胀剂 30
十二烷基硫酸钠 0.1
十二烷基苯磺酸钠 0.05
凝聚硅灰 75
柠檬酸三钠 0.25
葡萄糖酸钠 0.12
(2)将原状超细粉煤灰微珠和减水剂投入干粉混合器进行机械混合2-5min；
(3)依次投入膨胀剂、引气剂、填充剂、缓凝剂，混合均匀，总的机械混合时间为5-7min，得到混凝土抗侵蚀剂。
掺加占水泥重量4％的混凝土抗侵蚀剂，可有效提高混凝土工作性能。
实施例5
一种混凝土抗侵蚀剂(该混凝土抗侵蚀剂为基于原状超细粉煤灰微珠的混凝土抗侵蚀剂)的制备方法，该方法包括以下步骤：
(1)按照以下组分及含量(Kg)备料：
原状超细粉煤灰微珠 100
木质素磺酸盐减水剂 9
硫铝酸盐膨胀剂 80
十二烷基硫酸钠 0.2
十二烷基苯磺酸钠 0.1
凝聚硅灰 60
柠檬酸三钠 0.75
葡萄糖酸钠 0.5
(2)将原状超细粉煤灰微珠和减水剂投入干粉混合器进行机械混合2-5min；
(3)依次投入膨胀剂、引气剂、填充剂、缓凝剂，混合均匀，总的机械混合时间为5-7min，得到混凝土抗侵蚀剂。
掺加占水泥重量2％的混凝土抗侵蚀剂，可有效提高混凝土工作性能。
上述各实施例中，所述的原状超细粉煤灰微珠选自煤粉燃烧炉中排出的、烧失量为0.5％以下、平均粒径为2.5微米的球形粉状副产品；所述的减水剂选自木质素磺酸盐减水剂，其硫酸钠为1.5wt％-4.0wt％(如1.5wt％、2.0wt％、2.5wt％、3.0wt％、3.5wt％、4.0wt％等)；所述的膨胀剂选自硫铝酸盐膨胀剂；所述的填充剂包括凝聚硅灰，该凝聚硅灰的平均粒径为0.1微米，其中SiO2含量为85wt％-96wt％(如85wt％、88wt％、90wt％、93wt％、96wt％等)。
Claims (10)
1.一种混凝土抗侵蚀剂，其特征在于，该抗侵蚀剂包括以下组分及含量(重量份)为：
原状超细粉煤灰微珠 100；
减水剂 5-9；
膨胀剂 30-80；
引气剂 0.075-0.3；
填充剂 25-75；
缓凝剂 0.37-1.25。
2.根据权利要求1所述的混凝土抗侵蚀剂，其特征在于，所述的原状超细粉煤灰微珠选自煤粉燃烧炉中排出的、烧失量为0.5％以下、平均粒径为2.5微米的球形粉状副产品。
3.根据权利要求1所述的混凝土抗侵蚀剂，其特征在于，所述的减水剂选自木质素磺酸盐减水剂，其硫酸钠为1.5wt％-4.0wt％；所述的膨胀剂选自硫铝酸盐膨胀剂；所述的填充剂包括凝聚硅灰，该凝聚硅灰的平均粒径为0.1微米，其中SiO2含量为85wt％-96wt％。
4.根据权利要求1或3所述的混凝土抗侵蚀剂，其特征在于，所述的减水剂的含量(重量份)优选6-8；所述的膨胀剂的含量(重量份)优选40-70；所述的填充剂的含量(重量份)优选25-50。
5.根据权利要求1所述的混凝土抗侵蚀剂，其特征在于，所述的引气剂包括十二烷基硫酸钠和十二烷基苯磺酸钠，二者的含量(重量份)分别为0.025-0.2和0.05-0.1。
6.根据权利要求5所述的混凝土抗侵蚀剂，其特征在于，所述的十二烷基硫酸钠和十二烷基苯磺酸钠的含量(重量份)分别优选0.03-0.10和0.07-0.09。
7.根据权利要求1所述的混凝土抗侵蚀剂，其特征在于，所述的缓凝剂包括柠檬酸三钠和葡萄糖酸钠，二者的含量(重量份)分别为0.25-0.75和0.12-0.5。
8.根据权利要求7所述的混凝土抗侵蚀剂，其特征在于，所述的柠檬酸三钠和葡萄糖酸钠的含量(重量份)分别优选0.3-0.6和0.2-0.4。
9.一种如权利要求1所述的混凝土抗侵蚀剂的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
(1)按照以下组分及含量(重量份)备料：
原状超细粉煤灰微珠 100
减水剂 5-9
膨胀剂 30-80
引气剂 0.075-0.3
填充剂 25-75
缓凝剂 0.37-1.25；
(2)将原状超细粉煤灰微珠和减水剂投入干粉混合器进行机械混合2-5min；
(3)依次投入膨胀剂、引气剂、填充剂、缓凝剂，混合均匀，得到混凝土抗侵蚀剂。
10.一种如权利要求1所述的混凝土抗侵蚀剂的应用，其特征在于，该应用包括将所述的混凝土抗侵蚀剂掺入水泥或胶凝材料中用作抗侵蚀剂，其掺入量为水泥或胶凝材料总量的0.1～10.0wt％。
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