CN101913841B - 混凝土抗硫酸盐侵蚀防腐剂 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种混凝土抗硫酸盐侵蚀防腐剂，其特点是：各原料组分按重量百分比含量为：超细矿粉：含量为15％～80％，为冶炼钢铁的副产品，主要组分为氧化钙、氧化硅、氧化铝，超细矿粉的比表面积≥600m2/kg；硫铝酸盐水泥熟料：含量为0％～55％，是以无水硫铝酸钙和硅酸二钙为主要成分的水泥熟料；硬石膏：含量为0％～30％。成分组成简单，工艺较为简易，防腐效果显著。
Description
技术领域
本发明属于建筑材料技术领域，涉及一种混凝土外加剂，具体说是一种混凝土抗硫酸盐侵蚀防腐剂。
背景技术
1824年，随着波特兰水泥的问世，人们开始了应用混凝土建造建筑物的历史，经历了近两百年的发展，混凝土成为当今世界上用途最广、用量最大且最为重要的建筑结构材料。随着混凝土的应用，混凝土结构的耐久性问题也随之出现。很多建筑物未达到使用年限就出现非力学性破坏，造成严重的经济损失。在混凝土构件的破坏中，硫酸盐的侵蚀是较为重要的破坏原因之一。
我国海域辽阔，海岸线绵延几千公里，大规模的建设主要集中于沿海地区。建设在滩涂及近海的建筑物处于高硫酸盐浓度环境中，受到硫酸盐侵蚀，开裂现象较为严重，容易引发更为复杂的混凝土构件破坏。另外，我国的西北地区，由于特殊的地质构造，土壤中硫酸盐类化合物含量较多。此外，由于干湿交替也会使硫酸盐类化合物经历获得水形成结合水盐类形式-脱水形成无水盐类形式的交替变化。在两者综合作用下，容易对建筑物的地基以及建筑物根部混凝土构件产生较大的侵蚀，影响混凝土构件的稳定性与安全性，对人身财产安全产生威胁。
因此，提高混凝土的抗硫酸盐侵蚀能力已经成为混凝土耐久性设计中的重要的部分之一。目前，混凝土的抗硫酸盐类侵蚀可以从以下几种方向考虑：1)设计合理的混凝土配合比及养护工艺。缺点是抗硫酸盐侵蚀效果不佳；2)使用抗硫酸盐水泥，抗硫酸盐侵蚀效果良好，但抗硫酸盐水泥生产厂家较少，货源紧缺，且运输费用较高，工程造价较高；3)在混凝土易遭硫酸盐腐蚀的区域进行涂层防护，缺点是防护成本较高，且大多涂层为有机化合物，抗紫外线和耐老化性能不佳，容易脱落从而未能达到防护目的。近年来市场上出现的混凝土防腐剂，有的成分复杂，制作工艺较复杂及使用条件苛刻，成本较高，有的只注重市场，技术性不强，未能真正解决问题。例如专利申请号为200810011874.1的中国专利公开了“一种高效环保混凝土防腐剂”，其原料由多种苯甲酸及硼酸、硅灰、碱质、乙醇胺类、活性成分等组成。苯甲酸及硼酸中包括多种形式苯甲酸，碱质中包括多种碳酸盐、氢氧化物以及硅酸钠，涉及原料品种较多，配制较为繁复。此外，该专利在制备工艺中需要将有机物预热至50℃，然后加入活性成分与碱质，混合搅拌至溶解，最后加入硅灰，其制备工艺复杂。
发明内容
本发明是针对现有技术存在的问题，提出一种混凝土抗硫酸盐侵蚀防腐剂，其成分组成简单，工艺较为简易，防腐效果显著。
本发明的目的是通过如下技术方案实现的：一种混凝土抗硫酸盐侵蚀防腐剂，其特征在于，各原料组分按重量百分比含量为：
超细矿粉：含量为15％～80％，为冶炼钢铁的副产品，主要组分为氧化钙、氧化硅、氧化铝，超细矿粉的比表面积≥600m2/kg；
硫铝酸盐水泥熟料：含量为0％～55％，是以无水硫铝酸钙和硅酸二钙为主要成分的水泥熟料；
硬石膏：含量为0％～30％。
对上述技术方案的改进：所述超细矿粉的含量为30％～65％，超细矿粉主要组份按重量份数配比为：氧化钙3～4.5份；氧化铝0.5～1.5份；氧化硅2～4.5份。
对上述技术方案的进一步改进：所述硫铝酸盐水泥熟料含量为15％～45％，比表面积≥300m2/kg。
对上述技术方案的进一步改进：所述的硬石膏含量为10％～30％，硬石膏比表面积≥300m2/kg。
本发明与现有技术相比具有如下优点和积极效果：
本发明抗硫酸盐侵蚀防腐剂可以与普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、复合硅酸盐水泥等水泥混合制备抗硫酸盐混凝土。本发明抗硫酸盐侵蚀防腐剂的原料容易获得，仅为三种原材料组成，制作工艺简单，可操作性强，磨细达到发明要求的细度并经机械混合即可投入使用。可以提高混凝土的抗硫酸盐侵蚀性能，具有显著的社会效益和经济效益。
本发明产品为无机盐类及矿物氧化物，无毒无害，对环境无不良影响。此外，本发明抗硫酸盐侵蚀防腐剂加入混凝土中可以显著改善混凝土的技术指标和经济指标，降低混凝土构件的后续维护成本，还具有较好的工作性，抗氯离子侵蚀、抗碳化性能较好，体积收缩较小，满足配制高性能混凝土的要求。
本发明抗硫酸盐侵蚀防腐剂的抗蚀系数指标达到0.85以上。本发明抗硫酸盐侵蚀防腐剂性能指标完全符合《混凝土抗硫酸盐类侵蚀防腐剂》(JC/T1011-2006)中相关的技术要求。抗硫酸盐侵蚀试验达到KS120等级。
具体实施方式
实施例一
一种混凝土抗硫酸盐侵蚀防腐剂，各组分及其重量百分比含量如下：
1)超细矿粉：80％；超细矿粉为钢铁厂冶炼钢铁的工业废物，经过加工厂磨细后制成超细矿粉成品，无需再按照氧化物形式制备。主要组分为氧化钙、氧化硅、氧化铝，超细矿粉的比表面积≥600m2/kg；超细矿粉主要组份按重量份数配比为：氧化钙3～4.5份；氧化铝0.5～1.5份；氧化硅2～4.5份。
2)硫铝酸盐水泥熟料：10％；比表面积≥300m2/kg。
3)硬石膏：10％；硬石膏比表面积≥300m2/kg。
按本实施例配比制成的混凝土抗硫酸盐侵蚀防腐剂相关性能指标如下：
凝结时间：初凝时间2h40min，终凝时间4h50min；
1)抗压强度比：7d抗压强度比99％，28d抗压强度比116％；
2)膨胀率：1d膨胀率0.08％，28d膨胀率0.10％
3)膨胀系数：1.44
4)抗蚀系数：0.85
实施例二
一种混凝土抗硫酸盐侵蚀防腐剂，各组分及其重量百分比含量如下：
1)超细矿粉：60％；超细矿粉为钢铁厂冶炼钢铁的工业废物，经过加工厂磨细后制成超细矿粉成品，无需再按照氧化物形式制备。主要组分为氧化钙、氧化硅、氧化铝，超细矿粉的比表面积≥600m2/kg；超细矿粉主要组份按重量份数配比为：氧化钙3～4.5份；氧化铝0.5～1.5份；氧化硅2～4.5份。
2)硫铝酸盐水泥熟料：20％；比表面积≥300m2/kg；
3)硬石膏：20％；硬石膏比表面积≥300m2/kg。
按本实施例配比制成的混凝土抗硫酸盐侵蚀防腐剂相关性能指标如下：
1)凝结时间：初凝时间2h15min，终凝时间4h15min；
2)抗压强度比：7d抗压强度比98％，28d抗压强度比109％；
3)膨胀率：1d膨胀率0.09％，28d膨胀率0.13％；
4)膨胀系数：1.13；
5)抗蚀系数：0.89。
实施例三
一种混凝土抗硫酸盐侵蚀防腐剂，各组分及其重量百分比含量如下：
1)超细矿粉：40％；超细矿粉为钢铁厂冶炼钢铁的工业废物，经过加工厂磨细后制成超细矿粉成品，无需再按照氧化物形式制备。主要组分为氧化钙、氧化硅、氧化铝，超细矿粉的比表面积≥600m2/kg；超细矿粉主要组份按重量份数配比为：氧化钙3～4.5份；氧化铝0.5～1.5份；氧化硅2～4.5份。
2)硫铝酸盐水泥熟料：40％；比表面积≥300m2/kg；
3)硬石膏：20％；硬石膏比表面积≥300m2/kg。
按本实施例配方制成的混凝土抗硫酸盐侵蚀防腐剂相关性能指标如下：
1)凝结时间：初凝时间1h30min，终凝时间3h；
2)抗压强度比：7d抗压强度比131％，28d抗压强度比103％；
3)膨胀率：1d膨胀率0.06％，28d膨胀率0.15％；
4)膨胀系数：1.25；
5)抗蚀系数：0.92。
实施例四
一种混凝土抗硫酸盐侵蚀防腐剂，各组分及其重量百分比含量如下：
1)超细矿粉：35％；超细矿粉为钢铁厂冶炼钢铁的工业废物，经过加工厂磨细后制成超细矿粉成品，无需再按照氧化物形式制备。主要组分为氧化钙、氧化硅、氧化铝，超细矿粉的比表面积≥600m2/kg；超细矿粉主要组份按重量份数配比为：氧化钙3～4.5份；氧化铝0.5～1.5份；氧化硅2～4.5份。
2)硫铝酸盐水泥熟料：35％；比表面积≥300m2/kg；
3)硬石膏：30％；硬石膏比表面积≥300m2/kg。
按本实施例配方制成的混凝土抗硫酸盐侵蚀防腐剂相关性能指标如下：
1)凝结时间：初凝时间1h50min，终凝时间4hmin；
2)抗压强度比：7d抗压强度比114％，28d抗压强度比102％；
3)膨胀率：1d膨胀率0.07％，28d膨胀率0.15％；
4)膨胀系数：0.98；
5)抗蚀系数：0.91。
实施例五
一种混凝土抗硫酸盐侵蚀防腐剂，各组分及其重量百分比含量如下：
1)超细矿粉：17.5％；超细矿粉为钢铁厂冶炼钢铁的工业废物，经过加工厂磨细后制成超细矿粉成品，无需再按照氧化物形式制备。主要组分为氧化钙、氧化硅、氧化铝，超细矿粉的比表面积≥600m2/kg；超细矿粉主要组份按重量份数配比为：氧化钙3～4.5份；氧化铝0.5～1.5份；氧化硅2～4.5份。
2)硫铝酸盐水泥熟料：52.5％；比表面积≥300m2/kg；
3)硬石膏：30％；硬石膏比表面积≥300m2/kg。
按本实施例配方制成的混凝土抗硫酸盐侵蚀防腐剂相关性能指标如下：
1)凝结时间：初凝时间1h10min，终凝时间3h；
2)抗压强度比：7d抗压强度比116％，28d抗压强度比108％；
3)膨胀率：1d膨胀率0.13％，28d膨胀率0.26％
4)膨胀系数：0.90
5)抗蚀系数：0.93
上述五项实施例中混凝土抗硫酸盐侵蚀防腐剂的制作方法如下：将硬石膏磨细至≥300m2/kg，然后将符合要求的三种原材料按配合比准确称量，机械混合均匀即可。
上述五项实施例都是以抗硫酸盐侵蚀防腐剂掺量10％(按水泥质量百分比计)作为试验条件，按照《混凝土抗硫酸盐侵蚀防腐剂》(JC/T1011-2006)标准中规定方法进行试验。
上述五项实施例中混凝土抗硫酸盐侵蚀防腐剂的各项指标均达到《混凝土抗硫酸盐侵蚀防腐剂》(JC/T1011-2006)中的各项指标要求。尤其是实施例五的抗蚀系数达到：0.93，大大高于标准抗蚀系数0.85，说明防腐剂抗硫酸盐侵蚀效果显著。
当然，上述说明并非是对发明的限制，本发明也并不限于上述举例，本技术领域的普通技术人员，在本发明的实质范围内作出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。
Claims (1)
1.一种混凝土抗硫酸盐侵蚀防腐剂，其特征在于，各组分及其重量百分比含量如下：
1)超细矿粉：17.5％；超细矿粉为钢铁厂冶炼钢铁的工业废物，经过加工厂磨细后制成超细矿粉成品，主要组分为氧化钙、氧化硅、氧化铝，超细矿粉的比表面积≥600m2/kg；超细矿粉主要组分按重量份数配比为：氧化钙3～4.5份；氧化铝0.5～1.5份；氧化硅2～4.5份；
2)硫铝酸盐水泥熟料：52.5％；比表面积≥300m2/kg；
3)硬石膏：30％；硬石膏比表面积≥300m2/kg。
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