CN103288415A

CN103288415A - 一种用于硫酸盐卤环境中的耐腐蚀混凝土及其制作和施工工艺

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Publication number: CN103288415A
Application number: CN2013102183356A
Authority: CN
Inventors: 刘庆伟; 于浩; 李建猛; 黄新
Original assignee: Beihang University
Current assignee: Beihang University
Priority date: 2013-06-04
Filing date: 2013-06-04
Publication date: 2013-09-11
Anticipated expiration: 2033-06-04
Also published as: CN103288415B

Abstract

本发明公开了一种用于硫酸盐卤环境中的耐腐蚀混凝土及其制作和施工工艺，所述混凝土原材料包括：轻烧氧化镁、硫酸镁、水、骨料、矿物掺合料及外加剂。通过该混凝土各组分之间以及与特定盐分种类、浓度的硫酸盐卤环境相互作用，使混凝土能够在特定盐分种类、浓度的潮湿状态或地下水位以下的硫酸盐渍土、亚硫酸盐渍土或者卤水环境中凝结硬化、产生、发展并保持强度。该种混凝土用于硫酸盐卤环境中，能够满足构筑物、构件对混凝土强度及耐久性要求。

Description

一种用于硫酸盐卤环境中的耐腐蚀混凝土及其制作和施工工艺

技术领域

本发明属于土木工程材料领域，具体地说，是一种用于硫酸盐卤环境中的耐腐蚀混凝土及其制作和施工工艺。

背景技术

我国盐湖带区域面积约有25万平方公里，主要集中在新疆盐湖区、西藏盐湖区、青海盐湖区和内蒙古盐湖区。其中硫酸盐型盐湖分布广泛，例如大柴旦、一里坪、尕斯库勒、茫崖、察尔汗盐湖别勒滩区段、东台乃吉尔、西台乃吉尔等盐湖均为硫酸盐型、硫酸镁亚型盐湖；新疆盐湖大部分为硫酸盐型盐湖，盐湖卤水矿化度多在70～200g/L，最高可达494g/L，比重在1.200～1.230之间，盐湖周围的盐渍土区域含盐量可高达46.9%。混凝土是构筑物必不可少的组成部分，但是在硫酸盐卤环境中其应用受到了很大限制，这些混凝土构筑物受硫酸盐侵蚀破坏的工程实例十分普遍。因此迫切需要能够在硫酸盐卤环境中凝结硬化、产生并长期保持强度的新型耐腐蚀混凝土材料，以满足硫酸盐卤环境中的工程需要。

发明内容

本发明为解决硫酸盐卤环境中构筑物混凝土的耐久性问题，提供了一种用于硫酸盐卤环境中的耐腐蚀混凝土及其制作和施工工艺。本发明针对特定离子组成和浓度的硫酸盐卤环境，采用轻烧氧化镁、硫酸镁、水、骨料、矿物掺合料及外加剂混合制作混凝土，通过混凝土各组分之间以及与盐卤环境中盐分的相互作用，该混凝土在硫酸盐卤环境中可以凝结硬化、产生、发展并长期保持强度。矿物掺合料包括：粉煤灰、硅灰、磨细矿渣、煅烧煤矸石粉、热处理硅藻土、石英粉、滑石粉；外加剂包括：柠檬酸和柠檬酸盐、磷酸或磷酸盐、草酸、硅酸钠、硫酸铝、乙酸、鞣酸、蔗糖、丙烯酸乳液。该混凝土可以配合增强筋使用，也可以单独使用制作在硫酸盐卤环境中使用的耐腐蚀构件和构筑物。

本发明所述的一种用于硫酸盐卤环境中的耐腐蚀混凝土的配比，根据使用地区盐渍土或卤水中盐分种类和浓度，按重量份计算，由下述组分的原料制备而成：轻烧氧化镁粉100～600份；硫酸镁10～200份；粗集料0～1500份；细集料120～1000份；水50～350份；外加剂：柠檬酸0～10份，柠檬酸盐0～10份，磷酸或磷酸盐0～5份，草酸0～5份，硅酸钠0～8份，硫酸盐0～5份，乙酸0～5份，鞣酸0～8份，蔗糖0～10份，丙烯酸乳液0～8份；矿物掺合料：粉煤灰0～40份，硅灰0～60份，磨细矿渣0～40份，煅烧煤矸石粉0～40份，热处理硅藻土0～40份，石英粉0～30份，滑石粉0～30份。所述的轻烧氧化镁中活性氧化镁的质量百分比在20%以上；所述的硫酸镁为不同等级的工业硫酸镁；所述粗、细集料按照现行混凝土规范选用；水可以使用淡水也可以使用施工现场就地取材的卤水；柠檬酸盐包括但不限于柠檬酸钠、柠檬酸铵；磷酸盐包括但不限于磷酸二氢铵、磷酸二氢钠；硫酸盐包括但不限于硫酸铝、石膏；粉煤灰的细度（0.045mm方孔筛筛余）不大于45%；硅灰、磨细矿渣、热处理硅藻土、煅烧煤矸石粉的比表面积不小于300m²/kg；石英粉细度不小于120目；滑石粉细度不小于200目；所述柠檬酸、柠檬酸盐、磷酸或磷酸盐、草酸、硅酸钠、硫酸盐、乙酸、鞣酸、蔗糖、丙烯酸乳液均为工业级。

如前所述本发明提供的一种用于硫酸盐卤环境中的耐腐蚀混凝土必须和使用环境中的盐分相互作用才能使其在潮湿的盐渍土或卤水环境中凝结硬化、产生、发展并保持强度，即硫酸盐卤环境中的特定盐分种类和浓度是混凝土产生、发展并保持强度的必备条件。本发明所述混凝土适用的硫酸盐卤环境为：

①盐渍土为含盐量5.02%～46.9%（质量百分含量）的硫酸盐渍土、亚硫酸盐渍土，盐渍土中主要离子含量的范围为：Ca²⁺：0.09～4.26%，Mg²⁺：0.07～1.54%，K⁺和Na⁺：2.35～22.05%，SO₄ ^2-：1.89～23.05%，Cl^-：0.59～4.72%，HCO₃ ^-：0.03～0.96%，CO₃ ^2-：0～0.27%。②矿化度为61.4～494g/L的卤水，卤水中主要离子矿化度范围为(g/L)：K⁺和Na⁺：26.28～143.71，Ca²⁺：0.84～28.77，Mg²⁺：2.06～42.28，Cl^-：2.81～35.92，SO₄ ^2-：29.33～242.86，HCO₃ ^-：0.08～0.26，CO₃ ^2-：0～0.2。

本发明所述的一种用于硫酸盐卤环境中的耐腐蚀混凝土，根据构筑物种类不同，其应用方法也不尽相同。在构筑物的施工中，可以是现浇混凝土构筑物或构件，也可以是预制混凝土构件；根据混凝土设计的具体要求，选择是否使用加强筋。加强筋的筋材可以使用：经过防腐处理的钢筋，包括但不限于不锈钢、树脂涂层钢筋；有色金属筋材，包括但不限于铝合金筋材；FRP筋材，包括但不限于玻璃纤维增强塑料（GFRP）筋、碳纤维增强塑料（CFRP）筋、芳纶纤维增强塑料（AFRP）筋、玄武岩纤维增强塑料（BFRP）筋；植物纤维筋材，包括但不限于竹筋、苇筋、竹丝编制的竹丝索。

本发明所述的一种用于硫酸盐卤环境中的耐腐蚀混凝土，该混凝土作为构筑物和构件的建筑材料时，其制作和施工方法为：先对施工地区盐渍土中盐分种类、浓度或者卤水的矿化度进行测定，以确保其满足上述耐腐蚀混凝土的应用条件；将轻烧氧化镁、骨料、矿物掺合料及外加剂按照配比充分混合，再向其中加入溶解有硫酸镁的水，搅拌均匀得到混凝土物料，如果外加剂包括液态材料则在加水之后再添加液态外加剂，然后按现行公知的混凝土施工工艺进行施工。如果使用本发明混凝土制作预制构件，养护龄期为7～28天，养护温度为20±2℃，养护环境的空气湿度为55～65%。

本发明的优点在于：

(1)本发明提供的耐腐蚀混凝土能够在硫酸盐卤环境中凝结硬化、发展并保持强度，适用于普通硅酸盐水泥混凝土无法使用的盐渍土和卤水环境中；

(2)本发明提供的耐腐蚀混凝土在使用中不需要再使用其它方法对混凝土进行防腐蚀保护，施工过程简单、容易操作；

(3)本发明提供的耐腐蚀混凝土制备中需要的材料成本低廉，适合大规模的工程应用。

具体实施方式

本发明提供的一种用于硫酸盐卤环境中的耐腐蚀混凝土，可以用于硫酸盐卤环境中的桩基础、公路和铁路涵洞、输电塔杆基础以及卤水池等构筑物建设。

通过轻烧氧化镁、硫酸镁、水、骨料、矿物掺合料及外加剂按照一定比例混合得到的混凝土构件无法在淡水和潮湿环境中凝结硬化、产生强度，更不能长期保持强度，即该混凝土在淡水和潮湿环境中为气硬性混凝土。因此，当构筑物建设在非盐渍土地区时，不能用该种混凝土作为基体材料。申请者研究发现：轻烧氧化镁、硫酸镁、水、骨料、矿物掺合料及外加剂按照一定的比例混合得到的混凝土，不仅能够在适当离子组成和浓度的硫酸盐卤环境中保持强度，而且能够在该硫酸盐卤环境中凝结硬化，产生、发展并保持强度，也就是说该混凝土在硫酸盐卤环境中是水硬性混凝土。因此，本发明提供的一种用于硫酸盐卤环境中的耐腐蚀混凝土能够保证构筑物在硫酸盐卤环境中的长期稳定性。该混凝土能够在特定硫酸盐卤环境中凝结硬化，产生、发展并保持强度，这是由于混凝土的材料组分之间以及与硫酸盐卤环境中特定离子之间能够相互作用，从而构成其水硬性。因此，本发明所述混凝土在不同硫酸盐卤环境中的稳定性不同，故该混凝土只能用于特定含盐量、特定盐分种类和特定矿化度的硫酸盐卤环境中。

本发明所述混凝土适用的硫酸盐卤环境为：

①盐渍土为含盐量5%～46.9%（质量百分含量）的硫酸盐渍土、亚硫酸盐渍土，盐渍土中主要离子含量的范围为：Ca²⁺：0.09～4.26%，Mg²⁺：0.07～1.54%，K⁺和Na⁺：2.35～22.05%，SO₄ ^2-：1.89～23.05%，Cl^-：0.59～4.72%，HCO₃ ^-：0.03～0.96%，CO₃ ^2-：0～0.27%。②矿化度为61.4～494g/L的卤水，卤水中主要离子矿化度范围为(g/L)：K⁺和Na⁺：26.28～143.71，Ca²⁺：0.84～28.77，Mg²⁺：2.06～42.28，Cl^-：2.81～35.92，SO₄ ^2-：29.33～242.86，HCO₃ ^-：0.08～0.26，CO₃ ^2-：0～0.2。

根据实验室研究和本发明提供的混凝土实际工程应用，得知混凝土适用的硫酸盐卤环境和原料配比的优化范围。其中，本发明提供的耐腐蚀混凝土适用的硫酸盐卤环境含盐量的最佳范围为：15.32～46.9%，卤水的矿化度最佳范围为168.6～494g/L，在其他含盐量范围的盐渍土中本发明提供的混凝土同样适用，但是混凝土的强度增长速度和增长幅度会降低。本发明提供的混凝土原料配比的优化范围为：轻烧氧化镁粉250～500份；硫酸镁35～150份；粗集料0～1000份；细集料250～750份；水120～300份；外加剂：柠檬酸0～8份，柠檬酸盐0～8份，磷酸或磷酸盐0～3份，草酸0～3份，硅酸钠0～5份，硫酸盐0～3份，乙酸0～3份，鞣酸0～5份，蔗糖0～8份，丙烯酸乳液0～5份；矿物掺合料：粉煤灰10～30份，硅灰20～40份，磨细矿渣10～30份，煅烧煤矸石粉0～30份，热处理硅藻土0～20份，石英粉0～20份，滑石粉0～20份。其他原料配比同样适用于制作本发明提供的混凝土，但是混凝土在硫酸盐卤环境中强度增长速度和增长幅度会降低。

对本发明中提供的一种用于硫酸盐卤环境中的耐腐蚀混凝土的强度进行试验，在淡水、卤水和盐渍土环境中该混凝土抗压强度如下表1所示。试验中混凝土的配比符合本发明所述混凝土配比范围，试验所用卤水、盐渍土均取自新疆达坂城盐湖地区，盐渍土和卤水中的盐分种类和浓度在本发明所述的硫酸盐卤环境中盐分种类和浓度范围内。混凝土强度测试根据《普通混凝土力学性能试验方法标准》(GB/T50081-2002)进行，混凝土试件边长为150mm的立方体，在温度20℃的干燥空气(湿度10%～20%)中养护28天后，分别浸泡在淡水、卤水和埋覆在盐渍土中。

表1混凝土在淡水、卤水和盐渍土中强度对比

时间	3天	7天	28天	90天	180天	360天
							混凝土在淡水中抗压强度(MPa)	41.2	40.8	40.2	39.5	38.9	37.7
混凝土在卤水中抗压强度(MPa)	42.6	42.9	43.4	44.2	44.7	45.0
							混凝土在盐渍土中抗压强度(MPa)	44.3	44.7	45.2	45.7	46.3	46.6

从表中数据可见，本发明提供的一种用于硫酸盐卤环境中的耐腐蚀混凝土在卤水和盐渍土中的强度明显高于在淡水中的强度，并且混凝土在卤水和盐渍土中的强度随着时间延长而小幅度增加，而在淡水中的强度越来越小。试验结果说明所述混凝土材料能够应用于硫酸盐卤环境中，并且能够保持强度稳定，同时试验得到的混凝土强度足够满足现有构筑物对混凝土强度等级的要求。

将本发明中提供的一种用于硫酸盐卤环境中的耐腐蚀混凝土按照《普通混凝土力学性能试验方法标准》(GB/T50081-2002)，制备边长为150mm的立方体试件，其硬化脱模后直接浸泡在淡水、卤水和埋覆于盐渍土中。试验中混凝土的配比符合上述混凝土配比范围，试验所用卤水、盐渍土均取自新疆达坂城盐湖地区，盐渍土和卤水中的盐分种类和浓度在本发明所述的硫酸盐卤环境中盐分种类和浓度范围内。该混凝土抗压强度如表2所示。

表2混凝土在淡水、卤水和盐渍土中强度对比

时间	3天	7天	28天	90天	180天	360天
							混凝土在淡水中抗压强度(MPa)	32.5	31.7	30.7	28.9	28.1	26.6
混凝土在卤水中抗压强度(MPa)	34.7	36.2	39.8	43.5	46.0	47.3
							混凝土在盐渍土中抗压强度(MPa)	35.1	37.5	41.5	44.7	47.4	48.5

从表中数据可见，本发明提供的一种用于硫酸盐卤环境中的耐腐蚀混凝土在卤水和盐渍土中的强度明显高于在淡水中的强度，并且脱模后立即浸泡在卤水或者埋覆于盐渍土中的混凝土会继续硬化、发展强度，最终可以保持强度的稳定，而混凝土在淡水中的强度会越来越小。试验结果说明所述混凝土材料在硫酸盐卤环境中能够硬化、发展并保持强度，同时试验得到的混凝土强度足够满足现有构筑物对混凝土强度等级的要求。

下面结合实施例对本发明提供的一种用于硫酸盐卤环境中的耐腐蚀混凝土作进一步说明，但是本发明提供的混凝土的使用范围不仅限于此。

实施例1：

某硫酸盐卤环境地区采用加筋混凝土预制桩增强地基的承载力，设计桩长8m，截面50cm×50cm，使用GFRP棒材作为混凝土筋，在预制厂进行制作。根据工程勘察报告得知，稳定水位深度：2m，盐渍土的盐含量：37.42%，主要离子的含量为：Ca²⁺：0.09%，Mg²⁺：1.54%，K⁺和Na⁺：17.08%，SO₄ ^2-：18.09%，Cl^-：0.59%，HCO₃ ^-：0.03%；卤水的矿化度为386.8g/L，卤水中主要离子矿化度范围为(g/L)：K⁺和Na⁺：150.28，Ca²⁺：0.84，Mg²⁺：42.28，Cl^-：2.81，SO₄ ^2-：190.51，HCO₃ ^-：0.08。根据盐渍土含盐量、卤水的矿化度，以及盐渍土和卤水中盐分种类和浓度，按照下述原料的重量份制备混凝土：

轻烧氧化镁粉：500份；硫酸镁：150份；粗集料：1000份；细集料：750份；水：300份；柠檬酸：8份；柠檬酸钠：8份；磷酸：3份；草酸：3份；硫酸铝：3份；鞣酸：5份；蔗糖：8份；粉煤灰：10份；硅灰：40份；磨细矿渣：10份；热处理硅藻土：20份；石英粉：20份；滑石粉20份。所述的轻烧氧化镁中活性氧化镁的质量百分比在30%（水化法自测）；所述的硫酸镁为工业硫酸镁（一等品）；所述粗、细集料按照现行混凝土规范选用；水为普通淡水；粉煤灰的细度：0.045mm方孔筛筛余为45%；硅灰的比表面积为18000m²/kg；磨细矿渣的比表面积为350m²/kg；热处理硅藻土的比表面积为15000m²/kg；石英粉细度为120目；滑石粉细度为325目；所述柠檬酸、柠檬酸钠、磷酸、草酸、硫酸铝、鞣酸、蔗糖均为工业级。

将轻烧氧化镁、骨料、柠檬酸、柠檬酸钠、磷酸、草酸、硫酸铝、鞣酸、蔗糖、粉煤灰、硅灰、磨细矿渣、热处理硅藻土、石英粉、滑石粉按照配比充分混合，再向其中加入溶解有硫酸镁的水，搅拌均匀得到耐腐蚀混凝土，使用玻璃纤维增强塑料（GFRP）筋作为混凝土的筋材，然后按照现行公知的加筋混凝土预制桩施工技术进行后续施工。

灌模成型后的构件在温度20±2℃，相对湿度55%～60%条件下养护，养护至28天龄期后拆模，形成一种用于硫酸盐卤环境中的耐腐蚀混凝土预制桩。

实施例2：

某硫酸盐渍土地区公路涵洞施工中使用本发明所述混凝土，使用不锈钢作为加筋材料。根据工程勘察报告得知，该地区盐渍土的盐含量为：15.32%，主要离子的含量为：Ca²⁺：1.27%，Mg²⁺：0.28%，K⁺和Na⁺：6.11%，SO₄ ^2-：6.49%，Cl^-：0.75%，HCO₃ ^-：0.30%，CO₃ ^2-：0.12%；根据盐渍土含盐量以及盐渍土中盐分种类和浓度，按照下述原料的重量份制备混凝土：

轻烧氧化镁粉：250份；硫酸镁：35份；粗集料：300份；细集料：250份；水：120份；柠檬酸：5份；柠檬酸钠：5份；草酸：5；硅酸钠：5份；乙酸：3份；丙烯酸乳液：5份；粉煤灰：30份；磨细矿渣：30份；煅烧煤矸石粉：30份；石英粉：30份。所述轻烧氧化镁中活性氧化镁的质量百分比在39.6%（水化法自测）；所述的硫酸镁为工业硫酸镁（合格品）；所述粗、细集料按照现行混凝土规范选用；水为普通淡水；所述粉煤灰的细度：0.045mm方孔筛筛余为20%；磨细矿渣的比表面积为350m²/kg；煅烧煤矸石粉的比表面积为350m²/kg；石英粉细度为200目；所述柠檬酸、柠檬酸钠、草酸、硅酸钠、乙酸、丙烯酸乳液均为工业级。

将轻烧氧化镁、骨料、柠檬酸、柠檬酸钠、草酸、硅酸钠、乙酸、粉煤灰、磨细矿渣、煅烧煤矸石粉、石英粉按照配比充分混合，再向其中加入溶解有硫酸镁的水，充分搅拌后再按照配比加入丙烯酸乳液，搅拌均匀得到耐腐蚀混凝土，然后按照现行公知的公路涵洞施工工艺进行后续施工。

实施例3：

某盐渍土地区修建卤水池，使用本发明所述的混凝土施工，盐渍土的盐含量：46.9%，主要离子的含量为：Ca²⁺：4.26%，Mg²⁺：1.54%，K⁺和Na⁺：22.05%，SO₄ ^2-：23.05%，Cl^-：4.72%，HCO₃ ^-：0.96%，CO₃ ^2-：0.27%；卤水的矿化度为494g/L，卤水中主要离子矿化度范围为(g/L)：K⁺和Na⁺：143.71，Ca²⁺：28.77，Mg²⁺：42.28，Cl^-：35.92，SO₄ ^2-：242.86，HCO₃ ^-：0.26，CO₃ ^2-：0.2。根据盐渍土含盐量、卤水的矿化度，以及盐渍土和卤水中盐分种类和浓度，按照下述原料的重量份制备混凝土：

轻烧氧化镁粉：600份；硫酸镁：200份；粗集料：1500份；细集料：1000份；水：350份；柠檬酸：10份；柠檬酸铵：3份；磷酸二氢铵：5份；硅酸钠：8份；乙酸：5份；鞣酸：8份；蔗糖：10份；丙烯酸乳液：8份；粉煤灰：40份；硅灰：60份；磨细矿渣：40份；煅烧煤矸石粉：40份；热处理硅藻土：40份；滑石粉：30份。所述的轻烧氧化镁中活性氧化镁的质量百分比在59%（水化法自测）；所述的硫酸镁为工业硫酸镁（优等品）；所述粗、细集料按照现行混凝土规范选用；水为施工现场卤水；粉煤灰的细度：0.045mm方孔筛筛余为12%；硅灰的比表面积为15000m²/kg；磨细矿渣的比表面积为420m²/kg；热处理硅藻土的比表面积为10000m²/kg；煅烧煤矸石粉的比表面积为300m²/kg；滑石粉细度为200目；所述柠檬酸、柠檬酸铵、磷酸二氢铵、硅酸钠、乙酸、鞣酸、蔗糖、丙烯酸乳液均为工业级。

将轻烧氧化镁、骨料、柠檬酸、柠檬酸铵、磷酸二氢铵、硅酸钠、乙酸、鞣酸、蔗糖、粉煤灰、硅灰、磨细矿渣、煅烧煤矸石粉、热处理硅藻土、滑石粉按照配比充分混合，再向其中加入溶解有硫酸镁的水，充分搅拌后再按照配比加入丙烯酸乳液，搅拌均匀得到耐腐蚀混凝土，然后按照现行公知的卤水池施工工艺进行后续施工。

实施例4：

某盐渍土地区输电线路的输电杆架基础处理，该地区稳定水位深度：1.5m，根据工程勘察报告得知该地区盐渍土的盐含量为：5.02%，主要离子的含量为：Ca²⁺：0.09%，Mg²⁺：0.07，K⁺和Na⁺：2.35%，SO₄ ^2-：1.89%，Cl^-：0.59%，HCO₃ ^-：0.03%。地下卤水的矿化度为：61.4g/L，主要离子的矿化度为(g/L)：K⁺和Na⁺：26.28，Ca²⁺：0.84，Mg²⁺：2.06，Cl^-：2.81，SO₄ ^2-：29.33，HCO₃ ^-：0.08。根据盐渍土中离子组成和浓度、卤水中主要离子的矿化度，按照下述原料的重量份制备混凝土：

轻烧氧化镁粉：100份；硫酸镁：10份；粗集料：200份；细集料：120份；水：50份；柠檬酸：3份；柠檬酸钠：10份；磷酸二氢钠：3份；硫酸钙：5份；乙酸：5份；蔗糖：5份；硅灰：20份；煅烧煤矸石粉：20份。所述轻烧氧化镁中活性氧化镁的质量百分比在48.2%（水化法自测）；所述的硫酸镁为工业硫酸镁（优等品）；所述粗、细集料按照现行混凝土规范选用；水为普通淡水；硅灰的比表面积为18000m²/kg；煅烧煤矸石粉的比表面积为420m²/kg；所述柠檬酸、柠檬酸钠、磷酸二氢钠、硫酸钙、乙酸、蔗糖均为工业级。

将轻烧氧化镁、骨料、柠檬酸、柠檬酸钠、磷酸二氢钠、硫酸钙、乙酸、蔗糖、硅灰、煅烧煤矸石粉按照配比充分混合，再向其中加入溶解有硫酸镁的水，搅拌均匀后得到耐腐蚀混凝土，然后按照现行公知的输电杆基础施工工艺进行后续施工。

实施例5：

某盐渍土地区采用加筋混凝土灌注桩增强地基的承载力，设计桩长12m，桩径80cm，使用铝合金作为加筋材料。根据工程勘察报告得知，稳定水位深度：3m，盐渍土的盐含量：25.28%，主要离子的含量为：Ca²⁺：1.26%，Mg²⁺：0.36%，K⁺和Na⁺：9.85%，SO₄ ^2-：10.92%，Cl^-：2.16%，HCO₃ ^-：0.56%，CO₃ ^2-：0.17%；卤水的矿化度为265.06g/L，卤水中主要离子矿化度范围为(g/L)：K⁺和Na⁺：82.17，Ca²⁺：16.81，Mg²⁺：22.59，Cl^-：15.17，SO₄ ^2-：128.06，HCO₃ ^-：0.16，CO₃ ^2-：0.1。根据盐渍土含盐量、卤水的矿化度，以及盐渍土和卤水中盐分种类和浓度，按照下述原料的重量份制备混凝土：

轻烧氧化镁粉：450份；硫酸镁：100份；粗集料：800份；细集料：800份；水：250份。所述的轻烧氧化镁中活性氧化镁的质量百分比在49.5%（水化法自测）；所述的硫酸镁为工业硫酸镁（一等品）；所述粗、细集料按照现行混凝土规范选用；水为普通淡水。

将轻烧氧化镁、骨料按照配比充分混合，再向其中加入溶解有硫酸镁的水，搅拌均匀得到耐腐蚀混凝土，然后按照现行公知的加筋混凝土灌注桩施工工艺进行后续施工。

实施例6：

某盐渍土地区使用本发明所述的混凝土制作混凝土砖和加筋混凝土板修建养殖池，筋材使用竹筋，卤水池底部使用竹筋混凝土铺筑，侧面使用混凝土砖砌筑。该地区盐渍土的盐含量：16.51%，主要离子的含量为：Ca²⁺：2.11，Mg²⁺：1.08%，K⁺和Na⁺：5.14%，SO₄ ^2-：5.97%，Cl^-：1.68%，HCO₃ ^-：0.41%，CO₃ ^2-：0.12%；养殖池使用的卤水的矿化度为：168.6g/L，卤水中主要离子矿化度范围为(g/L)：K⁺和Na⁺：76.25，Ca²⁺：2.31，Mg²⁺：5.74，Cl^-：6.92，SO₄ ^2-：77.13，HCO₃ ^-：0.17，CO₃ ^2-：0.08。

根据盐渍土中离子组成和浓度、卤水中主要离子的矿化度，按照下述原料的重量份制备混凝土：

轻烧氧化镁粉：350份；硫酸镁：80份；粗集料：500份；细集料：400份；水：180份；磷酸5份；乙酸：3份；鞣酸：5份；蔗糖：10份；粉煤灰：10份；磨细矿渣：10份；煅烧煤矸石粉：20份。所述的轻烧氧化镁中活性氧化镁的质量百分比为20%（水化法自测）；所述的硫酸镁为工业硫酸镁（优等品）；所述粗、细集料按照现行混凝土规范选用；水为普通淡水；所述粉煤灰的细度：0.045mm方孔筛筛余为20%；磨细矿渣、煅烧煤矸石粉的比表面积为350m²/kg；所述磷酸、乙酸、鞣酸、蔗糖均为工业级。

施工中使用的水泥砂浆按照下述原料的重量份制备：

轻烧氧化镁粉：350份；硫酸镁：80份；细集料：400份；水：180份。所述的轻烧氧化镁中活性氧化镁的质量百分比为20%（水化法自测）；所述的硫酸镁为工业硫酸镁（优等品）；所述细集料按照现行混凝土规范选用；水为普通淡水。

将轻烧氧化镁、骨料、磷酸、乙酸、鞣酸、蔗糖、粉煤灰、磨细矿渣、煅烧煤矸石粉按照配比充分混合，再向其中加入溶解有硫酸镁的水，搅拌均匀得到耐腐蚀混凝土。将轻烧氧化镁、细集料按照配比充分混合，再向其中加入溶解有硫酸镁的水，搅拌均匀得到水泥砂浆。然后按照现行公知的混凝土砖、加筋混凝土板施工工艺进行后续施工。

混凝土砖和加筋混凝土板的养护条件为：温度20±2℃；相对湿度60%～65%；养护龄期为7天。

Claims

1.一种用于硫酸盐卤环境中的耐腐蚀混凝土，其特征在于：通过所述混凝土各组分之间及其与特定盐分种类和浓度的硫酸盐卤环境相互作用，能够保证混凝土在该环境中凝结硬化、产生、发展并保持强度。所述硫酸盐卤环境包括：①盐渍土为含盐量5.02%～46.9%（质量百分含量）的硫酸盐渍土、亚硫酸盐渍土，盐渍土中主要离子含量的范围为：Ca²⁺：0.09～4.26%，Mg²⁺：0.07～1.54%，K⁺和Na⁺：2.35～22.05%，SO₄ ^2-：1.89～23.05%，Cl^-：0.59～4.72%，HCO₃ ^-：0.03～0.96%，CO₃ ^2-：0～0.27%。②矿化度为61.4～494g/L的卤水，卤水中主要离子矿化度范围为(g/L)：K⁺和Na⁺：26.28～143.71，Ca²⁺：0.84～28.77，Mg²⁺：2.06～42.28，Cl^-：2.81～35.92，SO₄ ^2-：29.33～242.86，HCO₃ ^-：0.08～0.26，CO₃ ^2-：0～0.2。所述混凝土按重量份由下述组分的原料制备而成：轻烧氧化镁粉100～600份；硫酸镁10～200份；粗集料0～1500份；细集料120～1000份；水50～350份；外加剂：柠檬酸0～10份，柠檬酸盐0～10份，磷酸或磷酸盐0～5份，草酸0～5份，硅酸钠0～8份，硫酸盐0～5份，乙酸0～5份，鞣酸0～8份，蔗糖0～10份，丙烯酸乳液0～8份；矿物掺合料：粉煤灰0～40份，硅灰0～60份，磨细矿渣0～40份，煅烧煤矸石粉0～40份，热处理硅藻土0～40份，石英粉0～30份，滑石粉0～30份。

2.根据权利要求1所述的一种用于硫酸盐卤环境中的耐腐蚀混凝土，其特征在于：所述轻烧氧化镁中活性氧化镁的质量百分比在20%以上；所述硫酸镁为不同等级的工业硫酸镁。

3.根据权利要求1所述的一种用于硫酸盐卤环境中的耐腐蚀混凝土，其特征在于：所述粗、细集料按照现行混凝土规范选用；所述矿物掺合料的技术要求为：粉煤灰的细度（0.045mm方孔筛筛余）不大于45%；硅灰、磨细矿渣、热处理硅藻土、煅烧煤矸石粉的比表面积不小于300m²/kg；石英粉细度不小于120目；滑石粉细度不小于200目；所述外加剂：柠檬酸、柠檬酸盐、磷酸或磷酸盐、草酸、硅酸钠、硫酸盐、乙酸、鞣酸、蔗糖、丙烯酸乳液均为工业级。

4.根据权利要求1所述的一种用于硫酸盐卤环境中的耐腐蚀混凝土，其特征在于：所述水可以使用淡水也可以使用施工现场就地取材的卤水。

5.根据权利要求1所述的一种用于硫酸盐卤环境中的耐腐蚀混凝土，其特征在于：所述柠檬酸盐包括但不限于柠檬酸钠、柠檬酸铵；所述磷酸盐包括但不限于磷酸二氢铵、磷酸二氢钠；所述硫酸盐包括但不限于硫酸铝、石膏。

6.根据权利要求1所述的一种用于硫酸盐卤环境中的耐腐蚀混凝土，其特征在于：所述混凝土根据设计要求用于制备加筋混凝土预制构件、加筋混凝土现浇构筑物或构件、素混凝土现浇构筑物或构件、素混凝土预制构件。

7.根据权利要求6所述的一种用于硫酸盐卤环境中的耐腐蚀混凝土，其特征在于：所述的加筋混凝土预制构件和加筋混凝土现浇构筑物或构件采用的筋材为：经过防腐处理的钢筋，包括但不限于不锈钢、树脂涂层钢筋；有色金属筋材，包括但不限于铝合金筋材；FRP筋材包括但不限于玻璃纤维增强塑料筋、碳纤维增强塑料筋、芳纶纤维增强塑料筋、玄武岩纤维增强塑料筋；植物纤维筋材：包括但不限于竹筋、竹丝索、苇筋。

8.一种用于硫酸盐卤环境中的耐腐蚀混凝土及其制作和施工工艺，其特征在于：先对施工地区盐渍土中的盐分种类、浓度和卤水的矿化度进行测量，以确保其满足硫酸盐卤环境中的耐腐蚀混凝土应用条件，即：①盐渍土为含盐量5.02%～46.9%（质量百分含量）的硫酸盐卤环境、亚硫酸盐卤环境，盐渍土中主要离子含量的范围为：Ca²⁺：0.09～4.26%，Mg²⁺：0.07～1.54%，K⁺和Na⁺：2.35～22.05%，SO₄ ^2-：1.89～23.05%，Cl^-：0.59～4.72%，HCO₃ ^-：0.03～0.96%，CO₃ ^2-：0～0.27%。②矿化度为61.4～494g/L卤水，卤水中主要离子矿化度范围为(g/L)：K⁺和Na⁺：26.28～143.71，Ca²⁺：0.84～28.77，Mg²⁺：2.06～42.28，Cl^-：2.81～35.92，SO₄ ^2-：29.33～242.86，HCO₃ ^-：0.08～0.26，CO₃ ^2-：0～0.2。混凝土按重量份由下述组分的原料制备而成：轻烧氧化镁粉100～600份；硫酸镁10～200份；粗集料0～1500份；细集料120～1000份；水50～350份；外加剂：柠檬酸0～10份，柠檬酸盐0～10份，磷酸或磷酸盐0～5份，草酸0～5份，硅酸钠0～8份，硫酸盐0～5份，乙酸0～5份，鞣酸0～8份，蔗糖0～10份，丙烯酸乳液0～8份；矿物掺合料：粉煤灰0～40份，硅灰0～60份，磨细矿渣0～40份，煅烧煤矸石粉0～40份，热处理硅藻土0～40份，石英粉0～30份，滑石粉0～30份。

将轻烧氧化镁、骨料、矿物掺合料及外加剂按照配比充分混合，再向其中加入溶解有硫酸镁的水，搅拌均匀得到混凝土物料，如果外加剂包括液态材料则在加水之后再添加液态外加剂搅拌均匀，然后按现行公知的混凝土施工工艺进行施工。

9.根据权利要求8所述的制备及施工方法，其特征在于：预制混凝土构件的养护龄期为7～28天；养护条件：温度为20±2℃，空气湿度为55～65%。