CN107056187B - 一种地下污染环境施工用混凝土 - Google Patents

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Abstract

本发明属建筑施工材料技术领域，为解决现有混凝土防腐、抗裂、防水性能为一体的效果较差，不能针对污染环境下的地质产生有效的抵抗性，会对混凝土和钢筋产生腐蚀，影响钢筋混凝土耐久性的问题，提供一种地下污染环境施工用混凝土，由普通硅酸盐水泥、二氧化硅、碳酸钙、氧化钙、氧化铝、氧化铁、氧化镁、硫酸酐、聚羧酸高性能减水剂、水、无水硫铝酸钙、无水硫酸钙按一定比例混合制备而成。本发明质量优越，通过添加无水硫铝酸钙和无水硫酸钙，增加了混凝土的抗渗等级、降低混凝土的开裂面积和腐蚀率，从而提高了其防水抗裂和防腐性能。能抵抗地下污染环境的气体、液态、固态的各种腐蚀介质对混凝土的破坏。

Description

一种地下污染环境施工用混凝土
技术领域
本发明属于建筑施工材料技术领域，具体涉及一种地下污染环境施工用混凝土。
背景技术
混凝土是当代最主要的土木工程材料之一,混凝土具有原料丰富，价格低廉，生产工艺简单的特点，因而其使用量越来越大。同时混凝土还具有抗压强度高，耐久性好，强度等级范围宽等特点。但目前建筑市场生产的混凝土集防腐、抗裂、防水性能为一体的效果较差，不能针对污染环境下的地质产生有效的抵抗性，气体、液态、固态的各种腐蚀介质，根据其性能和浓度不同，会对混凝土和钢筋产生腐蚀，影响钢筋混凝土的耐久性。因此，设计出一种集防腐、抗裂、防水集一体的高性能混凝土是非常必要的。
化工污染、地下土壤污染等地下污染环境下，主要污染物为重金属、有机化合物、无机化合物等，而这些污染物具有易燃、易爆、强腐蚀性等，对于地下污染环境下的混凝土施工，目前常见市售混凝土虽然标注有防水功能，但是并不能有效的阻止有害离子向混凝土中的渗透，因此混凝土的防腐性能较差。这种防腐性能差的混凝土对于化工等污染环境下的地质地貌条件，污染物极易对混凝土以及钢筋产生腐蚀，使得混凝土浇筑物产生渗漏水、裂缝、腐蚀等现象，最终影响其耐久性、实用性。
发明内容
本发明为了解决现有混凝土防腐、抗裂、防水性能为一体的效果较差，不能针对污染环境下的地质产生有效的抵抗性，气体、液态、固态的各种腐蚀介质，根据其性能和浓度不同，会对混凝土和钢筋产生腐蚀，影响钢筋混凝土的耐久性的问题，提供了一种地下污染环境施工用混凝土，以便更好地改善地下建筑物施工混凝土防腐、抗裂、防水效果。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种地下污染环境施工用混凝土，由下列重量份的原料组成：普通硅酸盐水泥300～340份、二氧化硅1280～1380份、碳酸钙490～530份、氧化钙38～42份、氧化铝25～29份、氧化铁7～11份、氧化镁8～12份、硫酸酐1～5份、聚羧酸高性能减水剂10～14份、水150～160份、无水硫铝酸钙35～45份、无水硫酸钙7～11份。
进一步地，所述地下污染环境施工用混凝土，由下列重量份的原料组成：普通硅酸盐水泥300份、二氧化硅1280份、碳酸钙490份、氧化钙38份、氧化铝25份、氧化铁7份、氧化镁8份、硫酸酐1份、聚羧酸高性能减水剂10份、水150份、无水硫铝酸钙35份、无水硫酸钙7份。
进一步地，所述地下污染环境施工用混凝土，由下列重量份的原料组成：普通硅酸盐水泥320份、二氧化硅1300份、碳酸钙510份、氧化钙40份、氧化铝27份、氧化铁9份、氧化镁10份、硫酸酐3份、聚羧酸高性能减水剂12份、水155份、无水硫铝酸钙40份、无水硫酸钙9份。
进一步地，所述地下污染环境施工用混凝土，由下列重量份的原料组成：普通硅酸盐水泥340份、二氧化硅1380份、碳酸钙530份、氧化钙42份、氧化铝29份、氧化铁11份、氧化镁12份、硫酸酐5份、聚羧酸高性能减水剂14份、水160份、无水硫铝酸钙45份、无水硫酸钙11份。
所述地下污染环境施工用混凝土的制备方法为：将普通硅酸盐水泥、二氧化硅、碳酸钙、氧化钙、氧化铝、氧化铁、氧化镁、硫酸酐、聚羧酸高性能减水剂、水、无水硫铝酸钙、无水硫酸钙在温度为25℃下按照所述重量装入强制式搅拌机料斗中，调节强制式搅拌机的转速为20r/min，将水加入继续搅拌2分钟，搅拌均匀即可。
本发明所述地下污染环境施工用混凝土各原材料中：
普通硅酸盐水泥：普通硅酸盐水泥属于水硬性胶凝材料，对混凝土的强度和其他性质起着决定性作用。水泥熟料的主要矿物成分有四种：硅酸三钙，硅酸二钙，铝酸三钙，铁铝酸四钙。水泥熟料与水可发生化学反应如下：（1）2（3CaO·SiO2）+6H2O=3 CaO·2SiO2·3H2O+3Ca(OH)2；（2）2（2CaO·SiO2）+4H2O=3 CaO·2SiO2·3H2O+Ca(OH)2；（3）3CaO·Al2O3+6H2O=3CaO·Al2O3·6H2O；（4）4CaO·Al2O3·Fe2O3+7H2O=3CaO·Al2O3·6H2O+ CaO·Al2O3·Fe2O3·H2O。
从上述化学反应式可见，水泥熟料的水化产物分别是水化硅酸钙（凝胶体）、氢氧化钙（晶体）、水化铝酸钙（晶体）和水化铁铝酸钙（凝胶体）。随着水化反应的进行，水泥颗粒周围的水达到饱和状态后，凝胶体增多水泥浆体开始失去塑性并逐渐硬化，最终形成坚硬的水泥石结构。
碳酸钙：碳酸钙的作用是水泥浆硬化后，将其胶结成一个坚实的整体，起骨架作用，构成的坚硬骨架可抑制由于水泥浆硬化和水泥石干燥而产生的收缩裂缝等。
活性材料即二氧化硅、氧化铝、氧化铁、氧化钙、氧化镁、硫酸酐：活性材料中二氧化硅和氧化铝起决定性作用，其它材料在一定程度上有催化效果。二氧化硅和氧化铝在氢氧化钙饱和溶液中，发生化学反应，生成具有水硬性的水化硅酸钙及水化铝酸钙。水化铝酸钙在硫酸钙的作用下，生成水化硫铝酸钙。水化硅酸钙、水化铝酸钙及水化硫铝酸钙均为水泥的水化产物。
活性材料与氢氧化钙发生二次反应，易受侵蚀的氢氧化钙含量大为减少，具有较强的抗溶出性侵蚀能力及抗硫酸盐侵蚀能力。
聚羧酸高性能减水剂：在混凝土中掺适量聚羧酸高性能减水剂可提高混凝土强度、改善混凝土各种性能，而且对减少用水量、节约水泥有着十分显著的效果。减水剂是阴离子表面活性剂，本身不与水泥发生化学反应，而是通过表面活性剂的吸附-分散作用、润滑作用和润湿作用，改善新拌混凝土的和易性、水泥石的内部结构及混凝土的性能。
阴离子表面活性剂的作用，使水泥颗粒更好地被水湿润，均匀分散，释放出被水泥颗粒包裹的游离水，在水泥颗粒周围形成一层溶剂化水膜及引入少量气泡等综合原因，使混凝土拌合物的流动性提高。
无水硫酸钙：硫酸钙和水化铝酸钙发生反应生成水化硫铝酸钙针状晶体（钙矾石），反应式如下：3CaO·Al2O3·6H2O+3（CaSO4·2H2O）+19H2O =3CaO·Al2O3·3CaSO4·31H2O，水化硫铝酸钙难溶于水，具有微膨胀作用，提高了混凝土防收缩开裂性能。
无水硫酸铝钙：硫铝酸钙为膨胀源，与水反应产生的水化硫铝酸钙（钙矾石）能填充混凝土的毛细孔，补偿混凝土的塑性收缩裂缝，通过成膜原理，进一步封闭混凝土的毛细孔隙，使混凝土抗渗性得到进一步提高。密实和防水功能可有效阻止有害离子向混凝土中的渗透，增强了混凝土的防腐性能。
本发明所制备的地下污染环境施工用混凝土，质量优越，通过添加无水硫铝酸钙和无水硫酸钙，增加了混凝土的抗渗等级、降低混凝土的开裂面积和腐蚀率，从而提高了其防水抗裂和防腐性能。能够抵抗地下污染环境的气体、液态、固态的各种腐蚀介质对混凝土的破坏。
具体实施方式
实施例1：一种地下污染环境施工用混凝土，由下列重量的原料组成：普通硅酸盐水泥300ｇ、二氧化硅1280ｇ、碳酸钙490ｇ、氧化钙38ｇ、氧化铝25ｇ、氧化铁7ｇ、氧化镁8ｇ、硫酸酐1ｇ、聚羧酸高性能减水剂10ｇ、水150ｇ、无水硫铝酸钙35ｇ、无水硫酸钙7ｇ。制备方法步骤如下：将所述的普通硅酸盐水泥、二氧化硅、碳酸钙、氧化钙、氧化铝、氧化铁、氧化镁、硫酸酐、聚羧酸高性能减水剂、水、无水硫铝酸钙、无水硫酸钙在室温25℃按所需量称取各种材料装入强制式搅拌机料斗中开动机器，转速为20r/min，徐徐将定量的水加入继续搅拌2分钟，使拌合物均匀一致后制得地下污染环境施工用混凝土A。
实施例2：一种地下污染环境施工用混凝土，由下列重量的原料组成：普通硅酸盐水泥320ｇ、二氧化硅1300ｇ、碳酸钙510ｇ、氧化钙40ｇ、氧化铝27ｇ、氧化铁9ｇ、氧化镁10ｇ、硫酸酐3ｇ、聚羧酸高性能减水剂12ｇ、水155ｇ、无水硫铝酸钙40ｇ、无水硫酸钙9ｇ。制备方法同实施例１所述制备方法，最终制得地下污染环境施工用混凝土B。
实施例3：一种地下污染环境施工用混凝土，由下列重量的原料组成：普通硅酸盐水泥340ｇ、二氧化硅1380ｇ、碳酸钙530ｇ、氧化钙42ｇ、氧化铝29ｇ、氧化铁11ｇ、氧化镁12ｇ、硫酸酐5ｇ、聚羧酸高性能减水剂14ｇ、水160ｇ、无水硫铝酸钙45ｇ、无水硫酸钙11ｇ。制备方法同实施例１所述制备方法，最终制得地下污染环境施工用混凝土C。
对照例１：混凝土由以下材料组成：普通硅酸盐水泥300ｇ、二氧化硅1280ｇ、碳酸钙490ｇ、氧化钙38ｇ、氧化铝25ｇ、氧化铁7ｇ、氧化镁8ｇ、硫酸酐1ｇ、聚羧酸高性能减水剂10ｇ、水150ｇ、无水硫铝酸钙35ｇ。制备方法同实施例１所述制备方法，最终制得施工用混凝土D。
对照例２：混凝土由以下材料组成：普通硅酸盐水泥300ｇ、二氧化硅1280ｇ、碳酸钙490ｇ、氧化钙38ｇ、氧化铝25ｇ、氧化铁7ｇ、氧化镁8ｇ、硫酸酐1ｇ、聚羧酸高性能减水剂10ｇ、水150ｇ。制备方法同实施例１所述制备方法，最终制得施工用混凝土E。
实验例1：将实施例１、实施例２、实施例３中所制备的地下污染环境施工用混凝土与对照例１和对照例２所制备的混凝土进行性能对比，实验结果见表１，根据表１可见，在普通硅酸盐水泥、二氧化硅、碳酸钙、氧化钙、氧化铝、氧化铁、氧化镁、硫酸酐、聚羧酸高性能减水剂、水的基础上通过添加无水硫铝酸钙和无水硫酸钙能增加混凝土的抗渗等级、降低混凝土的开裂面积和腐蚀率，从而提高了其防水抗裂和防腐性能。
表１
实验例2：
本发明所制备的地下污染环境施工用混凝土用于某市地铁7号线08标化工站，该站位置处于该市化工二厂原厂址处，通过对化工站污染情况进行采样和化验发现土壤和地下水污染比较严重，主要污染物为：重金属砷（超标3.76倍）、总石油烃类（C6~C9）（超标1.46倍）、氯乙烯（超标2.6倍）、1,2-二氯乙烷（超标34.8倍）、氯仿（超标6.5倍），这些污染物可以通过接触和呼吸被人体吸收，对施工人员带来较大的危害。车站第一、二段侧墙混凝土分别选用北京住总商品混凝土有限公司生产的C45P8自防水混凝土和本发明所制备的地下污染环境施工用混凝土浇筑，C45P8自防水混凝土和本发明所制备的地下污染环境施工用混凝土产品性能对比见表2。经过长期观察，市售的北京住总商品混凝土有限公司生产的C45P8自防水混凝土浇筑的侧墙出现局部渗漏水、微观裂缝、腐蚀等现象，采用本配比发明混凝土浇筑的侧墙无明显外观质量缺陷。实践证明，该发明混凝土防腐、抗裂、防水效果均表现优越。
表2：产品性能对比表
混凝土性能指标 市售产品（北京住总） 本发明混凝土
泌水率(%) 4 1
坍落度损失值（mm/h） 40 20
和易性 流动性粘聚性较好，保水性稍差 流动性粘聚性保水性均较好
抗压强度（MPa） 53.4 59.8
抗渗等级 P8 P12
抗裂性能(开裂面积计/mm<sup>2</sup>) 20.8 6.34
腐蚀率（百分含量计/%） 18.5 6.2

Claims (4)

1.一种地下污染环境施工用混凝土，其特征在于：由下列重量份的原料组成：普通硅酸盐水泥300～340份、二氧化硅1280～1380份、碳酸钙490～530份、氧化钙38～42份、氧化铝25～29份、氧化铁7～11份、氧化镁8～12份、硫酸酐1～5份、聚羧酸高性能减水剂10～14份、水150～160份、无水硫铝酸钙35～45份、无水硫酸钙7～11份。
2.根据权利要求1所述的一种地下污染环境施工用混凝土，其特征在于：由下列重量份的原料组成：普通硅酸盐水泥300份、二氧化硅1280份、碳酸钙490份、氧化钙38份、氧化铝25份、氧化铁7份、氧化镁8份、硫酸酐1份、聚羧酸高性能减水剂10份、水150份、无水硫铝酸钙35份、无水硫酸钙7份。
3.根据权利要求1所述的一种地下污染环境施工用混凝土，其特征在于：由下列重量份的原料组成：普通硅酸盐水泥320份、二氧化硅1300份、碳酸钙510份、氧化钙40份、氧化铝27份、氧化铁9份、氧化镁10份、硫酸酐3份、聚羧酸高性能减水剂12份、水155份、无水硫铝酸钙40份、无水硫酸钙9份。
4.根据权利要求1所述的一种地下污染环境施工用混凝土，其特征在于：由下列重量份的原料组成：普通硅酸盐水泥340份、二氧化硅1380份、碳酸钙530份、氧化钙42份、氧化铝29份、氧化铁11份、氧化镁12份、硫酸酐5份、聚羧酸高性能减水剂14份、水160份、无水硫铝酸钙45份、无水硫酸钙11份。
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Assignor: CHINA RAILWAY 12TH BUREAU GROUP Co.,Ltd.|THE 2ND ENGINEERING CO.,LTD. OF CHINA RAILWAY 12TH BUREAU GROUP

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Granted publication date: 20191011

License type: Common License

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