CN108178545A - 一种用于灌注桩的混凝土防腐阻锈剂 - Google Patents

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吴立春
王俊
高哲
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    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
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    • C04B40/00—Processes, in general, for influencing or modifying the properties of mortars, concrete or artificial stone compositions, e.g. their setting or hardening ability
    • C04B40/0028—Aspects relating to the mixing step of the mortar preparation
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
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    • C04B2103/60—Agents for protection against chemical, physical or biological attack
    • C04B2103/61—Corrosion inhibitors

Abstract

本发明公开了一种用于灌注桩的混凝土防腐阻锈剂，其配方组成按质量比表示为：亚硝酸钙20‑30、硅灰20‑30、粉煤灰30‑40、磨细膨胀熟料8‑10、粉体塑化剂1‑1.5、引气剂0.2‑0.8，将各组分混合搅拌而成。在合适掺量下对混凝土工作性能无显著影响，提高了混凝土的龄期强度，通过一定的自膨胀增加了混凝土的密实性，在钢筋表面形成一层致密的保护层，有效提高混凝土防硫酸盐腐蚀性和钢筋的抗侵蚀性。

Description

一种用于灌注桩的混凝土防腐阻锈剂
技术领域
本发明涉及一种混凝土防腐阻锈剂，具体是一种用于灌注桩的可有效抵抗混凝土发生腐蚀和钢筋锈蚀的防腐剂，属于建筑材料技术领域。
背景技术
硫酸盐侵蚀已成为影响混凝土结构耐久性的一项重要因素。近年来，在公路、铁路、矿山建设、地下人防工程、桥梁基础、隧道衬砌、地铁隧道管片、水电工程，例如黄河中上游的刘家峡水电站、八盘峡水电站、青海朝阳水电站以及一些电力提灌工程、海港以及机场等混凝土工程中均发现了严重的硫酸盐侵蚀现象。由于材料性能劣化，结构在未达到设计使用寿命前就提前退出服役，造成极大浪费。尤其是桩基灌注桩混凝土工程，最容易接触地下水或者易溶解盐等，硫酸盐侵蚀会导致混凝土膨胀变形及强度、刚度等力学性能降低，并显著地降低结构的承载能力，使结构安全性下降。混凝土因钢筋锈蚀等原因会使结构耐久性降低，不仅造成重大经济损失，而且由于重建或修补还造成钢铁、水泥、砂石等资源的重复消耗，不利于可持续发展。我国有很长的海岸线，沿海地区经济发展迅速，同时内地还有很多盐碱地地区，因此混凝土中钢筋锈蚀问题十分严重。建筑业消耗世界资源的近40％，若将建筑物的寿命延长一倍，资源能源消耗和环境污染就能减轻一半。为此国家已颁布多部标准规范，采取多种措施以防止混凝土中的钢筋发生腐蚀，其中在混凝土中添加钢筋阻锈剂是应用最为广泛的措施之一。在海洋(海边)或盐碱地地区桩基工程，一般氯离子对钢筋具有强腐蚀性，硫酸根离子对混凝土具有中等或强腐蚀性，因此设计混凝土时需采取上述两方面的防腐措施。混凝土中同时还需添加泵送剂，以及根据需要添加引气剂和其他外加剂。由于目前外加剂品种多，不同外加剂之间存在相容性问题，如果在混凝土搅拌站采取分开添加的方式，不仅计量操作不便，也容易造成施工质量事故。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于灌注桩的混凝土防腐阻锈剂，在合适掺量下对混凝土工作性能无显著影响，提高混凝土的龄期强度，通过一定的自膨胀增加密实性，在钢筋表面形成一层致密的保护层，有效提高混凝土防硫酸盐腐蚀性和钢筋的抗侵蚀性。
具体的，本发明的一种用于灌注桩的混凝土防腐阻锈剂，以粉煤灰、硅灰和亚硝酸钙为基本材料，配以磨细的膨胀熟料、粉体塑化剂和引气剂，配方组成以质量份数比表示如下：
本发明组成中，亚硝酸钙有效成分含量≥95％，未吸潮变质。本发明组成中，硅灰颗粒比表面积要求大于600m2/kg。
本发明组成中，粉煤灰为Ⅰ级粉煤灰，其中氯离子含量小于0.01％。
本发明组成中，磨细膨胀熟料主要成分是氧化钙，经高温煅烧，冷却至常温，磨细至规定细度，其比表面积大于300m2/kg，小于400m2/kg。
本发明组成中，粉体塑化剂是聚羧酸减水剂，适应性广，减水率高，市场有售。
本发明组成中，引气剂是松香聚合物三萜皂甙，市场有售。
本发明的配方组成，加入塑化剂可以降低水胶比，减少用水量，水蒸发后的孔隙减小，密实性提高，加入的硅灰和粉煤灰有效的参与了水泥水化后的火山灰反应，优化混凝土的孔结构，增加混凝土的流动性，提高混凝土的强度；加入部分磨细膨胀熟料，可增加混凝土的密实性，提高混凝土的抗水渗透性能，减少混凝土与外部有害溶质接触面积，磨细亚硝酸钙对粉煤灰、矿渣粉、硅灰和常用的减水剂有较好的相容性，它在钢筋表面形成致密的保护层，当有害离子(如cl-)侵入混凝土结构中，它能有效的抑制、阻止和延缓钢筋锈蚀的电化学反应过程，从而延长钢筋混凝土结构的使用寿命。
本发明的用于灌注桩的混凝土防腐阻锈剂制备方法如下：
将各组分混合粉料混合后，搅拌搅匀，使其颗粒比表面积在300m2/kg以上。
在制备具有抗腐蚀和阻锈性能的混凝土时，防腐阻锈剂称量后直接加在混凝土粉料中，根据混凝土强度等级或者水土中硫酸根离子、氯离子对混凝土结构的腐蚀资料，按照需要添加混凝土粉料用量的5～10％。
本发明取得的有益效果如下：
在合适掺量下，满足混凝土抗硫酸盐类侵蚀防腐剂理化性能标准要求，加入了膨胀组分，弥补了混凝土的自收缩，减少了混凝土的微小裂缝，抗压强度比、膨胀系数和抗蚀系数满足要求。提高了混凝土的龄期强度，7天龄期抗压强强度比提高10％以上，28天龄期抗压强度比提高5％以上。增加了混凝土的密实性，氯离子扩散系数显著降低。通过盐水溶液浸泡试验，钢筋无腐蚀，电化学综合防锈性能试验后钢筋无腐蚀，进行混凝土浸烘试验，钢筋腐蚀面积百分率减少95％以上。
具体实施方式
实施例
以下实施例用于说明本发明，但本发明的保护范围不受实施例限制。
实施例1
按如下比例配制成混凝土防腐阻锈剂，精确称量后放入搅拌机搅拌均匀，控制搅拌时间为20分钟。
其组成为：亚硝酸钙20％，硅灰30％，F类Ⅰ级粉煤灰40％，磨细膨胀熟料8％(主要成分是氧化钙，经高温煅烧，冷却至常温，磨细至规定细度，其比表面积大于300m2/kg，小于400m2/kg)，粉体塑化剂(固体聚羧酸)1.5％，松香引气剂(三萜皂甙)0.5％。其中硅灰比表面积650m2/kg，全部物料混合后颗粒比表面积在420m2/kg。按《混凝土抗硫酸盐类侵蚀防腐剂》JC/T1011-2006规定，掺量为水泥质量百分比计为10％(内掺法)，其理化性能如表1所示，各项指标均满足要求。
表1 抗硫酸盐类侵蚀防腐剂理化性能要求
按标准JGJ/T192-2009《钢筋阻锈剂应用技术规程》规定的方案进行阻锈性能测试，做盐水溶液的防锈性能试验时，每立方米钢筋阻锈剂用量为40kg，每立方米水用量为170kg，电化学综合防锈性能试验和盐水浸烘试验时，防腐阻锈剂的掺量为10％，结果如表2所示，各项指标均满足要求。
表2 钢筋阻锈性能测试标准
实施例2
按如下比例配制混凝土防腐阻锈剂，各组成物料精确称量后放入搅拌机搅拌均匀，控制搅拌时间为20分钟。
组成：亚硝酸钙30％，硅灰30％，一级粉煤灰30％，磨细膨胀熟料9％，粉体塑化剂0.5％，引气剂0.5％。其中，硅灰比表面积650m2/kg，组成中各组分化学材料种类与实施例1相同。全部物料混合后颗粒比表面积在430m2/kg。
按《混凝土抗硫酸盐类侵蚀防腐剂》JC/T 1011-2006规定，掺量为水泥质量百分比计为10％(内掺法)，其理化性能如表3所示，各项指标均满足要求。
表3 抗硫酸盐类侵蚀防腐剂理化性能要求
按标准JGJ/T192-2009《钢筋阻锈剂应用技术规程》规定的方案进行阻锈性能测试，做盐水溶液的防锈性能试验时，每立方米钢筋阻锈剂用量为40kg，每立方米水用量为170kg，电化学综合防锈性能试验和盐水浸烘试验时，防腐阻锈剂的掺量为10％，如表4所示，各项指标均满足要求。
表4 钢筋阻锈性能测试标准
实施例3
按如下比例配制混凝土防腐阻锈剂，精确称量后放入搅拌机搅拌均匀，控制搅拌时间为20分钟。
亚硝酸钙25％，硅灰25％，一级粉煤灰40％，磨细膨胀熟料9％，粉体塑化剂0.2％，引气剂0.8％。其中硅灰比表面积650m2/kg，组成中各组分化学材料种类与实施例1相同。混合物颗粒比表面积在410m2/kg。
按《混凝土抗硫酸盐类侵蚀防腐剂》JC/T 1011-2006规定，掺量为水泥质量百分比计为10％(内掺法)，其理化性能如表5所示，各项指标均满足要求。
表5 抗硫酸盐类侵蚀防腐剂理化性能要求
按标准JGJ/T192-2009《钢筋阻锈剂应用技术规程》规定的方案进行阻锈性能测试，做盐水溶液的防锈性能试验时，每立方米钢筋阻锈剂用量为40kg，每立方米水用量为170kg，电化学综合防锈性能试验和盐水浸烘试验时，防腐阻锈剂的掺量为10％，如表6所示，各项指标均满足要求。
表6 钢筋阻锈性能测试标准
另外，设置一灌注桩桩基用基准配合比，采用基准水泥，水泥用量420kg/m3，砂率45％，水胶比0.5。掺量为10％，分别用实施例1、2和3的配方添加到混凝土中，采用GB/T50081-2002测试试件的3d、7d和28d抗压强度，采用GB/T 50082-2009测试试件的氯离子扩散系数性能，结果如下表7所示。
表7 不同实施例条件下混凝土抗压强度和氯离子扩散系数性能
以上实施例说明本配方简单有效。

Claims (3)

1.一种用于灌注桩的混凝土防腐阻锈剂，其特征在于配方组成按质量比表示如下：
亚硝酸钙 20-30
硅灰 20-30
粉煤灰 30-40
磨细膨胀熟料 8-10
粉体塑化剂 1-1.5
引气剂 0.2-0.8
其中，硅灰颗粒比表面积大于600m2/kg；磨细膨胀熟料主要成分是氧化钙，经高温煅烧，冷却至常温，磨细至规定细度，其比表面积大于300 m2/kg，小于400 m2/kg；粉体塑化剂是聚羧酸减水剂，引气剂是松香聚合物三萜皂甙。
2.根据权利要求1所述的混凝土防腐阻锈剂，其特征在于亚硝酸钙有效成分含量≥95%。
3.根据权利要求1所述的混凝土防腐阻锈剂，其特征在于粉煤灰为Ⅰ级粉煤灰，其中氯离子含量小于0.01%。
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