CN108298918A - 一种抗盐侵蚀海工混凝土的制备方法 - Google Patents

一种抗盐侵蚀海工混凝土的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种抗盐侵蚀海工混凝土的制备方法，属于建筑材料制备技术领域。本发明首先将富含硅源的稻壳和沼液共混，利用沼液中的微生物对稻壳进行微腐处理，得到多孔稻壳，接着将多孔稻壳和柠檬酸溶液共混浸渍，使得柠檬酸溶液负载在多孔稻壳的内部孔隙中，之后利用柠檬酸螯合金属离子的能力，将氯化铝溶液中的氯离子螯合固着在多孔稻壳的微孔中，最后用氢氧化钠溶液沉淀，制得孔隙中固着氢氧化铝的多孔稻壳，再经煅烧得到内部带有氧化铝的稻壳灰，接着将稻壳灰和牡蛎壳粉以及蓖麻油共混得到自制抗盐填料，将其和其他混凝土原料共混搅拌即得抗盐侵蚀海工混凝土，本发明制得的海工混凝土具有极佳的抗盐侵蚀性能，机械强度高，应用前景广阔。

Description

一种抗盐侵蚀海工混凝土的制备方法
技术领域
本发明涉及一种抗盐侵蚀海工混凝土的制备方法，属于建筑材料制备技术领域。
背景技术
随着各种混凝土跨海大桥、海港工程日益增多，其在使用过程中耐久性的难题也渐渐突现。海工混凝土由于处于比陆地上更为恶劣的海洋环境，遭受着海水中各种盐类，尤其是氯盐和硫酸盐的侵蚀，导致钢筋锈蚀而使混凝土结构过早发生损坏，丧失了耐久性能，从而严重威胁其正常的使用寿命，氯盐和硫酸盐造成的钢筋混凝土结构破坏是混凝土结构耐久性不足的最主要因素之一，其主要原因是氯离子和硫酸根浓度超过某一定值时能够破坏钢筋表面钝化膜。然而，并不是混凝土中的所有氯离子都会造成钢筋的锈蚀，被水泥水化产物化学结合或物理吸附的氯离子不会引起钢筋的锈蚀。
因此，发明一种抗盐侵蚀海工混凝土保证海工混凝土的抗氯离子渗透性显得极其重要。目前，海工混凝土已在各国得到广泛应用，主要应用于跨海桥梁结构，并向高强度、高工作性、高耐久性的海工高性能混凝土方向发展。
发明内容
本发明主要解决的技术问题，针对目前传统的海工混凝土由于处于比陆地上更为恶劣的海洋环境，遭受着海水中各种盐类，尤其是氯盐和硫酸盐的侵蚀，导致钢筋锈蚀而使混凝土结构过早发生损坏，丧失了耐久性能，从而严重威胁其正常的使用寿命的缺陷，提供了一种抗盐侵蚀海工混凝土的制备方法。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种抗盐侵蚀海工混凝土的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：
（1）将稻壳和沼液混合后装入不锈钢托盘中，并将不锈钢托盘放入温室中，静置3～5天，静置结束后过滤分离得到滤渣，即为预处理稻壳；
（2）将上述预处理稻壳和浓度为1mol/L柠檬酸溶液混合后放入超声振荡仪中，超声振荡浸渍1～2h，浸渍结束后过滤分离得到浸渍滤渣；
（3）再将上述浸渍滤渣倒入浓度为0.5mol/L的氯化铝溶液中，搅拌反应20～30min后过滤分离得到反应滤渣，继续将反应滤渣缓慢加入到浓度为1mol/L的氢氧化钠溶液中，摇床振荡浸渍10～15min，过滤分离得到滤饼；
（4）将上述滤饼放入烧结炉中，烧结30～40min，得到烧结产物，再称取牡蛎壳放入球磨罐中研磨20～30min得到牡蛎壳粉末，将烧结产物、牡蛎壳粉末和蓖麻油混合得到自制抗盐填料；
（5）按重量份数计，称取150～180份普通硅酸盐水泥、40～60份上述自制抗盐填料、50～60份粗骨料河砂、50～60份细骨料河砂、5～8份枯草芽孢杆菌菌粉、5～10份羧甲基纤维素钠、2～4份木质素磺酸钠混合得到预制料；
（6）将预制料和水混合后装入搅拌机中，控制搅拌温度为45～50℃，保温搅拌混合1～2h，搅拌结束后出料，即得抗盐侵蚀海工混凝土。
步骤（1）中所述的稻壳和沼液的质量比为1:5，温室的温度为30～40℃、空气相对湿度为70～80%。
步骤（2）中所述的预处理稻壳和浓度为1mol/L柠檬酸溶液的质量比为1:10，超声振荡浸渍的功率为200～300W。
步骤（3）中所述的浸渍滤渣和浓度为0.5mol/L的氯化铝溶液的质量比为1:5，反应滤渣和浓度为1mol/L的氢氧化钠溶液的质量比为1:10。
步骤（4）中所述的烧结温度为200～300℃，烧结产物、牡蛎壳粉末和蓖麻油的质量比为1:1:2。
步骤（6）中所述的预制料和水的质量比为4:1，搅拌温度为45～50℃。
本发明的有益效果是：
本发明首先将富含硅源的稻壳和沼液共混，在高温高湿的温室中，利用沼液中的微生物对稻壳进行微腐处理，从而使得稻壳中微孔数量增多，得到多孔稻壳，接着将多孔稻壳和柠檬酸溶液共混浸渍，使得柠檬酸溶液负载在多孔稻壳的内部孔隙中，之后利用负载的柠檬酸具有螯合金属离子的能力，将氯化铝溶液中的氯离子螯合固着在多孔稻壳的微孔中，最后用氢氧化钠溶液沉淀，制得孔隙中固着氢氧化铝的多孔稻壳，再经煅烧得到内部带有氧化铝的稻壳灰，接着将稻壳灰和牡蛎壳粉以及蓖麻油共混得到自制抗盐填料，将其和其他混凝土原料共混搅拌即得抗盐侵蚀海工混凝土，本发明制得混凝土中加入了稻壳灰，而稻壳灰具有较强的火山灰活性，它能与混凝土中水泥水化产物氢氧化钙反应形成C-S-H凝胶，从而降低了混凝土空隙的总体积，使氯离子在混凝土中的渗透阻力增大，提高了混凝土的抗氯离子渗透性能，同时凝胶的形成改善了混凝土界面结构和粘结力，能与海水反应在混凝土表面生成较多的Friedel盐，这种盐对氯离子具有固化作用，也能提高混凝土的抗氯离子性能；
（2）由于本发明加入的自制抗盐填料中还有含有牡蛎壳，牡蛎壳中富含碳酸钙，它能和稻壳灰中带有的氧化铝反应生成水化铝酸钙和水化硅酸钙，这两种物质不仅对氯离子的固化性能优异，而且可以和海水中的硫酸根离子反应生成钙矾石，从而同时达到固化氯离子和硫酸根离子的目的，而且随着水化铝酸钙和水化硅酸钙对氯离子固化量的增加，被氯离子置换出来的氢氧根离子会不断增加，当氢氧根离子浓度达到一定量时，混凝土对氯离子的固化能力就会减弱，但是本申请在混凝土中还加入了蓖麻油和枯草芽孢杆菌菌粉，在混凝土成型后，掺杂的菌粉会将蓖麻油降解酸败产生有机酸，这些有机酸可以将氢氧根离子中和，从而保证混凝土对氯离子具有持续的固化作用，另外牡蛎壳中的碳酸钙还能够作为晶种，在有水和微生物降解蓖麻油产生二氧化碳和热量的条件下，不断生长，对混凝土的孔隙进行填充，也能起到增加氯离子和硫酸根离子渗透阻力的目的，具有广阔的的应用前景。
具体实施方式
按质量比为1:5将稻壳和沼液混合后装入不锈钢托盘中，并将不锈钢托盘放入温度为30～40℃、空气相对湿度为70～80%的温室中，静置3～5天，静置结束后过滤分离得到滤渣，即为预处理稻壳；将预处理稻壳和浓度为1mol/L柠檬酸溶液按质量比为1:10混合后放入超声振荡仪中，以200～300W的功率超声振荡浸渍1～2h，浸渍结束后过滤分离得到浸渍滤渣；再按质量比为1:5将浸渍滤渣倒入浓度为0.5mol/L的氯化铝溶液中，搅拌反应20～30min后过滤分离得到反应滤渣，继续按质量比为1:10将反应滤渣缓慢加入到浓度为1mol/L的氢氧化钠溶液中，摇床振荡浸渍10～15min，过滤分离得到滤饼；将滤饼放入烧结炉中，在200～300℃下烧结30～40min，得到烧结产物，再称取牡蛎壳放入球磨罐中研磨20～30min得到牡蛎壳粉末，按质量比为1:1:2将烧结产物、牡蛎壳粉末和蓖麻油混合得到自制抗盐填料；按重量份数计，称取150～180份普通硅酸盐水泥、40～60份上述自制抗盐填料、50～60份粗骨料河砂、50～60份细骨料河砂、5～8份枯草芽孢杆菌菌粉、5～10份羧甲基纤维素钠、2～4份木质素磺酸钠混合得到预制料；将预制料和水按质量比为4:1混合后装入搅拌机中，控制搅拌温度为45～50℃，搅拌转速为50～60r/min，保温搅拌混合1～2h，搅拌结束后出料，即得抗盐侵蚀海工混凝土。
按质量比为1:5将稻壳和沼液混合后装入不锈钢托盘中，并将不锈钢托盘放入温度为30℃、空气相对湿度为70%的温室中，静置3天，静置结束后过滤分离得到滤渣，即为预处理稻壳；将预处理稻壳和浓度为1mol/L柠檬酸溶液按质量比为1:10混合后放入超声振荡仪中，以200W的功率超声振荡浸渍1h，浸渍结束后过滤分离得到浸渍滤渣；再按质量比为1:5将浸渍滤渣倒入浓度为0.5mol/L的氯化铝溶液中，搅拌反应20min后过滤分离得到反应滤渣，继续按质量比为1:10将反应滤渣缓慢加入到浓度为1mol/L的氢氧化钠溶液中，摇床振荡浸渍10min，过滤分离得到滤饼；将滤饼放入烧结炉中，在200℃下烧结30min，得到烧结产物，再称取牡蛎壳放入球磨罐中研磨20min得到牡蛎壳粉末，按质量比为1:1:2将烧结产物、牡蛎壳粉末和蓖麻油混合得到自制抗盐填料；按重量份数计，称取150份普通硅酸盐水泥、40份上述自制抗盐填料、50份粗骨料河砂、50份细骨料河砂、5份枯草芽孢杆菌菌粉、5份羧甲基纤维素钠、2份木质素磺酸钠混合得到预制料；将预制料和水按质量比为4:1混合后装入搅拌机中，控制搅拌温度为45℃，搅拌转速为50r/min，保温搅拌混合1h，搅拌结束后出料，即得抗盐侵蚀海工混凝土。
按质量比为1:5将稻壳和沼液混合后装入不锈钢托盘中，并将不锈钢托盘放入温度为35℃、空气相对湿度为75%的温室中，静置4天，静置结束后过滤分离得到滤渣，即为预处理稻壳；将预处理稻壳和浓度为1mol/L柠檬酸溶液按质量比为1:10混合后放入超声振荡仪中，以250W的功率超声振荡浸渍1h，浸渍结束后过滤分离得到浸渍滤渣；再按质量比为1:5将浸渍滤渣倒入浓度为0.5mol/L的氯化铝溶液中，搅拌反应25min后过滤分离得到反应滤渣，继续按质量比为1:10将反应滤渣缓慢加入到浓度为1mol/L的氢氧化钠溶液中，摇床振荡浸渍13min，过滤分离得到滤饼；将滤饼放入烧结炉中，在250℃下烧结35min，得到烧结产物，再称取牡蛎壳放入球磨罐中研磨25min得到牡蛎壳粉末，按质量比为1:1:2将烧结产物、牡蛎壳粉末和蓖麻油混合得到自制抗盐填料；按重量份数计，称取165份普通硅酸盐水泥、50份上述自制抗盐填料、55份粗骨料河砂、55份细骨料河砂、7份枯草芽孢杆菌菌粉、8份羧甲基纤维素钠、3份木质素磺酸钠混合得到预制料；将预制料和水按质量比为4:1混合后装入搅拌机中，控制搅拌温度为48℃，搅拌转速为55r/min，保温搅拌混合1h，搅拌结束后出料，即得抗盐侵蚀海工混凝土。
按质量比为1:5将稻壳和沼液混合后装入不锈钢托盘中，并将不锈钢托盘放入温度为40℃、空气相对湿度为80%的温室中，静置5天，静置结束后过滤分离得到滤渣，即为预处理稻壳；将预处理稻壳和浓度为1mol/L柠檬酸溶液按质量比为1:10混合后放入超声振荡仪中，以300W的功率超声振荡浸渍2h，浸渍结束后过滤分离得到浸渍滤渣；再按质量比为1:5将浸渍滤渣倒入浓度为0.5mol/L的氯化铝溶液中，搅拌反应30min后过滤分离得到反应滤渣，继续按质量比为1:10将反应滤渣缓慢加入到浓度为1mol/L的氢氧化钠溶液中，摇床振荡浸渍15min，过滤分离得到滤饼；将滤饼放入烧结炉中，在300℃下烧结40min，得到烧结产物，再称取牡蛎壳放入球磨罐中研磨30min得到牡蛎壳粉末，按质量比为1:1:2将烧结产物、牡蛎壳粉末和蓖麻油混合得到自制抗盐填料；按重量份数计，称取180份普通硅酸盐水泥、60份上述自制抗盐填料、60份粗骨料河砂、60份细骨料河砂、8份枯草芽孢杆菌菌粉、10份羧甲基纤维素钠、4份木质素磺酸钠混合得到预制料；将预制料和水按质量比为4:1混合后装入搅拌机中，控制搅拌温度为50℃，搅拌转速为60r/min，保温搅拌混合2h，搅拌结束后出料，即得抗盐侵蚀海工混凝土。
对照例以普通混凝土作为对照例，对本发明制得的抗盐侵蚀海工混凝土和对照例中的普通混凝土进行性能检测，检测结果如表1所示：
混凝土抗氯离子渗透性试验方法分别采用《海港工程混凝土结构防腐蚀技术规范》（JTJ275—2000）快速测定方法（库仑电量法）和非稳态氯离子迁移试验方法。前者根据通过试件电量的多少，后者则根据试件中氯离子非稳态快速迁移的扩散系数大小, 定量评价混凝土抵抗氯离子的扩散能力。
表1 性能检测结果
由上表中检测数据可以看出，本发明制得的海工混凝土具有极佳的抗盐侵蚀性能，机械强度高，应用前景广阔。

Claims (6)

1.一种抗盐侵蚀海工混凝土的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：
（1）将稻壳和沼液混合后装入不锈钢托盘中，并将不锈钢托盘放入温室中，静置3～5天，静置结束后过滤分离得到滤渣，即为预处理稻壳；
（2）将上述预处理稻壳和浓度为1mol/L柠檬酸溶液混合后放入超声振荡仪中，超声振荡浸渍1～2h，浸渍结束后过滤分离得到浸渍滤渣；
（3）再将上述浸渍滤渣倒入浓度为0.5mol/L的氯化铝溶液中，搅拌反应20～30min后过滤分离得到反应滤渣，继续将反应滤渣缓慢加入到浓度为1mol/L的氢氧化钠溶液中，摇床振荡浸渍10～15min，过滤分离得到滤饼；
（4）将上述滤饼放入烧结炉中，烧结30～40min，得到烧结产物，再称取牡蛎壳放入球磨罐中研磨20～30min得到牡蛎壳粉末，将烧结产物、牡蛎壳粉末和蓖麻油混合得到自制抗盐填料；
（5）按重量份数计，称取150～180份普通硅酸盐水泥、40～60份上述自制抗盐填料、50～60份粗骨料河砂、50～60份细骨料河砂、5～8份枯草芽孢杆菌菌粉、5～10份羧甲基纤维素钠、2～4份木质素磺酸钠混合得到预制料；
（6）将预制料和水混合后装入搅拌机中，控制搅拌温度为45～50℃，保温搅拌混合1～2h，搅拌结束后出料，即得抗盐侵蚀海工混凝土。
2.根据权利要求1所述的一种抗盐侵蚀海工混凝土的制备方法，其特征在于：步骤（1）中所述的稻壳和沼液的质量比为1:5，温室的温度为30～40℃、空气相对湿度为70～80%。
3.根据权利要求1所述的一种抗盐侵蚀海工混凝土的制备方法，其特征在于：步骤（2）中所述的预处理稻壳和浓度为1mol/L柠檬酸溶液的质量比为1:10，超声振荡浸渍的功率为200～300W。
4.根据权利要求1所述的一种抗盐侵蚀海工混凝土的制备方法，其特征在于：步骤（3）中所述的浸渍滤渣和浓度为0.5mol/L的氯化铝溶液的质量比为1:5，反应滤渣和浓度为1mol/L的氢氧化钠溶液的质量比为1:10。
5.根据权利要求1所述的一种抗盐侵蚀海工混凝土的制备方法，其特征在于：步骤（4）中所述的烧结温度为200～300℃，烧结产物、牡蛎壳粉末和蓖麻油的质量比为1:1:2。
6.根据权利要求1所述的一种抗盐侵蚀海工混凝土的制备方法，其特征在于：步骤（6）中所述的预制料和水的质量比为4:1，搅拌温度为45～50℃。
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