CN108585571A - 一种提高混凝土抗氯离子渗透性的骨料处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种提高混凝土抗氯离子渗透性的骨料处理方法,包括:用矿物掺合浆体或混凝土永凝溶液对塑钢纤维轻骨料进行预湿。通过本发明的技术方案,通过用矿物掺合浆体或混凝土永凝溶液对轻骨料进行预湿,有效地降低了塑钢纤维轻骨料混凝土的氯离子扩散参数,提高了塑钢纤维轻骨料混凝土的抗氯离子渗透性能。
Description
技术领域
本发明涉及建筑材料技术领域,具体而言,涉及一种提高混凝 土抗氯离子渗透性的骨料处理方法。
背景技术
轻骨料混凝土是指用轻粗骨料、轻砂(或普通砂)、水泥和水 配制而成的干表观密度不大于1 950kg/m3的混凝土。在建筑中大 量使用由废弃资源如矿渣、粉煤灰、淤泥、页岩等,或直接使用 浮石或棕榈壳等天然材料作为混凝土的粗骨料,可以有效降低环 境污染,具有良好的经济效益与实际使用价值。与普通混凝土相 比,轻骨料混凝土有效地解决了混凝土自重大这一缺点,使得现 代建筑可以继续向着高层大跨度的方向发展。塑钢纤维(聚丙烯 纤维)轻骨料混凝土是在轻骨料混凝土的基础上掺入塑钢纤维, 既保持了传统轻骨料混凝土的优点,同时又兼具良好的抗拉及抗 劈裂性能。与钢纤维相比较,塑钢纤维具有更好的抗氯离子渗透 性,且在建设成本上更加经济。
随着现在土木工程技术的不断发展,人们除关注钢筋混凝土 建筑的外观、质量和经济效益外,对钢筋混凝土结构耐久性的关 注度也持续升高。钢筋的锈蚀会降低建筑物的耐久性,影响建筑 物的使用寿命,给人民的生命财产带来严重的威胁。我国疆域广 阔,海岸线漫长,盐碱富集区多,且冬季在北方会喷洒大量的除 冰盐消除冰雪,这些客观原因都使我国大部分建筑处在高氯盐含 量环境中。相关研究表明,氯盐对沿海和盐碱地区的钢筋混凝土 结构物的劣化破坏尤为严重。轻骨料混凝土本身具有良好的抗腐 蚀性,但在高含盐地区使用中,其抗腐蚀性依旧存在着不足。塑 钢纤维加入到混凝土中可以抑制裂缝的开展,有利于其抗氯离子 渗透性的提升,但是抗腐蚀性能仍然不能满足沿海和盐碱地区的使用要求。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题 之一。
为此,本发明的目的在于提供了一种提高混凝土抗氯离子渗透 性的骨料处理方法。
有鉴于此,本发明的技术方案提供了一种提高混凝土抗氯离子 渗透性的骨料处理方法,包括:用矿物掺合浆体或混凝土永凝溶液对 塑钢纤维轻骨料进行预湿。
进一步地,矿物掺合浆体为粉煤灰浆体、矿渣浆体或硅灰浆体。
优选地,用粉煤灰浆体对塑钢纤维轻骨料进行预湿,具体包括: 预湿时间为15min、30min、45min或60min。
优选地,用矿渣浆体对塑钢纤维轻骨料进行预湿,具体包括: 预湿时间为15min、30min、45min或60min。
优选地,用硅灰浆体对塑钢纤维轻骨料进行预湿,具体包括: 预湿时间为15min、30min、45min或60min。
优选地,用混凝土永凝溶液对塑钢纤维轻骨料进行预湿,具体 包括:预湿时间为60min。
本发明的有益效果如下:
在钢筋混凝土中,氯离子是造成钢筋锈蚀的主要原因,轻骨 料本身为一种多孔材料,其内部存在着较多的连通孔隙,在氯离 子渗透过程中,这些连通孔隙可以作为氯离子渗透的途径。针对 塑钢纤维轻骨料混凝土的这一特性,采取使用矿物掺和料浆体及 混凝土永凝溶液对轻骨料进行预湿的方法,以改善其抗氯离子渗 透性。
矿物掺合浆体浆体预湿轻骨料后,矿物掺合浆体颗粒会随水分 进入轻骨料的孔隙中,堵塞一部分轻骨料的孔隙,水化过程中, 被堵塞的孔隙中的水分不会释放出或只有少量释放出来,相对于 清水预湿的轻骨料,减小了混凝土中界面过渡区的水灰比。同时 一部分矿物掺合浆体会附着到轻骨料表面,在混凝土水化过程中, 其可以改善界面过渡区的质量,提高塑钢纤维轻骨料混凝土的抗 氯离子渗透性。
混凝土永凝溶液是一种深层渗透密封材料,其可以与混凝土中 的碱性物质和石灰发生化学反应,这一反应分为两个阶段:第一 阶段,混凝土永凝溶液在进入到孔隙和毛细孔隙中会形成一种硅 石凝胶膜,但其中的水分蒸发后,会固化成一种结晶结构;第二 阶段,混凝土永凝溶液通过化学反应固化形成晶体会嵌入到混凝 土的孔隙及裂缝当中,永久性的密封混凝土,提高其密实度。混 凝土永凝溶液形成的晶体再次遇水后会再次被激活,形成新的溶 液,继续对混凝土进行密封。使用混凝土永凝溶液预湿轻骨料后, 一部分混凝土永凝溶液在轻骨料中结晶密封了孔隙。轻骨料在混 凝土搅拌时从水泥浆体中吸收的水分,激活了孔隙中的混凝土永 凝溶液晶体,水化过程中这部分溶液析出,对塑钢纤维轻骨料混 凝土的骨料与水泥浆体的界面过渡区进行了密封和改善,提高了 界面过渡区的性能,使塑钢纤维轻骨料混凝土的抗氯离子渗透性 得到了提高。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出,部分 将从下面的描述中变得明显,或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施 例的描述中将变得明显和容易理解,其中:
图1示出了根据本发明的一个实施例的提高混凝土抗氯离子渗 透性的骨料处理方法的流程示意图。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明的上述方面、特征和优点,下 面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需 要说明的是,在不冲突的情况下,本申请的实施例及实施例中的 特征可以相互组合。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明, 但是,本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施, 因此,本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
如图1所示,根据本发明的实施例的提高混凝土抗氯离子渗透 性的骨料处理方法,包括:步骤S102,用矿物掺合浆体或混凝土永 凝溶液对塑钢纤维轻骨料进行预湿。
在钢筋混凝土中,氯离子是造成钢筋锈蚀的主要原因,轻骨 料本身为一种多孔材料,其内部存在着较多的连通孔隙,在氯离 子渗透过程中,这些连通孔隙可以作为氯离子渗透的途径。针对 塑钢纤维轻骨料混凝土的这一特性,采取使用矿物掺和料浆体及 混凝土永凝溶液(DPS溶液)对轻骨料进行预湿的方法,以改善其抗 氯离子渗透性。
矿物掺合浆体浆体预湿轻骨料后,矿物掺合浆体颗粒会随水分 进入轻骨料的孔隙中,堵塞一部分轻骨料的孔隙,水化过程中, 被堵塞的孔隙中的水分不会释放出或只有少量释放出来,相对于 清水预湿的轻骨料,减小了混凝土中界面过渡区的水灰比。同时 一部分矿物掺合浆体会附着到轻骨料表面,在混凝土水化过程中, 其可以改善界面过渡区的质量,提高塑钢纤维轻骨料混凝土的抗 氯离子渗透性。
DPS溶液是一种深层渗透密封材料,其可以与混凝土中的碱性 物质和石灰发生化学反应,这一反应分为两个阶段:第一阶段, DPS溶液在进入到孔隙和毛细孔隙中会形成一种硅石凝胶膜,但其 中的水分蒸发后,会固化成一种结晶结构;第二阶段,DPS溶液通 过化学反应固化形成晶体会嵌入到混凝土的孔隙及裂缝当中,永 久性的密封混凝土,提高其密实度。DPS溶液形成的晶体再次遇水 后会再次被激活,形成新的溶液,继续对混凝土进行密封。使用 DPS溶液预湿轻骨料后,一部分DPS溶液在轻骨料中结晶密封了孔 隙。轻骨料在混凝土搅拌时从水泥浆体中吸收的水分,激活了孔 隙中的DPS溶液晶体,水化过程中这部分溶液析出,对塑钢纤维轻 骨料混凝土的骨料与水泥浆体的界面过渡区进行了密封和改善,提高了界面过渡区的性能,使塑钢纤维轻骨料混凝土的抗氯离子 渗透性得到了提高。
优选地,用粉煤灰浆体对塑钢纤维轻骨料进行预湿,具体包括: 预湿时间为15min、30min、45min或60min。
优选地,用矿渣浆体对塑钢纤维轻骨料进行预湿,具体包括: 预湿时间为15min、30min、45min或60min。
优选地,用硅灰浆体对塑钢纤维轻骨料进行预湿,具体包括: 预湿时间为15min、30min、45min或60min。
优选地,用混凝土永凝溶液对塑钢纤维轻骨料进行预湿,具体 包括:预湿时间为60min。
原材料选用:
水泥:内蒙古蒙西水泥股份有限公司生产的P·O 42.5水泥, 其性能见表1;
表1
粗骨料:(1)重庆昊磐节能科技股份有限公司生产的免烧圆 球型粉煤灰轻骨料、(2)湖北宜昌宝珠轻骨料开发有限责任公司 生产的连续级配烧结圆球型页岩轻骨料,轻骨料的性能如表2所 示。
表2
细骨料:包头本地产河砂,骨料颗粒级配合格,经冲洗后含泥 量小于3%,细度模数2.94,堆积密度1 575kg/m3。
塑钢纤维:宁波大成新材料股份有限公司生产的波浪形高性能 改性聚丙烯塑钢纤维。材料性能指标见表3。
表3
矿物掺和料:本试验选用的粉煤灰来自河西电厂,矿渣为宝钢 的粒化高炉矿渣,硅灰来自巩义市元亨净水材料厂,各矿物掺和 料具体的性能参数见表4和表5。
表4
表5
DPS为中铝聚能的CM-DPS深度渗透结晶密封防水剂,性能参 数见表6。
表6
实验用水为普通自来水,减水剂为聚羧酸减水剂,减水率为 45%
水灰比选用0.45、0.35、0.32三种,选取轻骨料的预湿时间分 别为15min、30min、45min和60min。不涉及到骨料浸泡时间的对 比组,其骨料浸泡时间均为60min。
配制矿物掺和料浆体时矿物掺和料与水的质量比为1:8。在使用 矿物掺和料浆体浸泡骨料时保持浆体不产生沉淀。
塑钢纤维轻骨料混凝土的抗氯离子渗透性能的测定参照《普通 混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》(GB-T50082-2009)[61]中的快速氯离子迁移系数法测定(RCM法),氯离子扩散系数按 以下公式计算:
式中:DRCM——混凝土非稳态氯离子扩散系数(×10-12m2/s);
U——所用电压绝对值(V),本试验使用电压为恒压30 V;
T——阳极溶液的初始温度和结束温度的平均值(℃);
L——试件厚度(mm);
Xd——氯离子渗透深度的平均值(mm);
t——试验时间(h)。
塑钢纤维轻骨料混凝土的配比参照《轻集料混凝土技术规程》 (JGJ51-2002)[1]中的松散体积法进行初步设计,并通过适配进 行调整。
样品制作
参照《纤维混凝土试验方法》(CECS13-2009)进行塑钢纤维 轻骨料混凝土的制备,具体制备过程如下:
骨料预湿试验时提前将所用的轻骨料进行预湿处理,并测定 其吸水率。对于清水预湿的骨料,在其预湿结束后将骨料表面的 水擦干,对于矿物掺和料浆体预湿的骨料,在预湿结束后静置, 使用时取上部的表干骨料进行塑钢纤维轻骨料混凝土的制备。
搅拌成型搅拌前先使用与配比相同水灰比的水泥浆对搅拌 机进行挂浆处理,将事先准备好的150mm×150mm×150mm的试 模涂刷矿物油脂。开始搅拌时将轻骨料,砂和水泥按照既定的配 比称重倒入强制搅拌机内搅拌1min,然后将塑钢纤维均匀的加入 到搅拌均匀的混合物种中搅拌1min,在拌合物搅拌均匀后,加入 水和减水剂,再搅拌2min,装模后将试件放在振动台震动30s,之 后抹平在室温条件下静置24h后拆模标号。
试件养护及加工试件在拆模后放入水箱中水养7d,然后取出 试件使用钻芯机将试件加工成φ100×150的圆柱体,之后送到石料 厂将试件加工成φ100×50的圆柱,最后将试件放入到水养箱中养 护至28d。本实施例的方法的RCM测试结果如表8所示。
表8
由上表可见,相对于没有被矿物掺合浆体和DPS溶液预湿的混 凝土,被矿物掺合浆体和DPS溶液预湿的混凝土的氯离子扩散系数 下降明显,进一步提高了塑钢纤维轻骨料混凝土的抗氯离子渗透 性能。
以上结合附图说明了本发明的技术方案,通过本发明的技术 方案,通过用矿物掺合浆体或混凝土永凝溶液对轻骨料进行预湿,有 效地降低了塑钢纤维轻骨料混凝土的氯离子扩散参数,提高了塑钢纤 维轻骨料混凝土的抗氯离子渗透性能。
在本说明书的描述中,术语“一个实施例”、“一些实施例”、 “具体实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特 征、结构、材料或特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。 在本说明书中,对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实 施例或实例。而且,描述的具体特征、结构、材料或特点可以在 任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发 明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。 凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改 进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种提高混凝土抗氯离子渗透性的骨料处理方法,其特征在于,包括:
用矿物掺合浆体或混凝土永凝溶液对塑钢纤维轻骨料进行预湿。
2.根据权利要求1所述的提高混凝土抗氯离子渗透性的骨料处理方法,其特征在于,所述矿物掺合浆体为粉煤灰浆体、矿渣浆体或硅灰浆体。
3.根据权利要求2所述的提高混凝土抗氯离子渗透性的骨料处理方法,其特征在于,用所述粉煤灰浆体对塑钢纤维轻骨料进行预湿,具体包括:所述预湿时间为15min、30min、45min或60min。
4.根据权利要求2所述的提高混凝土抗氯离子渗透性的骨料处理方法,其特征在于,用所述矿渣浆体对塑钢纤维轻骨料进行预湿,具体包括:所述预湿时间为15min、30min、45min或60min。
5.根据权利要求2所述的提高混凝土抗氯离子渗透性的骨料处理方法,其特征在于,用所述硅灰浆体对塑钢纤维轻骨料进行预湿,具体包括:所述预湿时间为15min、30min、45min或60min。
6.根据权利要求1所述的提高混凝土抗氯离子渗透性的骨料处理方法,其特征在于,用所述混凝土永凝溶液对塑钢纤维轻骨料进行预湿,具体包括:所述预湿时间为60min。
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