CN109879642A - 一种防锈混凝土及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种防锈混凝土及其制作方法，涉及混凝土的技术领域，所述防锈混凝土包括以下重量份数的原料：水泥280‑310份；矿粉85‑95份；粉煤灰105‑115份；黄砂640‑680份；二灰碎石1030‑1040份；防锈外加剂5‑7份；吸附材料500‑600份；其他外加剂6‑8份；水180‑200份。本发明具有减缓混凝土中的钢筋腐蚀的效果。

Description

一种防锈混凝土及其制作方法

技术领域

本发明涉及混凝土的技术领域，尤其是涉及一种防锈混凝土及其制作方法。

背景技术

混凝土通常指用水泥作胶凝材料，砂、石作集料，然后与水(可含外加剂和掺合料)按一定比例配合，经搅拌而得的水泥混凝土。混凝土具有原料丰富，价格低廉，生产工艺简单的特点，因而使其用量越来越大。混凝土不仅在各种土木工程中使用，就是造船业，机械工业，海洋的开发，地热工程等，混凝土也是重要的材料。

但是现有的混凝土结构在长期使用过程中，由于长期暴露在恶劣的环境中，环境中的腐蚀介质，比如氯离子等的影响，会加速混凝土中钢筋结构的腐蚀，使得钢筋混凝土达不到预定的服役年限而提前失效，特别是对混凝土路面和桥梁板面具有明显的损环作用。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种防锈混凝土，目的在于通过改变混凝土中的外加剂种类以及增添能中和氯离子的原料，从而对混凝土起到保护作用。

本发明的上述目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种防锈混凝土，所述防锈混凝土包括以下重量份数的原料：

通过采用上述技术方案，水泥作为混凝土中的凝胶材料，黄砂和二灰碎石作为混凝土的骨架，粉煤灰和矿粉可以改善混凝土拌和料的和易性，由于二次水化作用，混凝土的密实度提高，界面结构得到改善，同时由于二次反应使得易受腐蚀的氢氧化钙数量降低，因此掺加粉煤灰后可提高混凝土的抗渗性和抗硫酸盐腐蚀性和抗镁盐腐蚀性。而且掺加粉煤灰在等强度等级的条件下，可以减少水泥用量约10％～15％，因而可降低混凝土的成本。防锈外加剂可以与混凝土中的氯离子结合，减少游离的氯离子，从而降低混凝土中被包裹的钢筋等金属材料与氯离子接触的概率，延长钢筋等材料的使用寿命。吸附材料可以与混凝土中游离的氯离子进行结合，使得氯离子被吸附固定，进一步降低混凝土中游离氯离子量，降低钢筋等金属材料的被腐蚀的概率。其他外加剂用于提高混凝土的早期强度、流动性以及光亮程度。

本发明进一步设置为：所述防锈外加剂中包括以下重量百分比的组分：

通过采用上述技术方案，氯离子会侵蚀混凝土内的钢筋等金属结构并且加速腐蚀的发生，而苯扎溴铵为阳离子表面活性剂，由于水泥水化时，孔隙溶液中游离着Ca²⁺、Mg²⁺等阳离子，使得水化的水泥硅酸钙凝胶表面带有负电荷，而阳离子表面活性剂吸附后，可以使得水化硅酸钙凝胶表面的电荷变正，从而通过静电作用吸附更多的氯离子。十二烷基苯磺酸三乙醇胺、脂肪酸甲酯乙氧基化磺酸钠和醇醚羧酸盐是阴离子表面活性剂，与苯扎溴铵复配可以提高苯扎溴铵在水泥表面的分散性和吸附牢度，从而提高苯扎溴铵阳离子表面活性剂对氯离子的静电吸附。磷酸可以与混凝土骨架中的碎石以及黄砂等材料中的碳酸钙反应，增加其比表面积，一方面增加对表面活性剂的吸附，从而提高对氯离子的静电吸附，另一方面提高其本身对氯离子的物理吸附作用。

本发明进一步设置为：所述吸附材料中包括以下重量百分比的组分：

焙烧镁铝碳酸根水滑石 40-60％；

纳米水化硅酸钙 余量。

通过采用上述技术方案，焙烧镁铝碳酸根水滑石具有层状结构，对氯离子起到物理吸附作用将氯离子吸附，并且通过结构记忆效应将氯离子吸附到层间，使得氯离子更加容易与焙烧镁铝碳酸根水滑石中的碳酸根离子发生交换，从而提高对氯离子的吸附作用。现有研究表明水泥水化物对氯离子的吸附作用能够降低混凝土中自由氯离子的含量，减小氯离子的渗透扩散速率，从而能够有效减缓钢筋表面自由氯离子的积聚，降低钢筋锈蚀的风险。混凝土中还存在一定量的氢氧化钙，而其中钙离子的存在可以促进水化硅酸钙结构中多聚物比例的增加，多聚物比例的增加可以促进水化硅酸钙在相同的氯离子浓度下吸附更多的氯离子。

本发明进一步设置为：所述吸附材料中还添加有重量百分比为3-5％的漂珠和2-3％的活性炭粉末。

通过采用上述技术方案，活性炭具有多孔结构，多孔结构很大的比表面积，可以吸附更多的纳米水化硅酸钙凝胶微粒，从而提高对氯离子的吸附作用微珠可以从废弃的灰浆以及煤灰粉中提炼出来，微珠可以提高混凝土的强度。

本发明进一步设置为：所述其他外加剂包括以下重量百分比的组分：

聚羧酸减水剂 60-70％；

甲酸钙 15-20％；

光亮剂 10-20％。

通过采用上述技术方案，聚羧酸减水剂分子骨架为主链和较多的支链组成，主链上含有较多的活性集团，依靠这些活性集团，主链可以“锚固”在水泥颗粒上，侧链具有亲水性，可以伸展在液相中，从而在颗粒表面形成庞大的立体吸附结构，产生空间位阻效应，聚羧酸减水剂掺杂进入混凝土中后，混凝土在拌制过程中，混凝土的流动性和和易性变好，用水量减少。甲酸钙是一种没有任何侵蚀性作用的添加剂，它可以加速水泥砂浆早期的强度，而不会衰减水泥后期的强度。光亮剂可以提高混凝土凝固后的光亮程度，提高混凝土的平整程度。

本发明进一步设置为：所述混凝土外涂覆有一层涂层材料，所述涂层材料包括以下重量份数的组分：

通过采用上述技术方案，涂层材料在混凝土成型后涂覆在混凝土表面，以保护混凝土免受外界环境中的氯离子的侵染，从而使得混凝土内部和外部的氯离子均不会对混凝土产生影响。乙烯基酯在混凝土表面固化后形成一层保护层，保护层的紧密程度大于混凝土，可以阻挡氯离子侵入混凝土内部。渗透剂可以提高乙烯基酯在在与混凝土结合时，提高两者的结合厚度，从而提高两者的结合牢固程度以及耐久性。平整剂可以使得乙烯基酯在涂覆固化后的表面可以变得平整，减少后期的打磨等操作对涂层的消耗。

一种防锈混凝土的制作方法，包括如下步骤：

步骤1：将原料按照碎石、黄砂、水泥、矿粉和煤粉、吸附材料、防锈外加剂、其他外加剂的顺序添加混合搅拌均匀；

步骤2：将搅拌后的混凝土浇筑到铺设有钢筋的地面上，待其固化后形成混凝土层；

步骤3：待步骤2中的混凝土初凝时，将涂层材料涂覆在混凝土的表面，待混凝土层干燥后，得到防锈混凝土。

通过采用上述技术方案，将原料和外加剂拌制形成混凝土原浆，混凝土原浆具有一定的粘稠度，水泥将碎石、黄砂以及煤粉和矿粉包裹住，并通过外加剂调节形成原浆，然后铺设到钢筋上浇筑定型，待原浆凝固后涂层材料与混凝土表面结合，从而保护混凝土免受外界的氯离子以及其他杂质的侵染。

本发明进一步设置为：所述步骤3中的涂层材料涂覆在混凝土层表面时包括以下步骤：

步骤1：将涂层材料中的各组分按比例搅拌均匀；

步骤2：先将混凝土层表面的杂质清理干净，然后将涂层材料均匀涂覆在混凝土层表面，涂层材料的涂覆层的厚度为2-3mm；

步骤3：待混凝土层和涂层材料都干燥固化后，将缓凝土层表面打磨平整。

通过采用上述技术方案，混凝土表面的杂质容易影响涂层材料与混凝土表面的粘附性，清理后的混凝土表面与涂层材料的连接更加紧密和牢固，而且2-3mm厚的涂层材料可以有效保护混凝土，不至于浪费过多的原料。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、通过改变混凝土中的外加剂种类以及增添能中和氯离子的原料，从而对混凝土起到保护作用；

2、通过在混凝土表面涂覆一层涂层保护混凝土免受外界中的氯离子的侵入，从而对混凝土内的钢筋等金属材料起到保护作用。

附图说明

图1为本发明的工艺流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明进行详细描述。

参照图1，本发明公开的一种防锈混凝土，其制备方法包括以下步骤：

步骤1：将原料按照碎石、黄砂、水泥、矿粉和煤粉、吸附材料、防锈外加剂、其他外加剂的顺序按比例添加混合搅拌均匀；

防锈外加剂中包括以下重量百分比的组分：

吸附材料中包括以下重量百分比的组分：

其他外加剂包括以下重量百分比的组分：

聚羧酸减水剂 60％；

甲酸钙 20％；

光亮剂 20％。

步骤2：将搅拌后的混凝土浇筑到铺设有钢筋的地面上，待其固化后形成混凝土层；

步骤3：a：将涂层材料中的各组分按比例搅拌均匀；

涂层材料包括以下重量份数的组分：

b：先将混凝土层表面的杂质清理干净，然后将涂层材料均匀涂覆在混凝土层表面，涂层材料的涂覆层的厚度为2mm；

c：待混凝土层和涂层材料都干燥固化后，将缓凝土层表面打磨平整。

实施例2-7与实施例1的区别在于混凝土原料中各组分按重量份数计为下表。

实施例8-14与实施例1的区别在于防锈外加剂中各组分按重量百分比计为下表。

实施例15-18与实施例1的区别在于吸附材料中各组分按重量百分比计为下表。

实施例19-24与实施例1的区别在于其他外加剂中各组分按重量百分比计为下表。

实施例15-18与实施例1的区别在于涂层材料中各组分按重量百分比计为下表。

对比例

对比例1与实施例1的区别在于未添加防锈外加剂；

对比例2与实施例1的区别在于未添加吸附材料；

对比例3与实施例1的区别在于未添加防锈外加剂和吸附材料；

检测方法

耐腐蚀检测：

试验样品：选取实施例1-18中制得的混凝土作为试验样品1-18，选取对比例1-3中的制得的混凝土作为对照样品1-3.

试验方法：将混凝土试样放入盐雾箱中，进行中性盐雾试验。试验温度选取为35℃。PH值调在中性范围(6.5～7.2)，盐雾的沉降率在1～3ml/80cm²·h之间，沉降量在1～2ml/80cm²·h之间。盐雾试验时间为72h。盐雾试验结束后测试混凝土中的钢筋的腐蚀程度。

测试结果如下表。(其中腐蚀程度由轻到重分为1-10级)

实施例	腐蚀程度
		实施例1	6
实施例2	6
		实施例3	5
实施例4	4
		实施例5	4
实施例6	3
		实施例7	3
实施例8	6
		实施例9	6
实施例10	5
		实施例11	5
实施例12	4
		实施例13	3
实施例14	3
		实施例15	5
实施例16	5
		实施例17	4
实施例18	3
		对比例1	5
对比例2	4
		对比例3	7

结论：通过上表的数据可以得到，添加有防锈添加剂和吸附材料的实施例中的混凝土中的钢筋的腐蚀程度明显低于对比例1-3中混凝土中的钢筋的腐蚀程度，且防锈添加剂和吸附材料的量增加时，混凝土对钢筋的保护作用更好，说明防锈添加剂和吸附材料可以吸附氯离子来减缓钢筋的腐蚀速度。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种防锈混凝土，其特征在于，所述防锈混凝土包括以下重量份数的原料：

2.根据权利要求1所述的一种防锈混凝土，其特征在于：所述防锈外加剂中包括以下重量百分比的组分：

3.根据权利要求1所述的一种防锈混凝土，其特征在于：所述吸附材料中包括以下重量百分比的组分：

焙烧镁铝碳酸根水滑石 40-60％；

纳米水化硅酸钙 余量。

4.根据权利要求3所述的一种防锈混凝土，其特征在于：所述吸附材料中还添加有重量百分比为3-5％的漂珠和2-3％的活性炭粉末。

5.根据权利要求1所述的一种防锈混凝土，其特征在于：所述其他外加剂包括以下重量百分比的组分：

聚羧酸减水剂 60-70％；

甲酸钙 15-20％；

光亮剂 10-20％。

6.根据权利要求1所述的一种防锈混凝土，其特征在于：所述混凝土外涂覆有一层涂层材料，所述涂层材料包括以下重量份数的组分：

7.一种根据权利要求1所述的防锈混凝土的制作方法，其特征在于包括如下步骤：

步骤1：将原料按照碎石、黄砂、水泥、矿粉和煤粉、吸附材料、防锈外加剂、其他外加剂的顺序添加混合搅拌均匀；

步骤2：将搅拌后的混凝土浇筑到铺设有钢筋的地面上，待其固化后形成混凝土层；

步骤3：待步骤2中的混凝土初凝时，将涂层材料涂覆在混凝土的表面，待混凝土层干燥后，制得防锈混凝土。

8.根据权利要求7所述的一种防锈混凝土的制作方法，其特征在于：所述步骤3中的涂层材料涂覆在混凝土层表面时包括以下步骤：

步骤1：将涂层材料中的各组分按比例搅拌均匀；

步骤2：先将混凝土层表面的杂质清理干净，然后将涂层材料均匀涂覆在混凝土层表面，涂层材料的涂覆层的厚度为2-3mm；

步骤3：待混凝土层和涂层材料都干燥固化后，将缓凝土层表面打磨平整。