CN110845212B - 一种耐渗流冲刷混凝土及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种耐渗流冲刷混凝土及其制备方法。耐渗流冲刷混凝土包括以下组分：水泥、水、粉煤灰、硅灰、细骨料、粗骨料、外加剂、防腐剂、磨细矿粉；粗骨料包括质量比为1:（1.5‑1.8）的花岗岩和玄武岩；外加剂包括质量比为1:（0.3‑0.5）:（0.5‑0.7）的膨胀纤维抗裂防水剂、引气剂和减水剂；防腐剂包括以下重量份的原料：2‑5份异丁基三乙氧基硅烷、1.2‑1.6份桐油酸、0.8‑1.6份硝酸钡、0.5‑1份2BaO·SiO2和3‑7份聚氨酯树脂。本发明的耐渗流冲刷混凝土具有耐海水渗流冲刷和耐腐蚀性能强，耐久性好的优点。

Description

一种耐渗流冲刷混凝土及其制备方法
技术领域
本发明涉及建筑材料技术领域，更具体地说，它涉及一种耐渗流冲刷混凝土及其制备方法。
背景技术
沿海城市的近海地带一直都是城市的黄金地段，在青岛地区沿海岸线建设的高层、超高层建筑越来越多，青岛临海地区既有地质条件好的沿海地基，又有杂填土、充填土等软弱地基，与强风化基岩面接触的大多为碎石、角砾层或中、粗砂等富含水且透水性强的土层，这就形成了青岛市地区地质的不均匀性和复杂性，在临海地区，由于海水影响，地质不均匀性和复杂性更加明显，临海的地下混凝土结构遭受的破坏具有极大的隐蔽性，长期深埋于地下不易被发觉和修复，而因此造成的安全隐患危害性极大，目前对临海地区应用的混凝土研究多倾向于抗腐蚀等耐久性研究，针对混凝土抗冲刷性能的研究集中在水工混凝土和路面混凝土，面向临海地区海水渗流冲刷的研究较少。
现有技术中，申请号为CN201710948201.8的中国发明专利申请文件中公开了一种耐海水腐蚀的复合水泥混凝土，由以下重量份数的原料组成：硅酸盐水泥熟料80-100份，混合材15-30份，脱硫石膏20-35份，碳纤维10-12份，苯乙醇油酸酯2-4份，丙烯酸异冰片酯2-4份，甲基丙烯酸环己酯1-2份，益母草碱2-5份，羊毛脂1-2份，蔗蜡2-5份，黄蜀葵植物胶5-8份，阿拉伯胶2-6份，石花胶1-2份，铅粉5-15份，玻璃纤维2-8份，氯化钙5-12份，三乙醇胺4-6份，岩沥青10-12份，硫酸钙晶须粉2-4份，助剂5-15份，调节剂2-5份。
现有的这种耐海水腐蚀的复合水泥混凝土采用硅酸盐水泥熟料为主料，辅以其他各原料，密实性能好，强度高，凝结时间短，收缩性小，耐海水腐蚀；但在临海地区，因为地下混凝土结构距离地表深度较大，每日受到潮汐作用的影响，地下混凝土结构会长期受到冲刷作用，并且由于市内对地下水的过度开采，海水倒灌现象日益严重，地下混凝土结构受到的渗流冲刷作用有增无减，使得地下混凝土结构不仅会受到海水中腐蚀性离子的侵蚀，还会受到海水的渗流冲刷作用，导致地下混凝土结构的耐久性较差，因此，研发一种具有良好的耐冲刷性能以及抗腐蚀性离子侵蚀能力的混凝土是需要解决的问题。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的第一个目的在于提供一种耐渗流冲刷混凝土，其具有耐海水渗流冲刷和耐腐蚀性能强，耐久性好的优点。
本发明的第二个目的在于提供一种耐渗流冲刷混凝土的制备方法，其具有制备方法简单，易于操作的优点。
为实现上述第一个目的，本发明提供了如下技术方案：一种耐渗流冲刷混凝土，包括以下重量份的组分：328-400份水泥、155-185份水、65-75份粉煤灰、45-65份硅灰、670-700份细骨料、955-985份粗骨料、12.2-14.5份外加剂、15.5-18.5份防腐剂、90-135份磨细矿粉；所述粗骨料包括质量比为1:(1.5-1.8)的花岗岩和玄武岩；
所述外加剂包括质量比为1:(0.3-0.5):(0.5-0.7)的膨胀纤维抗裂防水剂、引气剂和减水剂；所述防腐剂包括以下重量份的原料：2-5份缩合磷酸铝、1.2-1.6份桐油酸、0.8-1.6份水玻璃、0.5-1份2BaO·SiO2和3-7份聚氨酯树脂。
通过采用上述技术方案，由于粉煤灰、硅灰和磨细矿粉等掺入混凝土中后，其活性成分与水泥中的氢氧化钙发生二次反应，生成强度更高、稳定性更好的水化硅酸钙凝胶，从而改善混凝土中胶凝物质的组成，改善混凝土界面结构和界面区的性能，并且生成的产物填充于混凝土内部的孔隙中，从而起到封闭通孔的作用，减少了孔隙率，提高了混凝土的抗压强度和抗渗性；花岗岩的结构致密、质地坚硬、耐酸碱，玄武岩的抗压性和耐磨性好，吸水率低，将二者配合作为粗骨料，可提升混凝土的硬度，从而增强混凝土的耐磨性和耐冲刷性。
使用膨胀纤维抗裂防水剂与引气剂、减水剂作为外加剂，膨胀纤维抗裂防水剂在水化过程中生成大量的钙矾石，堵塞混凝土的毛细孔道，使混凝土结构更加密实，混凝土的抗渗性得到提升，其中含有的纤维组分，具有较好的弹性模量，能提升混凝土的抗裂性、耐磨性和高抗冲击性，引气剂能减少混凝土的渗透性，降低泌水量，混凝土浆体中大量微小气泡能隔断或堵塞混凝土的毛细管渗水通道，改善混凝土的孔结构，从而提升混凝土的抗渗力，减水剂能吸附于颗粒表面，增大颗粒间的相互排斥作用，促使水泥颗粒分散，从而释放絮凝体包裹的水，达到减水的目的，使水泥浆体的粘度下降，流动性提高，三者相互配合，能提升混凝土的抗渗性、抗裂性和耐磨性。
防腐剂中使用缩合磷酸铝和水玻璃，可对硬化后的混凝土进行表面处理，能封闭混凝土结构的毛细孔道，由水玻璃析出且填充于毛细孔道内的硅酸颗粒与水泥的水化产物氢氧化钙反应生成更有利于提高抗渗耐久性的C-S-H凝胶，聚合磷酸铝中氧化铝能与氢氧化钙反应生成水化铝酸钙，起到提高表面致密度和硬度的作用，聚合磷酸铝还能固化水玻璃析出的钠离子，提高混凝土表层的耐水性，因此聚合磷酸铝与水玻璃协同作用，能增强混凝土硬化后的抗渗性和耐冲刷性；而桐油酸具有防水、耐酸碱、防腐防锈的作用，能延缓2BaO·SiO2的水化速度，避免石膏与Ba0反应，影响水泥的正常凝结，Ba0与渗入混凝土中的硫酸根离子反应，生成几乎不可溶的混合物-硫酸钡，使水泥结构更加致密，同时也避免了生成钙矾石的反应，从而提升混凝土的抗硫酸盐腐蚀的能力，同时增强了混凝土的耐磨性，聚氨酯树脂为成膜物质，能在混凝土结构中形成具有耐酸碱、耐腐蚀的固化膜，从而提升混凝土的强度、抗裂、耐磨性，加强混凝土的抗腐蚀性能。
进一步地，包括以下重量份的组分：346-382份水泥、165-175份水、68-73份粉煤灰、50-55份硅灰、680-690份细骨料、865-975份粗骨料、13-13.9份外加剂、16.5-17.5份防腐剂、90-135份磨细矿粉；
所述粗骨料包括质量比为1:1.65的花岗岩和玄武岩；
所述外加剂包括质量比为1:0.4:0.6的膨胀纤维抗裂防水剂、引气剂和减水剂；
所述防腐剂包括以下重量份的原料：3.5份缩合磷酸铝、1.4份桐油酸、1.1份水玻璃、0.8份2BaO·SiO2和5份聚氨酯树脂。
通过采用上述技术方案，耐渗流冲刷混凝土中各组分用量更加精确，从而使制备的混凝土表面硬度高，密实性好，抗渗能力强，耐渗流冲刷性好。
进一步地，所述膨胀纤维抗裂防水剂由以下方法制成：以重量份计，将2-3.3份煤矸石粉在1000-1200℃下煅烧30-50min，取出，与1.2-1.8份膨胀剂、2.5-3.5份改性海泡石粉和1.1-1.5份氧化钙混合、粉碎，制得粒度为60-100um的混合粉末，再将混合粉末与2.8-3.6份PANI/PAN复合纳米纤维、1.6-2.4份壳聚糖纤维混合、研磨，制得粒度为10-40μm的膨胀纤维抗裂防水剂。
通过采用上述技术方案，改性海泡石粉具有良好的吸附效果，能使PANI/PAN复合纳米纤维和壳聚糖纤维在混凝土中相互缠绕，PANI/PAN复合纳米纤维和壳聚糖纤维的力学性能好，弹性模量高，与煤矸石粉等配合作用，能增强混凝土的抗裂性和抗渗性。
进一步地，所述改性海泡石粉由以下方法制成：将海泡石粉置于浓度为2mol/L的氯化钙溶液中，在40℃下搅拌1-2d，抽滤，去离子水洗涤，干燥，加入硅烷偶联剂和无水乙醇，在60℃下水浴2-3h，混合均匀后，烘干，制得改性海泡石粉，海泡石粉与氯化钙的质量比为2:1-0.5，海泡石粉与硅烷偶联剂和无水乙醇的质量比为1:5-8:6-10。
通过采用上述技术方案，将海泡石经氯化钙浸泡后，与硅烷偶联剂和无水乙醇混合，使得海泡石粉具有较好的吸附性和分散性，能吸附PANI/PAN复合纳米纤维和壳聚糖纤维，两种纤维相互缠绕，改性海泡石粉在混凝土中形成网状结构，增强两种纤维在混凝土中的握裹力，提升混凝土的抗裂性能。
进一步地，所述引气剂由三萜皂甙与水混合后，加入硫代硫酸钠，混合均匀，干燥至含水量低于1％后，与桃胶混合粉碎制成，三萜皂甙与水的质量比为1:2-3，三萜皂甙、硫代硫酸钠和桃胶的质量比为1:0.4-0.6:0.2-0.3。
通过采用上述技术方案，桃胶具有很好的吸附性，可用于吸附大颗粒的人工骨料，防止大颗粒骨料在混凝土浆体中产生孔隙，三萜皂苷具有分散性强，水性好的特点，能改善混凝土的表面张力，提高混凝土的耐久性，硫代硫酸钠对混凝土具有一定的塑化作用，具有早强效果，能加强混凝土的抗压强度，改善混凝土表面的耐磨性。
进一步地，所述磨细矿粉的比表面积为374-474m2/kg，硅灰的平均粒径为0.119μm，SiO2的含量为90-95％，减水剂为萘磺酸盐缩甲醛系列高效减水剂和聚羧酸高效减水剂中的一种。
通过采用上述技术方案，磨细矿粉的比表面积越大，浆体的流动度越大，吸附水量越多，表面活性质点越多，矿粉的水化速度越快，比表面积为374-474m2/kg的矿粉颗粒形状越接近圆球形，球形的颗粒之间不容易相互搭接，浆体中形成的团聚结构较少，浆体的流动性较好；硅灰颗粒可以填充在颗粒紧密堆积体的空隙中，发挥微粉效应，提高堆积密度，而且硅灰拥有巨大的比表面积，火山灰活性极大，高活性的二氧化硅与熟料水化产生的氢氧化钙反应将生成C-S-H凝胶，可以进一步使混凝土的体积密度提高、显气孔率减少，同时使抗压强度增大，因硅灰巨大的比表面积，会显著增加需水量，因此需要引入高效减水剂，调整混凝土浆体的流动度，同时高效减水剂对水泥的水化有一定的促进作用，萘磺酸盐缩甲醛系列高效减水剂能吸附于颗粒表面，增大颗粒间的相互排斥作用，促使水泥颗粒分散，从而释放絮凝体包裹的水，达到减水的目的，时水泥浆体的粘度下降，流动性提高。
进一步地，所述细骨料为细度模数为2.5-3.0的河砂，细骨料的含泥量≤3％。
通过采用上述技术方案，河砂的硬度高、耐磨性好，黏土等有害杂质含量少，使混凝土的耐冲刷性好，细度模数适宜，使混凝土有较好的工作性，施工和易性好，易搅拌，能填充于粗骨料之间的孔隙内，提高混凝土的密实度和强度，降低混凝土中孔隙率，减少混凝土离析、泌水，提高混凝土强度；粗骨料中针片状颗粒含量适宜，能够有效提高混凝土的强度，避免颗粒较大，使得骨料之间的孔隙较大，造成混凝土强度较低，与细骨料、粉煤灰和磨细矿粉形成合理级配，可提高混凝土的密实度，从而提高混凝土的抗裂和抗渗性能。
进一步地，所述粗骨料为5-20mm和20-40mm两个级配的复合，针片状含量≤5％，含泥量≤0.5％，泥块含量≤0.2％。
通过采用上述技术方案，粗骨料中针片状颗粒含量适宜，能够有效提高混凝土的强度，避免颗粒较大，使得骨料之间的孔隙较大，造成混凝土强度较低，与细骨料、粉煤灰和磨细矿粉形成合理级配，可提高混凝土的密实度，从而提高混凝土的抗裂和抗渗性能。
进一步地，所述粉煤灰为F类Ⅱ级粉煤灰，细度(45μm方孔筛筛余量)为≤12％，需水量比为95-98％，烧失量为≤4.5％。
通过采用上述技术方案，粉煤灰的活性成分为二氧化硅和三氧化二铝，与水泥水化产物混合后，能够生成较为稳定的胶凝材料，从而使混凝土具有较高的强度，同时粉煤灰中70％以上的颗粒是无定型的球形玻璃体，主要起到滚珠轴承作用，在混凝土拌合物中发挥润滑作用，改善混凝土拌合物的和易性，且粉煤灰与粗骨料等构成合理级配，使彼此之间互相填充，能有效增加混凝土密实度，进一步提高混凝土的抗压强度，使混凝土结构密实，不易渗水开裂。
为实现上述第二个目的，本发明提供了如下技术方案：一种耐渗流冲刷混凝土的制备方法，包括以下步骤：
S1、将水泥、粗骨料、细骨料、粉煤灰、硅灰、磨细矿粉混合均匀，制得预混料；
S2、将防腐剂和外加剂加入到水中，混合均匀后加入到预混料中，制得耐渗流冲刷混凝土。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
第一、由于本发明采用花岗岩、玄武岩作为粗骨料，由于花岗岩结构致密、质地坚硬、耐酸碱腐蚀，玄武岩的耐磨性好，吸水率小，二者配合提升混凝土硬化后的硬度和抗压强度，增大混凝土的耐冲刷性和耐磨性，粉煤灰、硅灰和磨细矿粉能生成强度高、稳定性好的水化硅酸钙凝胶，能填充于混凝土的孔隙中，减少孔隙率，提升抗渗性和抗压强度，多种组分协同使用，从而增大混凝土的耐渗流冲刷性、抗渗性和耐腐蚀性。
第二、本发明中优选采用膨胀纤维抗裂防水剂、引气剂和减水剂配合作为外加剂使用，膨胀纤维抗裂防水剂能使混凝土的结构更加密实，并增大其抗裂、抗冲击和耐磨性，引气剂能改善混凝土的孔结构，堵塞毛细管渗水孔道，提升混凝土的抗裂性能，减水剂能促使水泥颗粒分散，降低粘度，提升流动性，三者协同作用，可提升混凝土的抗渗性、耐磨性和抗裂性。
第三、本发明中优选使用含有缩合磷酸铝、水玻璃、桐酸油等物质的防腐剂对硬化后混凝土进行表面处理，水玻璃能与水泥的水化产物生成提高抗渗耐久性的C-S-H凝胶，聚合磷酸铝能固化水玻璃析出的钠离子，提升耐水性，桐油酸具有防水、耐酸碱、防腐防锈的效果，能延缓2BaO·SiO2的水化速度，BaO能结合硫酸盐离子，使混凝土结构更加致密，同时提升混凝土的抗硫酸盐侵蚀的能力。
第四、本发明中优先使用PANI/PAN复合纳米纤维和壳聚糖纤维等原料制备膨胀纤维抗裂防水剂，PANI/PAN复合纳米纤维和壳聚糖纤维具有良好的抗裂、防腐效果，二者在改性海泡石的作用下，在混凝土中相互缠绕，配合煤矸石粉、氧化钙，能增强混凝土的抗裂、防腐和抗渗性。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步详细说明。
膨胀纤维抗裂防水剂的制备例1-3
制备例1-3中膨胀剂选自山东鲁捷新型建材有限公司出售的货号为D548551的膨胀剂，硅烷偶联剂选自济南环正化工有限公司出售的型号为KH172的硅烷偶联剂，壳聚糖纤维选自青岛即发集团股份有限公司出售的货号为JF-100-F的壳聚糖纤维。
制备例1：将2kg煤矸石粉在1000℃下煅烧50min，取出，与1.2kg膨胀剂、2.5kg改性海泡石粉和1.1-1.5kg氧化钙混合、粉碎，制得粒度为60um的混合粉末，再将混合粉末与2.8kg PANI/PAN复合纳米纤维、1.6kg壳聚糖纤维混合、研磨，制得粒度为10μm的膨胀纤维抗裂防水剂，其中改性海泡石有以下方法制成：将海泡石粉置于浓度为2mol/L的氯化钙溶液中，在40℃下搅拌1d，抽滤，去离子水洗涤，干燥，加入硅烷偶联剂和无水乙醇，在60℃下水浴2h，混合均匀后，烘干，制得改性海泡石粉，海泡石粉与氯化钙的质量比为2:1，海泡石粉与硅烷偶联剂和无水乙醇的质量比为1:5:6；PANI/PAN复合纳米纤维由N,N-二甲基甲酰胺混合聚苯胺后，再混合聚丙烯腈的DMF溶液，制成PAIN/PAN复合分散体系，通过静电纺丝制成。
制备例2：将2.6kg煤矸石粉在1100℃下煅烧40min，取出，与1.5kg膨胀剂、3kg改性海泡石粉和1.3kg氧化钙混合、粉碎，制得粒度为80um的混合粉末，再将混合粉末与3.2kgPANI/PAN复合纳米纤维、2kg壳聚糖纤维混合、研磨，制得粒度为25μm的膨胀纤维抗裂防水剂，其中改性海泡石有以下方法制成：将海泡石粉置于浓度为2mol/L的氯化钙溶液中，在40℃下搅拌2d，抽滤，去离子水洗涤，干燥，加入硅烷偶联剂和无水乙醇，在60℃下水浴2.5h，混合均匀后，烘干，制得改性海泡石粉，海泡石粉与氯化钙的质量比为2:0.8，海泡石粉与硅烷偶联剂和无水乙醇的质量比为1:6.5:8，PANI/PAN复合纳米纤维由N,N-二甲基甲酰胺混合聚苯胺后，再混合聚丙烯腈的DMF溶液，制成PAIN/PAN复合分散体系，通过静电纺丝制成。
制备例3：将3.3kg煤矸石粉在1200℃下煅烧30min，取出，与1.8kg膨胀剂、3.5kg改性海泡石粉和1.5kg氧化钙混合、粉碎，制得粒度为100um的混合粉末，再将混合粉末与3.6kg PANI/PAN复合纳米纤维、2.4kg壳聚糖纤维混合、研磨，制得粒度为40μm的膨胀纤维抗裂防水剂，其中改性海泡石有以下方法制成：将海泡石粉置于浓度为2mol/L的氯化钙溶液中，在40℃下搅拌2d，抽滤，去离子水洗涤，干燥，加入硅烷偶联剂和无水乙醇，在60℃下水浴3h，混合均匀后，烘干，制得改性海泡石粉，海泡石粉与氯化钙的质量比为2:0.5，海泡石粉与硅烷偶联剂和无水乙醇的质量比为1:8:10，PANI/PAN复合纳米纤维由N,N-二甲基甲酰胺混合聚苯胺后，再混合聚丙烯腈的DMF溶液，制成PAIN/PAN复合分散体系，通过静电纺丝制成。
实施例
以下实施例中萘磺酸盐缩甲醛系列高效减水剂选自淮南市科迪化工科技有限公司出售的型号为UNF-2的萘磺酸盐缩甲醛系列高效减水剂，聚羧酸减水剂选自郑州市承锐化工产品有限公司出售的型号为sy-1902的聚羧酸减水剂，聚氨酯树脂选自合肥恒天新材料科技有限公司出售的型号为HT-511的聚氨酯树脂，桐油酸选自安徽省瑞芬得油脂深加工有限公司出售的型号为T155的桐油酸，水玻璃选自广州泽隆化工科技有限公司出售的型号为ZR-160-2的水玻璃，缩合磷酸铝选自济南特兴化工有限公司出售的货号为003的缩合磷酸铝，三萜皂甙选自西安瑞盈生物科技有限公司出售的型号为XRZ的三萜皂甙。
实施例1：一种耐渗流冲刷混凝土，其原料配比如表1所示，该耐渗流冲刷混凝土的制备方法包括以下步骤：
S1、将328kg水泥、955kg粗骨料、670kg细骨料、65kg粉煤灰、45kg硅灰、135kg磨细矿粉混合均匀，制得预混料；
其中水泥为硅酸盐水泥，粗骨料包括质量比为1:1.5的花岗岩和玄武岩，粗骨料为5-20mm和20-40mm两个级配的复合，5-20mm连续级配和20-40mm连续级配的质量比为1:1，针片状含量≤5％，含泥量≤0.5％，泥块含量≤0.2％，细骨料为细度模数为2.5的河砂，河砂的含泥量≤3％，粉煤灰为低钙II级，细度(45μm方孔筛筛余量)为≤12％，需水量比为95％，烧失量为≤4.5％，硅灰的平均粒径为0.119μm，SiO2的含量为90％，磨细矿粉的比表面积为374m2/kg，磨细矿粉的化学成分如表2所示，硅灰的具体粒径分布如表3所示；
S2、将15.5kg防腐剂和12.2kg外加剂加入到155kg水中，混合均匀后加入到预混料中，充分混合后，制得耐渗流冲刷混凝土；
其中防腐剂由以下重量的物质混合制成：2kg缩合磷酸铝、1.2kg桐油酸、0.8kg水玻璃、0.5kg 2BaO·SiO2和3kg聚氨酯树脂，外加剂包括质量比为1:0.3:0.5的膨胀纤维抗裂防水剂、引气剂和减水剂，膨胀纤维抗裂防水剂由制备例1制成，引气剂由三萜皂甙与水混合后，加入硫代硫酸钠，混合均匀，干燥至含水量低于1％后，与桃胶混合粉碎制成，三萜皂甙与水的质量比为1:2，三萜皂甙、硫代硫酸钠和桃胶的质量比为1:0.4:0.2，减水剂为萘磺酸盐缩甲醛系列高效减水剂。
表1实施例1-4中耐渗流冲刷混凝土的原料配比
Figure BDA0002285880930000081
表2磨细矿粉的化学成分
Figure BDA0002285880930000082
表3硅灰的粒径分布
Figure BDA0002285880930000083
实施例2-4：一种耐渗流冲刷混凝土，与实施例1的区别在于，原料配比如表1所示。
实施例5：一种耐渗流冲刷混凝土，与实施例1的区别在于，粗骨料包括质量比为1:1.65的花岗岩和玄武岩，粗骨料为5-20mm和20-40mm两个级配的复合，5-20mm连续级配和20-40mm连续级配的质量比为1:1，针片状含量≤5％，含泥量≤0.5％，泥块含量≤0.2％，细骨料为细度模数为2.8的河砂，河砂的含泥量≤3％，粉煤灰为F类Ⅱ级粉煤灰，细度(45μm方孔筛筛余量)为≤12％，需水量比为97％，烧失量为≤4.5％，硅灰的粒径为20μm，磨细矿粉的比表面积为424m2/kg，磨细矿粉的化学成分如表2所示，硅灰的具体粒径分布如表3所示；
防腐剂由以下重量的物质混合制成：3.5kg缩合磷酸铝、1.4kg桐油酸、1.1kg水玻璃、0.8kg2BaO·SiO2和5kg聚氨酯树脂，外加剂包括质量比为1:0.4:0.6的膨胀纤维抗裂防水剂、引气剂和减水剂，膨胀纤维抗裂防水剂由制备例2制成，引气剂由三萜皂甙与水混合后，加入硫代硫酸钠，混合均匀，干燥至含水量低于1％后，与桃胶混合粉碎制成，三萜皂甙与水的质量比为1:2.5，三萜皂甙、硫代硫酸钠和桃胶的质量比为1:0.5:0.25，减水剂为聚羧酸高效减水剂。
实施例6：一种耐渗流冲刷混凝土，与实施例1的区别在于，粗骨料包括质量比为1:1.8的花岗岩和玄武岩，粗骨料为5-20mm和20-40mm两个级配的复合，5-20mm连续级配和20-40mm连续级配的质量比为1:1，针片状含量≤5％，含泥量≤0.5％，泥块含量≤0.2％，细骨料为细度模数为2.8的河砂，河砂的含泥量≤3％，粉煤灰为F类Ⅱ级粉煤灰，细度(45μm方孔筛筛余量)为≤12％，需水量比为98％，烧失量为≤4.5％，硅灰的平均粒径为0.119μm，SiO2的含量为93％，磨细矿粉的比表面积为374m2/kg，磨细矿粉的化学成分如表2所示，硅灰的具体粒径分布如表3所示；
防腐剂由以下重量的物质混合制成：5kg缩合磷酸铝、1.6kg桐油酸、1.6kg水玻璃、1kg 2BaO·SiO2和7kg聚氨酯树脂，外加剂包括质量比为1:0.5:0.7的膨胀纤维抗裂防水剂、引气剂和减水剂，膨胀纤维抗裂防水剂由制备例3制成，引气剂由三萜皂甙与水混合后，加入硫代硫酸钠，混合均匀，干燥至含水量低于1％后，与桃胶混合粉碎制成，三萜皂甙与水的质量比为1:3，三萜皂甙、硫代硫酸钠和桃胶的质量比为1:0.6:0.3，减水剂为萘磺酸盐缩甲醛系列高效减水剂。
对比例
对比例1：一种耐渗流冲刷混凝土，与实施例1的区别在于，防腐剂中未添加桐油酸和2BaO·SiO2。
对比例2：一种耐渗流冲刷混凝土，与实施例1的区别在于，防腐剂中未添加缩合磷酸铝和水玻璃。
对比例3：一种耐渗流冲刷混凝土，与实施例1的区别在于，防腐剂为上海西亚化工工贸有限公司出售的型号为XY的防腐剂。
对比例4：一种耐渗流冲刷混凝土，与实施例1的区别在于，膨胀纤维抗裂防水剂中未添加改性海泡石粉、PANI/PAN复合纳米纤维和壳聚糖纤维。
对比例5：一种耐渗流冲刷混凝土，与实施例1的区别在于，膨胀纤维抗裂防水剂为成都有力度建筑材料有限公司出售的型号为WK的膨胀纤维抗裂防水剂。
对比例6：一种耐渗流冲刷混凝土，与实施例1的区别在于，引气剂为绍兴浙创化工有限公司出售的型号为K12的引气剂。
性能检测试验
按照实施例1-6和对比例1-6中的方法制备混凝土浆体，并按照以下方法检测混凝土的各项性能，将检测结果记录于表4中：
1、渗透高度：按照GB/T50082-2009《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》中规定，并利用SJS-1.5型1.2模砂浆抗渗仪进行抗渗试验，将各实施例和各对比例制备的试样成型后放入温度为20±2℃，相对湿度≥90％的预养室中养护24±2h，脱模后立即将试样放入20±2℃、湿度≥95％的养护室中养护到龄期后，取出、擦净、表面风干，抗渗仪压力为1.2±0.05MPa，加压过程不大于5min，以达到温度压力的时间为试验记录起始时间，24h后停止试验，取出试件，劈开试件，测量试件的渗水高度；
2、磨损质量：使用TMS-400水泥胶砂耐磨试验机进行耐磨性试验，试样尺寸为15cm×15cm×3cm，试样成型后放入温度为20±3℃，相对湿度≥90％的预养室中养护24±2h，脱模后立即将试样放入20±2℃、湿度≥95％的养护室中养护到龄期后，从水中取出，在空气中自然干燥，在60℃以下的温度下充分干燥，将试验放在耐磨机上，在300N负荷下预磨30转后，取下试件扫净粉粒称量，该重量作为试件的原始重量g1，再磨40转，取下试件扫粉粒称重g2，试件的磨损量用每一试件上单位面积的磨损质量来表示，计算至0.01kg/m2，计算公式为G＝(g1-g2)/0.0125；
3、显气孔率和体积密度：(1)将各实施例和各对比例制成的混凝土浆体制成3cm×3cm×5cm的试块，试块外观平整，无肉眼可见裂纹，养护到一定龄期后放入电烘箱内，于50℃下烘干至恒重，并于干燥器内自然冷却到室温，称量试样重量为m1；(2)将试样放入烧杯中，倒入浓度为10g/L的硼酸溶液以浸没试样，放在电炉上煮沸2小时后冷却至室温；(3)将试样迅速移至带溢流管容器的浸液中，当浸液完全浸没试样后，将试样吊在天平的挂钩上称量，得到饱和试样的表观质量m2；(4)从浸液中取出试样，用饱和了液体的毛巾，小心擦拭去试样表面多余的液滴(但不能把气孔中的液体吸出)，迅速称量试样在空气中的质量m3，按照下式计算显气孔率(Pa)：Pa＝(m3-m1)/(m3-m2)×100％，按照下式计算体积密度(Db)：Db＝m1D/(m3-m2)，其中D为硼酸溶液的密度；
4、抗压强度：按照GB/T50081-2002《普通混凝土力学性能试验方法》进行测试；
5、干缩率：按照GB/T751-1981《水泥胶砂干缩试验方法》进行检测；
6、抗硫酸盐侵蚀性能：按照GB/T749-2008《水泥抗硫酸盐侵蚀试验方法》进行检测；
7、氯离子扩散系数：按照GB/T50082-2009《普通混凝土长期性能和耐久性试验方法标准》中“混凝土氯离子迁移系数的非稳态迁移试验-氯离子扩散系数款速实验NTBUILD492”进行测试。
表4各实施例和各对比例制备的耐渗流冲刷混凝土性能检测
Figure BDA0002285880930000111
由表4中数据可以看出，按照实施例1-6中方法制备的耐渗流冲刷混凝土的渗水高度低，磨损质量小，显气孔率小，体积密度和抗压强度大，干缩率小，氯离子渗透系数小，抗硫酸盐侵蚀能力KS大于150级，说明本发明实施例1-6制备的耐渗流冲刷混凝土表面孔隙少、密实性好，抗渗性好，表面硬度高，耐渗流冲刷性好，耐硫酸盐和氯离子侵蚀能力强。
对比例1因防腐剂中未添加桐油酸和2BaO·SiO2，由检测结果可以看出，混凝土的抗硫酸盐侵蚀能力仅为120级，且氯离子渗透系数为1.45×10-12m2/s，其余性能与实施例1-6相差不大，说明防腐剂中添加桐油酸和2BaO·SiO2，能显著增强混凝土的抗硫酸盐和氯离子侵蚀能力。
对比例2因防腐剂中未添加聚合磷酸铝和水玻璃，由表5中数据可以看出，混凝土的渗水高度增大，显气孔率升高，磨损质量增大，说明添加聚合磷酸铝和水玻璃在防腐剂中，能增强混凝土的抗渗性和耐渗流冲刷性。
对比例3使用市售的防腐剂替代本发明制备的防腐剂，由检测结果可知，抗硫酸盐侵蚀能力为120级，氯离子渗透系数为1.34×10-12m2/s，对于混凝土的抗侵蚀能力改善效果不如本发明中使用的防腐剂。
对比例4因膨胀纤维抗裂防水剂中未添加改性海泡石粉、PANI/PAN复合纳米纤维和壳聚糖纤维，对比例4制备的混凝土渗水高度、磨损质量和干收缩率显著降低，说明添加改性海泡石粉、PANI/PAN复合纳米纤维和壳聚糖纤维制成的膨胀纤维抗裂防水剂能显著增强混凝土的抗渗性、抗收缩和耐磨性。
对比例5使用市售的膨胀纤维抗裂防水剂替代本发明制备的膨胀纤维抗裂防水剂，对比例5制备的混凝土的干收缩率、抗渗高度和磨损质量与实施例1-6相比，均有所差异，说明使用本发明中的膨胀纤维抗裂防水剂，能提升混凝土的抗渗性、耐磨性、抗裂性和抗压强度等性能。
对比例6因耐渗流冲刷混凝土中引气剂使用市售引气剂替代，由表5中数据可以看出，混凝土的其余性能测试结果与实施例1-6相差不大，但显气孔率为3.5％，抗压强度降低，与实施例1-6相比有差距较大，说明本发明制备的引气剂具有优异的消泡效果，能增强混凝土密实度和抗压强度，提升混凝土的耐磨性和耐冲刷性。
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (7)

1.一种耐渗流冲刷混凝土，其特征在于，由以下重量份的组分制成：328-400份水泥、155-185份水、65-75份粉煤灰、45-65份硅灰、670-700份细骨料、955-985份粗骨料、12.2-14.5份外加剂、15.5-18.5份防腐剂、90-135份磨细矿粉；
所述粗骨料由质量比为1:（1.5-1.8）的花岗岩和玄武岩制成；
所述外加剂由质量比为1:（0.3-0.5）:（0.5-0.7）的膨胀纤维抗裂防水剂、引气剂和减水剂制成；
所述防腐剂由以下重量份的原料制成：2-5份缩合磷酸铝、1.2-1.6份桐油酸、0.8-1.6份水玻璃、0.5-1份2BaO·Si02和3-7份聚氨酯树脂；
所述膨胀纤维抗裂防水剂由以下方法制成：以重量份计，将2-3.3份煤矸石粉在1000-1200℃下煅烧30-50min，取出，与1.2-1.8份膨胀剂、2.5-3.5份改性海泡石粉和1.1-1.5份氧化钙混合、粉碎，制得粒度为60-100um的混合粉末，再将混合粉末与2.8-3.6份PANI/PAN复合纳米纤维、1.6-2.4份壳聚糖纤维混合、研磨，制得粒度为10-40μm的膨胀纤维抗裂防水剂；
所述改性海泡石粉由以下方法制成：将海泡石粉置于浓度为2mol/L的氯化钙溶液中，在40℃下搅拌1-2d，抽滤，去离子水洗涤，干燥，加入硅烷偶联剂和无水乙醇，在60℃下水浴2-3h，混合均匀后，烘干，制得改性海泡石粉，海泡石粉与氯化钙的质量比为2:0.5-1，海泡石粉与硅烷偶联剂和无水乙醇的质量比为1:5-8:6-10；
所述引气剂由三萜皂甙与水混合后，加入硫代硫酸钠，混合均匀，干燥至含水量低于1%后，与桃胶混合粉碎制成，三萜皂甙与水的质量比为1:2-3，三萜皂甙、硫代硫酸钠和桃胶的质量比为1:0.4-0.6:0.2-0.3。
2.根据权利要求1所述的耐渗流冲刷混凝土，其特征在于，由以下重量份的组分制成：382份水泥、175份水、73份粉煤灰、55份硅灰、690份细骨料、975份粗骨料、13.9份外加剂、17.5份防腐剂、105份磨细矿粉；
所述粗骨料由质量比为1:1.65的花岗岩和玄武岩制成；
所述外加剂由质量比为1:0.4:0.6的膨胀纤维抗裂防水剂、引气剂和减水剂制成；
所述防腐剂由以下重量份的原料制成：3.5份缩合磷酸铝、1.4份桐油酸、1.1份水玻璃、0.8份2BaO·Si02和5份聚氨酯树脂。
3.根据权利要求1-2任一项所述的耐渗流冲刷混凝土，其特征在于，所述磨细矿粉的比表面积为374-474m2/kg，硅灰的平均粒径为0.119μm，SiO2的含量为90-95%，减水剂为萘磺酸盐缩甲醛系列高效减水剂和聚羧酸高效减水剂中的一种。
4.根据权利要求1-2任一项所述的耐渗流冲刷混凝土，其特征在于，所述细骨料为细度模数为2.5-3.0的河砂，细骨料的含泥量≤3%。
5.根据权利要求1-2任一项所述的耐渗流冲刷混凝土，其特征在于，所述粗骨料为5-20mm和20-40mm两个级配的复合，针片状含量≤5%，含泥量≤0.5%，泥块含量≤0.2%。
6.根据权利要求1-2任一项所述的耐渗流冲刷混凝土，其特征在于，所述粉煤灰为F类Ⅱ级粉煤灰， 45μm方孔筛筛余量为≤12％，需水量比为95-98％，烧失量为≤4.5％。
7.一种根据权利要求1-6任一项所述的耐渗流冲刷混凝土的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将水泥、粗骨料、细骨料、粉煤灰、硅灰、磨细矿粉混合均匀，制得预混料；
S2、将防腐剂和外加剂加入到水中，混合均匀后加入到预混料中，制得耐渗流冲刷混凝土。
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