CN111410461B - 一种抗氯离子渗透的混凝土及施工方法 - Google Patents

一种抗氯离子渗透的混凝土及施工方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于混凝土建筑材料技术领域，具体涉及一种抗氯离子渗透的混凝土及其施工方法。本发明抗氯离子渗透的混凝土的原料包括以下重量份数的组分：水泥250‑280份、粉煤灰50‑80份、矿粉50‑60份、黄砂620‑700份、碎石1000‑1200份、水120‑190份、微硅粉15‑28份、减水剂5‑8份、密实剂6‑15份。本发明通过密实剂及微硅粉的填充、增强作用以及减水剂、改性纤维的调节，使混凝土内部空隙填充密实，从而提高混凝土抗氯离子渗透性能，使混凝土成型后抗渗等级≥P8，实体混凝土表面密实、光滑、无裂缝，耐久性能良好。

Description

一种抗氯离子渗透的混凝土及施工方法
技术领域
本发明属于混凝土建筑材料技术领域，具体涉及一种抗氯离子渗透的混凝土及施工方法。
背景技术
预拌混凝土是混凝土生产由粗放型生产向集约化大生产的转变，在混凝土总产量中占有较大优势，目前的房建工程、市政工程全部采用预拌混凝土。预拌混凝土通常为水泥、掺合料、骨料、外加剂和水在搅拌站按预定比例混合后再运输至施工现场，尽管相对于早期的人工现场搅拌的混凝土搅拌更为均匀，材料配合比、计量相对准确，但随着混凝土工程的多功能化、施工及应用环境的复杂化、资源与环境的优化，人们对混凝土材料也提出了更高的要求。
然而，目前的预拌混凝土原材料来源不一，技术水平不一，控制方式不一，大多预拌混凝土企业生产的混凝土技术指标、性能仍停留在传统混凝土的层面上，即以混凝土工作性能和强度为主要控制指标，在耐久性方面大多数也只考虑了抗(水)渗等级这一单一指标。混凝土的耐久性直接影响建筑工程的使用寿命，并与人类的生活安全密切相关。随着预拌混凝土行业的发展和壮大，耐久性能好的混凝土在建筑工程中的应用越来越广泛，人们对混凝土耐久性的认识也不断加深。作为混凝土研究的重点方向，预拌混凝土的综合耐久性能也越来越受重视，人们对预拌混凝土的性能要求也越来越高。
混凝土的抗氯子渗透性能是衡量混凝土耐久性最重要指标之一。混凝土抗氯离子渗透性能是表征混凝土抗水、抗油、抗氯离子渗透的综合能力，用于评价混凝土抵抗水、离子等介质向内渗透的能力，反映混凝土密实程度及整体耐久性能。预拌混凝土的抗氯离子渗透性能是预拌混凝土的耐久性研究中非常重要的一方面内容，可以从源头上提高混凝土的综合耐久性能，确保质量为本。
发明内容
本发明的目的是针对上述技术问题，提供一种抗氯离子渗透的混凝土及其施工方法，提高混凝土的综合耐久性，保障施工质量。
本发明的上述目的通过以下技术方案得以实施：
一种抗氯离子渗透的混凝土，原料包括以下重量份数的组分：水泥250-280份、粉煤灰50-80份、矿粉50-60份、黄砂620-700份、碎石1000-1200份、水120-190份、微硅粉15-28份、减水剂5-8份、密实剂6-15份。
预拌混凝土在特定使用环境和特定施工条件下需要具备一定的特殊性能，而耐久性混凝土的性能指标有抗渗性能、抗碳化性能、抗硫酸盐侵蚀性能、抗冻性能、抗氯离子渗透性能等。改善和提高混凝土性能主要依靠调整原料的配合比，这也是耐久性混凝土的核心技术。其中抗氯离子渗透性能是近年来发展的一种新的指标，主要可以通过混凝土电通量或抗氯离子渗透系数的方法进行测定。本发明以水泥、粉煤灰、矿粉、黄砂、碎石、水及外加剂作为混凝土的主要原料，通过密实剂及微硅粉的填充、增强作用以及外加剂的调节，使混凝土内部空隙填充密实，从而提高混凝土抗氯离子渗透性能。
进一步地，本发明所述抗氯离子渗透的混凝土的原料包括以下重量份数的组分：水泥260份、粉煤灰70份、矿粉60份、黄砂680份、碎石1080份、水150份、微硅粉20份、减水剂7份、密实剂10份。
进一步地，本发明所述微硅粉中SiO2的质量百分比为96-99wt％，Al2O3的质量百分比为0.5-2wt％，比表面积为25000-28000m2/kg。
硅微粉在相变过程中由于表面张力的作用，会形成非结晶相无定形圆球状颗粒，表面较为光滑，且表面积大，有很高活性。通常硅微粉中细度小于1μm的颗粒占比可达80％以上。硅微粉加入硅酸盐水泥中可氧化形成多层保护层，具有良好的力学性能和抗高温氧化性能，使其流动性、结合性、填充气孔性能、结构密度和强度都得到不同程度的提高，进而增强抗侵蚀性和抗氯离子渗透性。
进一步地，本发明所述密实剂为三乙醇胺、氯化铁、硅酸铝、硫酸铝、硝酸铝、硫酸锆、二氧化锆、二氯氧化锆、氯化锂、氯化铈、硝酸铁、硫酸铁、三氧化二铁、甲基硅酸钠、氟硅酸钠、氟硅酸镁、纳米氧化镁、纳米氧化铈、纳米氧化钙中的一种或几种。
进一步地，本发明所述密实剂优选为20-40wt％的纳米氧化铈、10-20wt％的纳米氧化镁、40-70wt％的二氧化锆组成的混合物。
本发明中将纳米氧化镁、纳米氧化镁和二氧化锆混合作为密实剂，能有效提高混凝土材料的硬度、抗压强度和抗冲击性能。锆、镁和铈元素进入胶凝材料颗粒之间时不直接参与水泥的水化反应，超细的纳米级的微晶离子填补于毛细孔道中，当有害离子进入孔道时会迅速反应生成锆盐、铈盐等不溶性化合物晶体，填补于孔道中，既防止氯离子的进一步侵入，又能增强混凝土建筑物的强度和耐久性。
进一步地，上述氧化铈还可以用其他纳米稀土氧化物替代，如纳米氧化镧、纳米氧化钇、纳米氧化钕等。
进一步地，本发明所述减水剂为聚羧酸酯、干酪素、丙烯酸的混合物，质量比为3-6:2:1。
本发明将聚羧酸酯、干酪素和丙烯酸混合得到的复合减水剂与不同的骨料均具有很好的相容性，且温度适应性好，和易性和稳定性优良，对提高混凝土长期耐久性有显著效果。聚羧酸酯具有优异的流动性、渗透性和减水率，增强效果较好，但制作工艺复杂且成本较高，而用一定量的干酪素和丙烯酸部分替代，共同起到分散和空间位阻作用，在胶凝材料颗粒表面形成一层防水膜，促使骨料颗粒相互分散，防止凝聚，从而混凝土保持良好的流动性和坍落度。而当外界的水分或含有害离子的水进入基体时，减水剂中的憎水基团被吸附而不能继续渗透和移动，实现防渗抗蚀的作用。
进一步地，本发明所述抗氯离子渗透的混凝土由如下方法制得：先将黄砂和部分碎石加入搅拌机混合，再加入水泥、粉煤灰、矿粉、密实剂、微硅粉共同搅拌，然后加入水和减水剂继续搅拌，最后加入剩余份数的碎石搅拌至均匀，得到抗氯离子渗透的混凝土。
上述制备方法中，搅拌机的搅拌总时长≥120s；混凝土的出机坍落度为160-200mm，出机扩展度为400-500mm，出机温度≤35℃。
本发明的另一目的在于提供一种抗氯离子渗透的混凝土的施工方法，其特征在于，包括如下步骤：分层浇注、振捣密实、薄膜覆盖、保湿养护。
混凝土浇注时，应分层浇注，每层振捣密实，不得欠振、漏振、过振，在混凝土抹平后，应立即用塑料薄膜严密覆盖，以起到保湿保温的效果，防止混凝土因失水而出现收缩裂缝，同时可以保证水泥充分水化，保证混凝土早期强度。混凝土终凝后，可采取浇水、洒水方式进行养护，对混凝土表面进行保湿养护。
本发明上述施工方法中，混凝土的入模坍落度为150-190mm，入模温度为≤35℃，分层厚度≤40cm，养护时间≥7天，抗渗等级≥P8。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、本发明通过密实剂及微硅粉的填充、增强作用以及外加剂的调节，使混凝土内部空隙填充密实，从而提高混凝土抗氯离子渗透性能。
2、本发明将纳米氧化镁、纳米氧化镁和二氧化锆混合作为密实剂，能有效提高混凝土材料的硬度、抗压强度和抗冲击性能，进一步改善混凝土的抗氯离子渗透性和耐久性。
3、本发明的混凝土中还添加了高性能减水剂，以提高混凝土的整体强度和抗渗性。
4、本发明抗氯离子渗透的混凝土施工制得的产品抗渗等级≥P8，实体混凝土表面密实、光滑、无裂缝，耐久性能良好。
具体实施方式
下面通过具体实施例，对本发明的技术方案作进一步描述说明。如果无特殊说明，本发明的实施例中所采用的原料均为本领域常用的原料，实施例中所采用的方法，均为本领域的常规方法。应当理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于帮助理解本发明，不用于本发明的具体限制。
实施例1
一种抗氯离子渗透的混凝土，原料包括以下重量份数的组分：水泥260份、粉煤灰70份、矿粉60份、黄砂680份、碎石1080份、水150份、微硅粉20份、减水剂7份、密实剂10份；所述微硅粉中SiO2的质量百分比为99wt％，Al2O3的质量百分比为0.5wt％，比表面积为25000-28000m2/kg；所述密实剂为20wt％的纳米氧化铈、20wt％的纳米氧化镁、60wt％的二氧化锆组成的混合物；所述减水剂为聚羧酸酯、干酪素、丙烯酸的混合物，质量比为3:2:1。
本实施例的混凝土由如下方法制得：先将黄砂和部分碎石加入搅拌机混合，再加入水泥、粉煤灰、矿粉、密实剂、微硅粉共同搅拌，然后加入水和减水剂继续搅拌，最后加入剩余份数的碎石搅拌至均匀，得到抗氯离子渗透的混凝土；其中，搅拌机的搅拌总时长为150s；出机坍落度为190mm，出机扩展度为420mm。
将上述抗氯离子渗透的混凝土进行分层浇注，每层振捣密实，在混凝土抹平后，立即用塑料薄膜严密覆盖，待混凝土终凝后，采取洒水方式对混凝土表面进行保湿养护；其中，混凝土入模坍落度为180mm，分层厚度为35cm，养护时间为14天。
实施例2
一种抗氯离子渗透的混凝土，原料包括以下重量份数的组分：水泥260份、粉煤灰70份、矿粉60份、黄砂680份、碎石1080份、水150份、微硅粉20份、减水剂7份、密实剂10份；所述微硅粉中SiO2的质量百分比为96wt％，Al2O3的质量百分比为2wt％，比表面积为25000-28000m2/kg；所述密实剂为30wt％的纳米氧化铈、10wt％的纳米氧化镁、60wt％的二氧化锆组成的混合物；所述减水剂为聚羧酸酯、干酪素、丙烯酸的混合物，质量比为3:2:1。
本实施例的混凝土由如下方法制得：先将黄砂和部分碎石加入搅拌机混合，再加入水泥、粉煤灰、矿粉、密实剂、微硅粉共同搅拌，然后加入水和减水剂继续搅拌，最后加入剩余份数的碎石搅拌至均匀，得到抗氯离子渗透的混凝土；其中，搅拌机的搅拌总时长为130s；出机坍落度为190mm，出机扩展度为430mm。
将上述抗氯离子渗透的混凝土进行分层浇注，每层振捣密实，在混凝土抹平后，立即用塑料薄膜严密覆盖，待混凝土终凝后，采取洒水方式对混凝土表面进行保湿养护；其中，混凝土入模坍落度为185mm，分层厚度为35cm，养护时间为14天。
实施例3
一种抗氯离子渗透的混凝土，原料包括以下重量份数的组分：水泥260份、粉煤灰70份、矿粉60份、黄砂680份、碎石1080份、水150份、微硅粉20份、减水剂7份、密实剂10份；所述微硅粉中SiO2的质量百分比为98wt％，Al2O3的质量百分比为0.5wt％，比表面积为25000-28000m2/kg；所述密实剂为20wt％的纳米氧化铈、10wt％的纳米氧化镁、70wt％的二氧化锆组成的混合物；所述减水剂为聚羧酸酯、干酪素、丙烯酸的混合物，质量比为3:2:1。
本实施例的混凝土由如下方法制得：先将黄砂和部分碎石加入搅拌机混合，再加入水泥、粉煤灰、矿粉、密实剂、微硅粉共同搅拌，然后加入水和减水剂继续搅拌，最后加入剩余份数的碎石搅拌至均匀，得到抗氯离子渗透的混凝土；其中，搅拌机的搅拌总时长为150s；出机坍落度为185mm，出机扩展度为450mm。
将上述抗氯离子渗透的混凝土进行分层浇注，每层振捣密实，在混凝土抹平后，立即用塑料薄膜严密覆盖，待混凝土终凝后，采取洒水方式对混凝土表面进行保湿养护；其中，混凝土入模坍落度为175mm，分层厚度为35cm，养护时间为14天。
实施例4
一种抗氯离子渗透的混凝土，原料包括以下重量份数的组分：水泥260份、粉煤灰70份、矿粉60份、黄砂680份、碎石1080份、水150份、微硅粉20份、减水剂7份、密实剂10份；所述微硅粉中SiO2的质量百分比为99wt％，Al2O3的质量百分比为0.5wt％，比表面积为25000-28000m2/kg；所述密实剂为30wt％的纳米氧化铈、15wt％的纳米氧化镁、55wt％的二氧化锆组成的混合物；所述减水剂为聚羧酸酯、干酪素、丙烯酸的混合物，质量比为3:2:1。
本实施例的混凝土由如下方法制得：先将黄砂和部分碎石加入搅拌机混合，再加入水泥、粉煤灰、矿粉、密实剂、微硅粉共同搅拌，然后加入水和减水剂继续搅拌，最后加入剩余份数的碎石搅拌至均匀，得到抗氯离子渗透的混凝土；其中，搅拌机的搅拌总时长为120s；出机坍落度为165mm，出机扩展度为410mm。
将上述抗氯离子渗透的混凝土进行分层浇注，每层振捣密实，在混凝土抹平后，立即用塑料薄膜严密覆盖，待混凝土终凝后，采取洒水方式对混凝土表面进行保湿养护；其中，混凝土入模坍落度为160mm，分层厚度为35cm，养护时间为14天。
实施例5
一种抗氯离子渗透的混凝土，原料包括以下重量份数的组分：水泥260份、粉煤灰70份、矿粉60份、黄砂680份、碎石1080份、水150份、微硅粉20份、减水剂7份、密实剂10份；所述微硅粉中SiO2的质量百分比为99wt％，Al2O3的质量百分比为0.5wt％，比表面积为25000-28000m2/kg；所述密实剂为20wt％的纳米氧化铈、20wt％的纳米氧化镁、60wt％的二氧化锆组成的混合物；所述减水剂为聚羧酸酯、干酪素、丙烯酸的混合物，质量比为4:2:1。
本实施例的混凝土由如下方法制得：先将黄砂和部分碎石加入搅拌机混合，再加入水泥、粉煤灰、矿粉、密实剂、微硅粉共同搅拌，然后加入水和减水剂继续搅拌，最后加入剩余份数的碎石搅拌至均匀，得到抗氯离子渗透的混凝土；其中，搅拌机的搅拌总时长为150s；出机坍落度为180mm，出机扩展度为460mm。
将上述抗氯离子渗透的混凝土进行分层浇注，每层振捣密实，在混凝土抹平后，立即用塑料薄膜严密覆盖，待混凝土终凝后，采取洒水方式对混凝土表面进行保湿养护；其中，混凝土入模坍落度为165mm，分层厚度为35cm，养护时间为14天。
实施例6
一种抗氯离子渗透的混凝土，原料包括以下重量份数的组分：水泥280份、粉煤灰50份、矿粉50份、黄砂700份、碎石1000份、水150份、微硅粉15份、减水剂7份、密实剂15份；所述微硅粉中SiO2的质量百分比为99wt％，Al2O3的质量百分比为0.5wt％，比表面积为25000-28000m2/kg；所述密实剂为20wt％的纳米氧化铈、20wt％的纳米氧化镁、60wt％的二氧化锆组成的混合物；所述减水剂为聚羧酸酯、干酪素、丙烯酸的混合物，质量比为3:2:1。
本实施例的混凝土由如下方法制得：先将黄砂和部分碎石加入搅拌机混合，再加入水泥、粉煤灰、矿粉、密实剂、微硅粉共同搅拌，然后加入水和减水剂继续搅拌，最后加入剩余份数的碎石搅拌至均匀，得到抗氯离子渗透的混凝土；其中，搅拌机的搅拌总时长为150s；出机坍落度为190mm，出机扩展度为470mm。
将上述抗氯离子渗透的混凝土进行分层浇注，每层振捣密实，在混凝土抹平后，立即用塑料薄膜严密覆盖，待混凝土终凝后，采取洒水方式对混凝土表面进行保湿养护；其中，混凝土入模坍落度为180mm，分层厚度为35cm，养护时间为14天。
实施例7
一种抗氯离子渗透的混凝土，原料包括以下重量份数的组分：水泥260份、粉煤灰80份、矿粉50份、黄砂620份、碎石1080份、水140份、微硅粉25份、减水剂5份、密实剂15份；所述微硅粉中SiO2的质量百分比为99wt％，Al2O3的质量百分比为0.5wt％，比表面积为25000-28000m2/kg；所述密实剂为20wt％的纳米氧化铈、20wt％的纳米氧化镁、60wt％的二氧化锆组成的混合物；所述减水剂为聚羧酸酯、干酪素、丙烯酸的混合物，质量比为5:2:1。
本实施例的混凝土由如下方法制得：先将黄砂和部分碎石加入搅拌机混合，再加入水泥、粉煤灰、矿粉、密实剂、微硅粉共同搅拌，然后加入水和减水剂继续搅拌，最后加入剩余份数的碎石搅拌至均匀，得到抗氯离子渗透的混凝土；其中，搅拌机的搅拌总时长为150s；出机坍落度为165mm，出机扩展度为410mm。
将上述抗氯离子渗透的混凝土进行分层浇注，每层振捣密实，在混凝土抹平后，立即用塑料薄膜严密覆盖，待混凝土终凝后，采取洒水方式对混凝土表面进行保湿养护；其中，混凝土入模坍落度为155mm，分层厚度为35cm，养护时间为14天。
实施例8
一种抗氯离子渗透的混凝土，原料包括以下重量份数的组分：水泥260份、粉煤灰50份、矿粉50份、黄砂650份、碎石1000份、水180份、微硅粉20份、减水剂8份、密实剂9份；所述微硅粉中SiO2的质量百分比为99wt％，Al2O3的质量百分比为0.5wt％，比表面积为25000-28000m2/kg；所述密实剂为20wt％的纳米氧化铈、20wt％的纳米氧化镁、60wt％的二氧化锆组成的混合物；所述减水剂为聚羧酸酯、干酪素、丙烯酸的混合物，质量比为5:2:1。
本实施例的混凝土由如下方法制得：先将黄砂和部分碎石加入搅拌机混合，再加入水泥、粉煤灰、矿粉、密实剂、微硅粉共同搅拌，然后加入水和减水剂继续搅拌，最后加入剩余份数的碎石搅拌至均匀，得到抗氯离子渗透的混凝土；其中，搅拌机的搅拌总时长为150s；出机坍落度为175mm，出机扩展度为430mm。
将上述抗氯离子渗透的混凝土进行分层浇注，每层振捣密实，在混凝土抹平后，立即用塑料薄膜严密覆盖，待混凝土终凝后，采取洒水方式对混凝土表面进行保湿养护；其中，混凝土入模坍落度为165mm，分层厚度为35cm，养护时间为14天。
实施例9
实施例9的混凝土与实施例1的区别仅在于微硅粉中SiO2的质量百分比为92wt％，Al2O3的质量百分比为0.2wt％，其余组分及重量份数均与实施例1相同。
实施例10
实施例10的混凝土与实施例1的区别仅在于密实剂为50wt％的纳米氧化铈和50wt％的纳米氧化镁组成的混合物，其余组分及重量份数均与实施例1相同。
实施例11
实施例11的混凝土与实施例1的区别仅在于密实剂为二氧化锆，其余组分及重量份数均与实施例1相同。
对比例1
对比例1的混凝土与实施例1的区别仅在于组分中不含有微硅粉，其余组分及重量份数均与实施例1相同。
对比例2
对比例2的混凝土与实施例1的区别仅在于组分中不含有密实剂，其余组分及重量份数均与实施例1相同。
对比例3
对比例3的混凝土与实施例1的区别仅在于减水剂为聚羧酸酯、干酪素、丙烯酸的混合物，质量比为1:1:1，其余组分及重量份数均与实施例1相同。
分别对实施例1-11和对比例1-3的混凝土施工成型后的产品性能进行检测，结果如表1所示。
表1实施例1-11和对比例1-3混凝土产品性能
Figure BDA0002429210560000101
Figure BDA0002429210560000111
从上述结果可看出，当混凝土组分中不含有微硅粉或密实剂，混凝土的抗渗等级、抗压强度和抗折强度均下降，氯离子扩散系数明显增加，且28天的的电通量也显著增加；并且，改变减水剂、密实剂的组成也会降低混凝土的抗渗等级和强度。可见本发明通过密实剂及微硅粉的填充、增强作用以及减水剂的调节，使混凝土内部空隙填充密实，从而提高混凝土抗氯离子渗透性能，使混凝土成型后抗渗等级≥P8，实体混凝土表面密实、光滑、无裂缝，耐久性能良好。
以上实施例对本发明要求保护的技术方案参数范围内点值未穷尽之处以及在实施例技术方案中对单个或者多个技术特征的同等替换形成的新的技术方案，同样都在本发明要求的保护范围内，并且本发明方案所有涉及的参数间如无特别说明，则相互之间不存在不可替换的唯一组合。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明，并不用于限定本发明的保护范围。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (3)

1.一种抗氯离子渗透的混凝土，其特征在于，所述抗氯离子渗透的混凝土的原料包括以下重量份数的组分：水泥250-280份、粉煤灰50-80份、矿粉50-60份、黄砂620-700份、碎石1000-1200份、水120-190份、微硅粉15-28份、减水剂5-8份、密实剂6-15份；
微硅粉中SiO2的质量百分比为96-99wt%，Al2O3的质量百分比为0.5-2wt%，比表面积为25000-28000m2/kg；
密实剂为20-40wt%的纳米氧化铈、10-20wt%的纳米氧化镁、40-70wt%的二氧化锆组成的混合物；
所述减水剂为聚羧酸酯、干酪素、丙烯酸的混合物，聚羧酸酯、干酪素、丙烯酸的质量比为3-6:2:1。
2.根据权利要求1所述的抗氯离子渗透的混凝土，其特征在于，所述抗氯离子渗透的混凝土的原料包括以下重量份数的组分：水泥260份、粉煤灰70份、矿粉60份、黄砂680份、碎石1080份、水150份、微硅粉20份、减水剂7份、密实剂10份。
3.一种如权利要求1-2任一所述的抗氯离子渗透的混凝土的施工方法，其特征在于，包括如下步骤：将混凝土进行分层浇注，每层振捣密实，在混凝土抹平后，用塑料薄膜严密覆盖，待混凝土终凝后，对混凝土表面进行保湿养护；其中，混凝土的入模坍落度为150-190mm，入模温度为≤35℃，分层厚度≤40cm，养护时间≥7天，抗渗等级≥P8。
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