CN111704420B - 一种抗腐蚀铝酸盐水泥管道及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种抗腐蚀铝酸盐水泥管道及其制备方法，采用铝酸盐水泥和矿渣作为胶凝材料，铝酸盐水泥的质量：矿渣的质量＝80～90：10～20，采用活性、可反应的白云石作为集料制得。本发明所提供的抗腐蚀铝酸盐水泥管道，在污水环境下的抗腐蚀性明显优于以普通硅酸盐水泥为主要胶凝材料、以常规硅质砂石为集料制得的污水混凝土管道，能达到降低污水混凝土管道更换维护费用的目的。

Description

一种抗腐蚀铝酸盐水泥管道及其制备方法
技术领域
本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种抗腐蚀铝酸盐水泥管道及其制备方法。
背景技术
目前，用于排放污水的混凝土管道主要以普通硅酸盐水泥为主要胶凝材料、以常规硅质砂石为集料混合而制成，这样的混凝土管道虽然抗压强度高、取材容易、制备简单、价格低廉，但污水环境中H2S浓度较高，在微生物如硫氧化细菌的作用下转化成硫酸，导致混凝土管道遭受腐蚀破坏，从而降低混凝土管道的结构强度，缩短使用寿命，进而使得污水管道基础设施的更换维护费用大大增加。
因此，如何增强污水混凝土管道的抗菌腐蚀性，提高混凝土管道结构的耐久性，降低更换维护费用，是目前亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的就是为了解决上述问题而提供一种抗腐蚀铝酸盐水泥管道及其制备方法，以解决现有技术中常规污水混凝土管道易受微生物腐蚀破坏，导致混凝土管道结构耐久性降低的问题，降低污水管道基础设施的更换维护费用。
本发明的目的通过以下技术方案实现：
一种抗腐蚀铝酸盐水泥管道，其制备原料包括以下组分：铝酸盐水泥和矿渣作为胶凝材料，白云石作为集料，所述铝酸盐水泥与矿渣的质量比为80-90：10-20。
铝酸盐水泥具有早强、优良的耐化学和微生物腐蚀、耐火性，在高硫酸盐环境中有较好的耐久性。本发明通过替换制备混凝土管道所用的胶凝材料和集料，进行适用于污水环境的抗腐蚀铝酸盐水泥管道的研制，增强污水混凝土管道的抗菌腐蚀性，提高混凝土管道结构的耐久性，降低更换维护费用。
优选地，所述铝酸盐水泥与矿渣的质量比为85：15。
优选地，所述的铝酸盐水泥熟料中，以质量百分含量计，铝酸一钙与二铝酸一钙的含量之和大于或等于55％。
优选地，所述的矿渣，7天活性指数不小于95％，比表面积不小于400m2/kg。
优选地，所述白云石为活性、可反应的白云石。
优选地，所述胶凝材料、集料与淡水混合并搅拌均匀，直接用于浇筑成型污水混凝土管道。
优选地，所述胶凝材料、集料与淡水混合并搅拌均匀，采用整体浇筑作为普通硅酸盐水泥混凝土主管道的内衬砌。
一种抗腐蚀铝酸盐水泥管道的制备方法，包括以下步骤：
(1)准备原料：铝酸盐水泥、矿渣及白云石，铝酸盐水泥与矿渣的质量比为85：15；
(2)将铝酸盐水泥、矿渣与白云石与淡水在20℃下混合搅拌均匀，搅拌好的混凝土浇筑成管道，养护后即得。
上述抗腐蚀铝酸盐水泥管道可用于污水环境下具备抗菌腐蚀要求的水泥混凝土管道。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
1、以铝酸盐水泥替代普通硅酸盐水泥为主要胶凝材料，来制备污水混凝土管道，这是因为铝酸盐水泥不仅对酸的中和能力优于普通硅酸盐水泥，而且铝酸盐水泥对污水中硫氧化菌有毒害作用，可抑制硫化氧化菌的活性，减少酸性物质的产生，进而降低酸对混凝土管道结构的腐蚀破坏。
2、以白云石替代常规硅质砂石为集料来制备污水混凝土管道，这是因为常规硅质砂石集料对酸腐蚀呈惰性，当水化后的胶凝材料被酸腐蚀后集料就会发生沉降，反过来又进一步将更多的胶凝材料暴露在酸腐蚀条件下，从而加速管道劣化；而白云石为酸溶性集料，当管道受到酸腐蚀时能保证集料与胶凝材料保持同步腐蚀，将集料沉降的破坏降至最低，进而降低污水管道的劣化速率，提高其耐久性。
3、优选10％～20％的矿渣替代铝酸盐水泥，不仅能保证铝酸盐水泥管道的抗菌腐蚀性能，还可以降低使用成本，提高经济效益。
4、本发明通过铝酸盐水泥、矿渣及白云石的复配，有效解决常规污水混凝土管道易受微生物腐蚀破坏，导致混凝土管道结构耐久性降低的问题，且降低污水管道基础设施的更换维护费用。
附图说明
图1为实施例1中圆柱体样品的质量损失随暴露时间延长的变化关系。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例1
2种污水混凝土管道内衬砌用抗菌腐蚀砂浆，分别由普通硅酸盐水泥(OPC)和铝酸盐水泥(CAC)与硅质中砂配制而成。
20℃下将搅拌均匀的砂浆制成直径为60mm、高120mm的圆柱体样品。将制备好的圆柱体砂浆样品悬挂于暴露箱内，然后将其置于一有大量生活废水流动的污水管道的顶部。该污水管道废水的pH长期维持在4左右，周围混凝土墙已经出现明显腐蚀劣化现象。圆柱体砂浆样品共经过12个月的现场暴露，暴露期间定期对其表观形貌和质量损失进行检测。
经过12个月的暴露后，由OPC制成的样品严重劣化，显示出明显的表层剥落；相比之下，由CAC制成的样品无明显劣化，样品基本保持完好。
图1统计了两种不同圆柱体样品的质量损失随暴露时间延长的变化关系，由图1可见，暴露12个月期间，由OPC制成的样品随时间的延长其质量损失始终呈明显增加趋势，表明材料腐蚀严重，而由CAC制成的样品的质量损失增加缓慢，材料腐蚀程度较轻，这表明铝酸盐水泥对酸的中和能力优于普通硅酸盐水泥，对污水中硫氧化菌有毒害作用，可抑制硫化氧化菌的活性，减少酸性物质的产生，降低酸对混凝土管道结构的腐蚀破坏。
实施例2
5种用于浇筑污水管道的混凝土，其所用胶凝材料组成和集料类型的配比如表1所示。
20℃下将搅拌好的混凝土浇筑成长200mm×宽150mm×厚80mm的样品，每种样品分为3组，分别置于3个污水管网人孔处(该污水管网与实施例1为同一污水管网)。经过12个月的现场暴露后取出，采用精度为0.001g的电子天平对其质量损失进行测量，记录结果如表2所示。
表1不同胶凝材料/集料类型的污水管道的混凝土配方
样品编号 胶凝材料组成 集料类型
PC1 OPC100％ 硅质
PC2 OPC100％ 白云石
CA1 CAC100％ 硅质
CA2 CAC100％ 白云石
CA/SL1 CAC85％+15％矿渣 白云石
表2不同胶凝材料/集料组成的混凝土样品在3个污水管网人孔处的质量损失
样品编号 最大损失量/％ 最小损失量/％ 平均损失量/％
PC1 8.64 3.78 5.95
PC2 6.56 3.05 4.88
CA1 3.67 1.84 2.75
CA2 1.69 0.76 1.14
CA/SL1 3.16 1.16 2.08
由表2可知，无论采用何种集料，所有以CAC为主要胶凝材料制备的样品的质量损失都明显低于以OPC为胶凝材料制备的样品，这与实施例1的结果一致。
对比样品PC1和PC2、CA1和CA2可知，采用白云石作为集料可明显降低样品的质量损失。
对比PC1和CA1、PC2和CA2可知，采用CAC作为胶凝材料的混凝土的质量损失亦明显减少，抗污水腐蚀性能得到增强。
与最佳配方CAC+白云石相比，矿渣的掺入虽然使得样品的质量损失略有增加，但其使用成本得到降低。
由以上实施例可见，本申请提供的一种抗腐蚀铝酸盐水泥管道制备方，可以制备出污水环境下抗菌腐蚀性明显优于以普通硅酸盐水泥为主要胶凝材料、以常规硅质砂石为集料制得的污水混凝土管道，可以广泛推广使用，能够显著增强管道的抗腐蚀性，且大大降低污水管道基础设施维护成本，具有显著的技术进步。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种抗腐蚀铝酸盐水泥管道，其特征在于，其制备原料包括以下组分：铝酸盐水泥和矿渣作为胶凝材料，白云石作为集料，所述铝酸盐水泥与矿渣的质量比为80-90：10-20；
所述的铝酸盐水泥熟料中，以质量百分含量计，铝酸一钙与二铝酸一钙的含量之和大于或等于55％；
所述白云石为活性、可反应的白云石；
所述胶凝材料、集料与淡水混合并搅拌均匀，直接用于浇筑成型污水混凝土管道。
2.根据权利要求1所述的一种抗腐蚀铝酸盐水泥管道，其特征在于，所述铝酸盐水泥与矿渣的质量比为85：15。
3.根据权利要求1所述的一种抗腐蚀铝酸盐水泥管道，其特征在于，所述的矿渣，7天活性指数不小于95％，比表面积不小于400m2/kg。
4.根据权利要求1-3任一项所述的一种抗腐蚀铝酸盐水泥管道，其特征在于，所述胶凝材料、集料与淡水混合并搅拌均匀，采用整体浇筑作为普通硅酸盐水泥混凝土主管道的内衬砌。
5.如权利要求1所述的一种抗腐蚀铝酸盐水泥管道的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)准备原料：铝酸盐水泥、矿渣及白云石；
(2)将铝酸盐水泥、矿渣与白云石与淡水混合并搅拌均匀，搅拌好的混凝土浇筑成管道，养护后即得。
6.根据权利要求5所述的一种抗腐蚀铝酸盐水泥管道的制备方法，其特征在于，将铝酸盐水泥、矿渣与白云石与淡水在20℃下混合搅拌。
7.根据权利要求5所述的一种抗腐蚀铝酸盐水泥管道的制备方法，其特征在于，所述铝酸盐水泥与矿渣的质量比为85：15。
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