CN112079595B - 一种返封式耐酸混凝土及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种返封式耐酸混凝土及其制备方法，属于混凝土制备技术领域，本发明可以实现创新性的在混凝土原料内引入返封嵌球，并进行原料上的改进，提高混凝土的耐酸性，同时返封嵌球预埋在混凝土内可以感知到其内的渗透酸蚀，并采用主动引导的方式，触发返封动作，利用碱性物质来中和渗透水内的酸性物质，同时基于中和反应的放热特点，对事先填充好的热熔树脂胶块进行热熔，并通过助返封球的膨胀和搅拌动作，促使熔化后热熔树脂胶块沿渗透路线反向迁移，最终在渗透孔道内固化进行封堵，一方面可以避免水分的进一步渗透，另一方面可以中和渗透水内的酸性物质，对混凝土进行保护，有效保障混凝土的强度和使用寿命。

Description

一种返封式耐酸混凝土及其制备方法

技术领域

本发明涉及混凝土制备技术领域，更具体地说，涉及一种返封式耐酸混凝土及其制备方法。

背景技术

普通混凝土指以水泥为主要胶凝材料，与水、砂、石子，必要时掺入化学外加剂和矿物掺合料，按适当比例配合，经过均匀搅拌、密实成型及养护硬化而成的人造石材。混凝土主要划分为两个阶段与状态：凝结硬化前的塑性状态，即新拌混凝土或混凝土拌合物；硬化之后的坚硬状态，即硬化混凝土或混凝土。混凝土强度等级是以立方体抗压强度标准值划分，中国普通混凝土强度等级划分为14级：C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60、C65、C70、C75及C80。

酸性土壤是pH值小于7的土壤总称。包括砖红壤、赤红壤、红壤、黄壤和燥红土等土类。我国热带、亚热带地区，广泛分布着各种红色或黄色土壤的酸性土壤。当地气温高、雨量大，年降雨多在1500mm以上。这种高温多雨、湿热同季的特点，使土壤的风化和成土作用均甚强烈，生物物质的循环十分迅速。盐基高度不饱和，pH一般在4.5-6。同时铁铝氧化物有明显积聚，土壤酸瘦。

混凝土腐蚀过程复杂、种类繁多，分类标准有很多种，按侵蚀介质种类分为两大类。第一类为无机物侵蚀：包括酸、盐、强碱与混凝土的组成成分发生化学反应，生成无凝胶作用或膨胀性物质，改变混凝土结构成分，因而导致混凝土腐蚀；第二类为有机物与微生物侵蚀：在适当的环境中，微生物分解消化有机物，释放有机酸、二氧化碳、硫化氢等腐蚀性介质，使混凝土劣化，在酸性土壤环境中，混凝土容易受到酸蚀，导致强度下降，目前现有技术中通常采用耐酸蚀的混凝土原料来抵御土壤环境的侵蚀，但是效果不佳，严重缩短混凝土的使用寿命。

发明内容

1.要解决的技术问题

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种返封式耐酸混凝土及其制备方法，可以实现创新性的在混凝土原料内引入返封嵌球，并进行原料上的改进，提高混凝土的耐酸性，同时返封嵌球预埋在混凝土内可以感知到其内的渗透酸蚀，并采用主动引导的方式，触发返封动作，利用碱性物质来中和渗透水内的酸性物质，同时基于中和反应的放热特点，对事先填充好的热熔树脂胶块进行热熔，并通过助返封球的膨胀和搅拌动作，促使熔化后热熔树脂胶块沿渗透路线反向迁移，最终在渗透孔道内固化进行封堵，一方面可以避免水分的进一步渗透，另一方面可以中和渗透水内的酸性物质，对混凝土进行保护，有效保障混凝土的强度和使用寿命。

2.技术方案

为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。

一种返封式耐酸混凝土，包括以下重量份数计的原料：水泥330-380份、水160-190份、膨胀剂25-35份、细集料700-750份、粗集料950-1100份、减水剂2.5-3.5份、聚丙烯纤维2.5-3份、珍珠岩粉70-90份、氟硅酸钠20-30份和返封嵌球25-40份。

进一步的，所述膨胀剂为HT-U型混凝土膨胀剂，所述减水剂为HT-HPC聚羧酸高性能减水剂。

进一步的，所述细集料为细度模数2.5的天然或人工中粗砂，所述粗集料包括小石子、中石子及大石子，所述小石子的粒径为5-20mm，所述中石子的粒径为20-40mm，所述大石子的粒径为40-80mm，并且所述小石子、中石子、大石子的质量比为4-4.5:4.5-5.5:1。

进一步的，所述返封嵌球包括氧化铝球体，所述氧化铝球体外端开设有多个预埋槽，所述预埋槽槽口处连接有酸溶膜，相邻所述预埋槽之间镶嵌连接有外嵌磁铁，且多个外嵌磁铁的磁极均保持一致，所述酸溶膜内侧连接有耗酸包，所述耗酸包与预埋槽底壁之间填充有热熔树脂胶块，所述耗酸包外端连接有延伸至热熔树脂胶块内的导热柱，所述耗酸包上开设有多个均匀分布的连通孔，所述连通孔内壁上连接有多根交错分布的接引丝，当混凝土出现渗透侵蚀并遇到氧化铝球体时，渗透水内的酸性物质会腐蚀掉酸溶膜，然后进入到耗酸包上的连通孔中，被接引丝吸收后与其上附着的碱性物质进行中和反应，一方面消耗掉渗透水内的酸性物质，避免对混凝土造成更深的侵蚀，另一方面可以利用中和反应放热的特点，通过导热柱将热量传导至热熔树脂胶块内，迫使热熔树脂胶块熔化，同时助返封球受热膨胀后挤压熔化后的热熔树脂胶块反向迁移至渗透孔道内，对渗透孔道进行封堵。

进一步的，所述热熔树脂胶块内镶嵌连接有多个助返封球，所述助返封球包括弹性球形气囊和设于弹性球形气囊内的热解球，弹性球形气囊在感知到热量后将热量传导至热解球，热解球受热分解后释放出大量气体，一方面利用气体的冲击力迫使弹性球形气囊进行震动，改善熔化后的热熔树脂胶块的流动性，另一方面不断产生的气体促使弹性球形气囊进行膨胀，从而挤压熔化后的热熔树脂胶块反向迁移。

进一步的，所述热解球上插设有助流丝，所述助流丝贯穿弹性球形气囊并延伸至外侧，且热解球位于弹性球形气囊中心处，助流丝一方面起到固定热解球的作用，同时可以更好的从外界吸收热量并传导至热解球处，另一方面可以直接跟随热解球进行高频震动，提高对热熔树脂胶块的作用效果。

进一步的，所述助流丝的长度大于连通孔的孔径，且弹性球形气囊的外径小于连通孔的孔径，可以保证助返封球不会进入到连通孔中造成堵塞导致热熔树脂胶块反向迁移失败。

进一步的，所述酸溶膜外端镶嵌连接有多根延伸至氧化铝球体外侧的引流纤维束，所述酸溶膜采用酸溶性材料制成，引流纤维束用来扩大返封嵌球的感知范围，可以提前引导渗透水进行返封动作的触发，且酸溶膜在正常状态下可以对预埋槽进行隔离防护，在遭遇到渗透水时溶解进行暴露。

进一步的，所述接引丝采用附着有碱性物质粉末的吸水材料制成，接引丝可以吸收渗透进入连通孔内的水分，并依靠碱性物质粉末充分与渗透水中的碱性物质进行中和反应，可以避免渗透水进入到热熔树脂胶块中造成污染。

一种返封式耐酸混凝土的制备方法，包括以下步骤：

S1、分别将水泥、膨胀剂、细集料、粗集料、珍珠岩粉、氟硅酸钠和返封嵌球加入至料桶中，采用磁力搅拌的方式混合均匀；

S2、将减水剂加入至水中，搅拌均匀后得到混合溶液，之后将混合溶液加入至料桶中，磁力搅拌3-5min；

S3、将聚丙烯纤维均匀撒入料桶中，并磁力搅拌4-6分钟，后经浇注成型、养护即可。

3.有益效果

相比于现有技术，本发明的优点在于：

(1)本方案可以实现创新性的在混凝土原料内引入返封嵌球，并进行原料上的改进，提高混凝土的耐酸性，同时返封嵌球预埋在混凝土内可以感知到其内的渗透酸蚀，并采用主动引导的方式，触发返封动作，利用碱性物质来中和渗透水内的酸性物质，同时基于中和反应的放热特点，对事先填充好的热熔树脂胶块进行热熔，并通过助返封球的膨胀和搅拌动作，促使熔化后热熔树脂胶块沿渗透路线反向迁移，最终在渗透孔道内固化进行封堵，一方面可以避免水分的进一步渗透，另一方面可以中和渗透水内的酸性物质，对混凝土进行保护，有效保障混凝土的强度和使用寿命。

(2)返封嵌球包括氧化铝球体，氧化铝球体外端开设有多个预埋槽，预埋槽槽口处连接有酸溶膜，相邻预埋槽之间镶嵌连接有外嵌磁铁，且多个外嵌磁铁的磁极均保持一致，酸溶膜内侧连接有耗酸包，耗酸包与预埋槽底壁之间填充有热熔树脂胶块，耗酸包外端连接有延伸至热熔树脂胶块内的导热柱，耗酸包上开设有多个均匀分布的连通孔，连通孔内壁上连接有多根交错分布的接引丝，当混凝土出现渗透侵蚀并遇到氧化铝球体时，渗透水内的酸性物质会腐蚀掉酸溶膜，然后进入到耗酸包上的连通孔中，被接引丝吸收后与其上附着的碱性物质进行中和反应，一方面消耗掉渗透水内的酸性物质，避免对混凝土造成更深的侵蚀，另一方面可以利用中和反应放热的特点，通过导热柱将热量传导至热熔树脂胶块内，迫使热熔树脂胶块熔化，同时助返封球受热膨胀后挤压熔化后的热熔树脂胶块反向迁移至渗透孔道内，对渗透孔道进行封堵。

(3)热熔树脂胶块内镶嵌连接有多个助返封球，助返封球包括弹性球形气囊和设于弹性球形气囊内的热解球，弹性球形气囊在感知到热量后将热量传导至热解球，热解球受热分解后释放出大量气体，一方面利用气体的冲击力迫使弹性球形气囊进行震动，改善熔化后的热熔树脂胶块的流动性，另一方面不断产生的气体促使弹性球形气囊进行膨胀，从而挤压熔化后的热熔树脂胶块反向迁移。

(4)热解球上插设有助流丝，助流丝贯穿弹性球形气囊并延伸至外侧，且热解球位于弹性球形气囊中心处，助流丝一方面起到固定热解球的作用，同时可以更好的从外界吸收热量并传导至热解球处，另一方面可以直接跟随热解球进行高频震动，提高对热熔树脂胶块的作用效果。

(5)助流丝的长度大于连通孔的孔径，且弹性球形气囊的外径小于连通孔的孔径，可以保证助返封球不会进入到连通孔中造成堵塞导致热熔树脂胶块反向迁移失败。

(6)酸溶膜外端镶嵌连接有多根延伸至氧化铝球体外侧的引流纤维束，酸溶膜采用酸溶性材料制成，引流纤维束用来扩大返封嵌球的感知范围，可以提前引导渗透水进行返封动作的触发，且酸溶膜在正常状态下可以对预埋槽进行隔离防护，在遭遇到渗透水时溶解进行暴露。

(7)接引丝采用附着有碱性物质粉末的吸水材料制成，接引丝可以吸收渗透进入连通孔内的水分，并依靠碱性物质粉末充分与渗透水中的碱性物质进行中和反应，可以避免渗透水进入到热熔树脂胶块中造成污染。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明返封嵌球的结构示意图；

图3为图2中A处的结构示意图；

图4为本发明耗酸包的结构示意图；

图5为本发明助返封球的结构示意图。

图中标号说明：

1氧化铝球体、2外嵌磁铁、3引流纤维束、4酸溶膜、5耗酸包、6导热柱、7热熔树脂胶块、8助返封球、81弹性球形气囊、82热解球、83助流丝、9连通孔、10接引丝。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1：

请参阅图1，一种返封式耐酸混凝土，包括以下重量份数计的原料：水泥330份、水160份、膨胀剂25份、细集料700份、粗集料950份、减水剂2.5份、聚丙烯纤维2.5份、珍珠岩粉70份、氟硅酸钠20份和返封嵌球25份。

膨胀剂为HT-U型混凝土膨胀剂，减水剂为HT-HPC聚羧酸高性能减水剂。

细集料为细度模数2.5的天然或人工中粗砂，粗集料包括小石子、中石子及大石子，小石子的粒径为5-20mm，中石子的粒径为20-40mm，大石子的粒径为40-80mm，并且小石子、中石子、大石子的质量比为4-4.5:4.5-5.5:1。

请参阅图2-3，助返封球包括氧化铝球体1，氧化铝球体1外端开设有多个预埋槽，预埋槽槽口处连接有酸溶膜4，相邻预埋槽之间镶嵌连接有外嵌磁铁2，且多个外嵌磁铁2的磁极均保持一致，既可以配合磁力搅拌来进行原料混合，同时在静置后利用外嵌磁铁2之间的磁性排斥作用，可以使得助返封球在混凝土内实现自主均匀分散，酸溶膜4内侧连接有耗酸包5，耗酸包5与预埋槽底壁之间填充有热熔树脂胶块7，耗酸包5外端连接有延伸至热熔树脂胶块7内的导热柱6。

酸溶膜4外端镶嵌连接有多根延伸至氧化铝球体1外侧的引流纤维束3，酸溶膜4采用酸溶性材料制成，引流纤维束3用来扩大返封嵌球的感知范围，可以提前引导渗透水进行返封动作的触发，且酸溶膜4在正常状态下可以对预埋槽进行隔离防护，在遭遇到渗透水时溶解进行暴露。

请参阅图4，耗酸包5上开设有多个均匀分布的连通孔9，连通孔9内壁上连接有多根交错分布的接引丝10，当混凝土出现渗透侵蚀并遇到氧化铝球体1时，渗透水内的酸性物质会腐蚀掉酸溶膜4，然后进入到耗酸包5上的连通孔9中，被接引丝10吸收后与其上附着的碱性物质进行中和反应，一方面消耗掉渗透水内的酸性物质，避免对混凝土造成更深的侵蚀，另一方面可以利用中和反应放热的特点，通过导热柱6将热量传导至热熔树脂胶块7内，迫使热熔树脂胶块7熔化，同时助返封球8受热膨胀后挤压熔化后的热熔树脂胶块7反向迁移至渗透孔道内，对渗透孔道进行封堵。

接引丝10采用附着有碱性物质粉末的吸水材料制成，接引丝10可以吸收渗透进入连通孔9内的水分，并依靠碱性物质粉末充分与渗透水中的碱性物质进行中和反应，可以避免渗透水进入到热熔树脂胶块7中造成污染。

热熔树脂胶块7内镶嵌连接有多个助返封球8，助返封球8包括弹性球形气囊81和设于弹性球形气囊81内的热解球82，弹性球形气囊81在感知到热量后将热量传导至热解球82，热解球82为受热分解出气体的物质，例如高锰酸钾或者碳酸氢钠，热解球82受热分解后释放出大量气体，一方面利用气体的冲击力迫使弹性球形气囊81进行震动，改善熔化后的热熔树脂胶块7的流动性，另一方面不断产生的气体促使弹性球形气囊81进行膨胀，从而挤压熔化后的热熔树脂胶块7反向迁移。

请参阅图5，热解球82上插设有助流丝83，助流丝83贯穿弹性球形气囊81并延伸至外侧，且热解球82位于弹性球形气囊81中心处，助流丝83一方面起到固定热解球82的作用，同时可以更好的从外界吸收热量并传导至热解球82处，另一方面可以直接跟随热解球82进行高频震动，提高对热熔树脂胶块7的作用效果。

助流丝83的长度大于连通孔9的孔径，且弹性球形气囊81的外径小于连通孔9的孔径，可以保证助返封球8不会进入到连通孔9中造成堵塞导致热熔树脂胶块7反向迁移失败。

实施例2：

请参阅图1，一种返封式耐酸混凝土，包括以下重量份数计的原料：水泥350份、水175份、膨胀剂30份、细集料725份、粗集料1000份、减水剂3份、聚丙烯纤维2.8份、珍珠岩粉80份、氟硅酸钠25份和返封嵌球35份。

其余部分与实施例1保持一致。

实施例3：

请参阅图1，一种返封式耐酸混凝土，包括以下重量份数计的原料：水泥380份、水190份、膨胀剂35份、细集料750份、粗集料1100份、减水剂3.5份、聚丙烯纤维3份、珍珠岩粉90份、氟硅酸钠30份和返封嵌球40份。

其余部分与实施例1保持一致。

一种返封式耐酸混凝土的制备方法，包括以下步骤：

S1、分别将水泥、膨胀剂、细集料、粗集料、珍珠岩粉、氟硅酸钠和返封嵌球加入至料桶中，采用磁力搅拌的方式混合均匀；

S2、将减水剂加入至水中，搅拌均匀后得到混合溶液，之后将混合溶液加入至料桶中，磁力搅拌3-5min；

S3、将聚丙烯纤维均匀撒入料桶中，并磁力搅拌4-6分钟，后经浇注成型、养护即可。

本发明可以实现创新性的在混凝土原料内引入返封嵌球，并进行原料上的改进，提高混凝土的耐酸性，同时返封嵌球预埋在混凝土内可以感知到其内的渗透酸蚀，并采用主动引导的方式，触发返封动作，利用碱性物质来中和渗透水内的酸性物质，同时基于中和反应的放热特点，对事先填充好的热熔树脂胶块7进行热熔，并通过助返封球8的膨胀和搅拌动作，促使熔化后热熔树脂胶块7沿渗透路线反向迁移，最终在渗透孔道内固化进行封堵，一方面可以避免水分的进一步渗透，另一方面可以中和渗透水内的酸性物质，对混凝土进行保护，有效保障混凝土的强度和使用寿命。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式；但本发明的保护范围并不局限于此。任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.一种返封式耐酸混凝土，其特征在于：包括以下重量份数计的原料：水泥330-380份、水160-190份、膨胀剂25-35份、细集料700-750份、粗集料950-1100份、减水剂2.5-3.5份、聚丙烯纤维2.5-3份、珍珠岩粉70-90份、氟硅酸钠20-30份和返封嵌球25-40份；所述膨胀剂为HT-U型混凝土膨胀剂，所述减水剂为HT-HPC聚羧酸高性能减水剂；所述细集料为细度模数2.5的天然或人工中粗砂，所述粗集料包括小石子、中石子及大石子，所述小石子的粒径为5-20mm，所述中石子的粒径为20-40mm，所述大石子的粒径为40-80mm，并且所述小石子、中石子、大石子的质量比为4-4.5:4.5-5.5:1；所述返封嵌球包括氧化铝球体（1），所述氧化铝球体（1）外端开设有多个预埋槽，所述预埋槽槽口处连接有酸溶膜（4），相邻所述预埋槽之间镶嵌连接有外嵌磁铁（2），且多个外嵌磁铁（2）的磁极均保持一致，所述酸溶膜（4）内侧连接有耗酸包（5），所述耗酸包（5）与预埋槽底壁之间填充有热熔树脂胶块（7），所述耗酸包（5）外端连接有延伸至热熔树脂胶块（7）内的导热柱（6），所述耗酸包（5）上开设有多个均匀分布的连通孔（9），所述连通孔（9）内壁上连接有多根交错分布的接引丝（10）；所述热熔树脂胶块（7）内镶嵌连接有多个助返封球（8），所述助返封球（8）包括弹性球形气囊（81）和设于弹性球形气囊（81）内的热解球（82）；所述热解球（82）上插设有助流丝（83），所述助流丝（83）贯穿弹性球形气囊（81）并延伸至外侧，且热解球（82）位于弹性球形气囊（81）中心处。

2.根据权利要求1所述一种返封式耐酸混凝土，其特征在于：所述助流丝（83）的长度大于连通孔（9）的孔径，且弹性球形气囊（81）的外径小于连通孔（9）的孔径。

3.根据权利要求1所述一种返封式耐酸混凝土，其特征在于：所述酸溶膜（4）外端镶嵌连接有多根延伸至氧化铝球体（1）外侧的引流纤维束（3），所述酸溶膜（4）采用酸溶性材料制成。

4.根据权利要求1所述一种返封式耐酸混凝土，其特征在于：所述接引丝（10）采用附着有碱性物质粉末的吸水材料制成。

5.根据权利要求1-4任一所述一种返封式耐酸混凝土的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1、分别将水泥、膨胀剂、细集料、粗集料、珍珠岩粉、氟硅酸钠和返封嵌球加入至料桶中，采用磁力搅拌的方式混合均匀；

S2、将减水剂加入至水中，搅拌均匀后得到混合溶液，之后将混合溶液加入至料桶中，磁力搅拌3-5min；

S3、将聚丙烯纤维均匀撒入料桶中，并磁力搅拌4-6分钟，后经浇注成型、养护即可。

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