CN112551976A - 一种高强度防锈混凝土及其制备工艺 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种高强度防锈混凝土及其制备工艺，涉及混凝土材料技术领域。一种高强度防锈混凝土，主要由包括以下重量份的混凝土原料制成：水泥60‑90份，粉煤灰20‑50份，水40‑50份，砂子170‑240份，石子80‑150份；所述混凝土原料还包括外加料和改性防腐料，所述外加料包括以下重量份原料：减水剂2‑6份，聚酰胺纤维1.8‑4.6份；所述改性防腐料主要由包括以下重量份的原料制成：磷酸锆30‑60份，氨基丙基三乙氧基硅烷1.5‑3份。其具有强度性能好的优点。其制备工艺包括以下步骤：混料和混凝土制备等。其制备工艺具有可改善产品强度性能的优点。

Description

一种高强度防锈混凝土及其制备工艺
技术领域
本申请涉及混凝土材料技术领域，尤其涉及一种高强度防锈混凝土及其制备工艺。
背景技术
混凝土是以水泥为主要胶凝材料，与水、砂、石子、外加剂和矿物掺合料配合，经过均匀搅拌、密实成型及养护硬化而成的人造石材。混凝土因具有硬度高、施工方便等优点，广泛应用于建筑领域。随着社会的进步，实际施工过程中对混凝土性能的要求越来越高，在一些领域需要使用具有一定防锈功能的混凝土。
CN110950606A公开了一种具有防锈功能的混凝土及其应用工艺，其原料以重量份计包括：硅酸盐水泥325-432份、水210-250份、砂943-1123份、粉煤灰143-224份、矿粉112-132份、硅烷偶联剂8-17份、十二烷基苯磺酸三乙醇胺10-20份、十二烯基丁二酸20-30份以及石油磺酸钠40-60份。该技术方案通过在混凝土中加入十二烯基丁二酸和石油磺酸钠，使混凝土具有一定的防锈功能。
针对上述相关技术，发明人认为，该相关技术中液态的十二烯基丁二酸和石油磺酸钠用量较大，不利于提高防锈混凝土的硬度，给防锈混凝土的强度带来一定的不利影响。
发明内容
为了改善防锈混凝土的强度性能，本申请提供一种高强度防锈混凝土及其制备工艺。
第一方面，本申请提供一种高强度防锈混凝土，采用如下的技术方案：
一种高强度防锈混凝土，主要由包括以下重量份的混凝土原料制成：水泥60-90份，粉煤灰20-50份，水40-50份，砂子170-240份，石子80-150份；所述混凝土原料还包括外加料和改性防腐料，所述外加料包括以下重量份原料：减水剂2-6份，聚酰胺纤维1.8-4.6份；所述改性防腐料主要由包括以下重量份的原料制成：磷酸锆30-60份，氨基丙基三乙氧基硅烷1.5-3份。
通过采用上述技术方案，本申请通过在混凝土中加入用磷酸锆和氨基丙基三乙氧基硅烷制成的改性防腐料，磷酸锆中含有层状结构，磷酸锆具有高比表面积和高硬度的优点，对环境中的氯离子和硫酸根离子等腐蚀组分具有一定的吸附作用，有助于延缓腐蚀，提高混凝土产品的抗腐蚀性能；而磷酸锆具有高硬度的特点有助于提高混凝土的硬度，有助于减少因除锈组分的加入对混凝土的硬度和强度带来的不利影响，有助于改善混凝土的强度性能。用氨基丙基三乙氧基硅烷对磷酸锆进行改姓，一方面氨基丙基三乙氧基硅烷对氢离子具有一定的吸附作用，有助于减少游离态的氢离子含量，有助于延缓腐蚀；另一方面，氨基丙基三乙氧基硅烷吸附在高比表面积的磷酸锆表面，可改善磷酸锆的表面性能，提高磷酸锆的表面粘性，有助于提高磷酸锆与混凝土中其它组分之间的粘结强度，有助于改善防锈混凝土的强度；氨基丙基三乙氧基硅烷还具有一定的分散作用，有助于磷酸锆均匀分散在混凝土中，更好地改善防锈混凝土的抗腐蚀性能和强度性能。在防锈混凝土中加入具有增强作用的聚酰胺纤维，一方面有助于提高混凝土的抗裂性能，另一方面，聚酰胺纤维对氨基丙基三乙氧基硅烷具有一定的吸附作用，有助于改性防腐料均匀分散在防锈混凝土中，有助于更好地改善混凝土产品的抗腐蚀性能和强度性能。
优选的，主要由包括以下重量份的混凝土原料制成：水泥72-78份，粉煤灰32-38份，水40-50份，砂子200-210份，石子105-125份，减水剂3.5-4.5份，聚酰胺纤维3-3.4份，磷酸锆42-48份，氨基丙基三乙氧基硅烷1.5-3份。更优的，水泥75份，粉煤灰35份，水45份，砂子205份，石子115份，减水剂4份，聚酰胺纤维3.2份，磷酸锆45份，氨基丙基三乙氧基硅烷2.2份。
通过采用上述技术方案，使用更优的原料投料配比，有助于改善防锈混凝土的抗腐蚀性能和强度性能，有助于延长产品使用寿命，有利于产品市场推广。
优选的，所述减水剂为聚羧酸减水剂。
通过采用上述技术方案，使用聚羧酸减水剂有助于水泥充分水化，减少空鼓，有助于提高混凝土产品的抗裂性能。
优选的，所述砂子为粒径不大于2mm的机制砂，所述石子为5-25mm连续粒级级配鹅卵碎石。
通过采用上述技术方案，使用合适粒径大小混凝土原料，有助于提高各组分之间的相容性，更好地改善混凝土产品的机械性能。
优选的，所述磷酸锆的比表面积不小于12㎡/kg，所述磷酸锆的平均粒径不大于15μm。
通过采用上述技术方案，使用高比表面积和小粒径的磷酸锆，有助于改性防腐料均匀分散在混凝土中，有助于增大改性防腐料与混凝土中其它组分之间的粘附面积，有助于更好地改善产品抗腐蚀性能和机械强度性能，有助于延长产品使用寿命，有利于产品市场推广。
优选的，所述改性防腐料的制备方法为：取氨基丙基三乙氧基硅烷，加入20-30倍氨基丙基三乙氧基硅烷重量的乙酸乙酯，搅拌不少于15min，加入磷酸锆，混合均匀，将物料于50-70℃干燥不少于90min，制得改性防腐料。
通过采用上述技术方案，将氨基丙基三乙氧基硅烷溶解在乙酸乙酯中，再通过干燥脱出乙酸乙酯，有助于氨基丙基三乙氧基硅烷均匀分散在高比表面积的磷酸锆中，有助于更好地改善防锈混凝土产品的抗腐蚀性能和机械强度性能，有助于延长产品使用寿命，有利于产品市场推广。
优选的，所述外加料还包括1-2.5重量份的十二烷基苯磺酸三乙醇胺。
通过采用上述技术方案，加入少量的十二烷基苯磺酸三乙醇胺，有助于改善混凝土各组分之间的相容性，与聚酰胺纤维、氨基丙基三乙氧基硅烷等原料一起有助于提高防锈混凝土的抗裂性能。
第二方面，本申请提供一种高强度防锈混凝土的制备工艺，采用如下的技术方案：
一种高强度防锈混凝土的制备工艺，包括以下步骤：
S1混料：按设定的比例称取砂子，加入石子、粉煤灰和改性防腐料，混合均匀，制得粉料；
S2混凝土制备：按设定的比例称取水，搅拌，加入外加料和步骤S1制得的粉料，搅拌3-6min，再加入水泥，继续搅拌4-10min，制得高强度防锈混凝土。
通过采用上述技术方案，使用本申请公开的制备工艺生产防锈混凝土，有助于改善防锈混凝土的抗腐蚀性能和机械性能，有助于延长产品使用寿命，有利于产品市场推广。
综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：
1.本申请通过在混凝土中加入用磷酸锆和氨基丙基三乙氧基硅烷制成的改性防腐料，磷酸锆含有层状结构，具有高比表面积和高硬度的优点，对环境中的氯离子和硫酸根离子等腐蚀组分具有一定的吸附作用，有助于延缓腐蚀，提高混凝土产品的抗腐蚀性能；而磷酸锆具有高硬度的特点有助于提高混凝土硬度，有助于减少因除锈组分的加入对混凝土的硬度和强度带来的不利影响；用氨基丙基三乙氧基硅烷对磷酸锆进行改姓，一方面氨基丙基三乙氧基硅烷对氢离子具有一定的吸附作用，有助于减少游离态的氢离子含量，有助于延缓腐蚀；另一方面，氨基丙基三乙氧基硅烷吸附在高比表面积的磷酸锆表面，可改善磷酸锆的表面性能，提高磷酸锆的表面粘性，有助于提高磷酸锆与混凝土中其它组分之间的粘结强度，有助于改善防锈混凝土的强度；氨基丙基三乙氧基硅烷还具有一定的分散作用，有助于磷酸锆均匀分散在混凝土中，有助于更好地改善防锈混凝土的抗腐蚀性能和强度性能；
2.本申请将氨基丙基三乙氧基硅烷溶解在乙酸乙酯中，再通过干燥脱出乙酸乙酯，有助于氨基丙基三乙氧基硅烷均匀分散在高比表面积的磷酸锆中，有助于更好地改善防锈混凝土产品的抗腐蚀性能和机械强度性能，有助于延长产品使用寿命，有利于产品市场推广；
3.本申请在防锈混凝土中加入少量的十二烷基苯磺酸三乙醇胺，有助于改善混凝土各组分之间的相容性，与聚酰胺纤维、氨基丙基三乙氧基硅烷等原料一起有助于提高防锈混凝土的抗裂性能。
具体实施方式
为了改善混凝土的防锈性能，目前常用的防锈混凝土的制备方法是在混凝土中加入一定量的十二烯基丁二酸等除锈组分，但这些除锈组分给混凝土的硬度和强度带来一定的不利影响。本申请通过在混凝土中加入用磷酸锆和氨基丙基三乙氧基硅烷制成的改性防腐料，磷酸锆含有层状结构，具有高比表面积和高硬度的优点，对环境中的氯离子和硫酸根离子等腐蚀组分具有一定的吸附作用，有助于延缓腐蚀，提高混凝土产品的抗腐蚀性能；而磷酸锆具有高硬度的特点有助于提高混凝土硬度，有助于减少因除锈组分的加入对混凝土的硬度和强度带来的不利影响。用氨基丙基三乙氧基硅烷对磷酸锆进行改姓，一方面氨基丙基三乙氧基硅烷对氢离子具有一定的吸附作用，有助于减少游离态的氢离子含量，有助于延缓腐蚀；另一方面，氨基丙基三乙氧基硅烷吸附在高比表面积的磷酸锆表面，可改善磷酸锆的表面性能，提高磷酸锆的表面粘性，有助于提高磷酸锆与混凝土中其它组分之间的粘结强度，有助于改善防锈混凝土的强度；氨基丙基三乙氧基硅烷还具有一定的分散作用，有助于磷酸锆均匀分散在混凝土中，更好地改善防锈混凝土的抗腐蚀性能和强度性能。
实施例
本申请所涉及的原料均为市售，原料的型号及来源如表1所示。
表1原料的规格型号及来源
Figure BDA0002821460700000051
Figure BDA0002821460700000061
实施例1：一种高强度防锈混凝土的制备工艺，包括如下步骤：
S1混料：取2.2kg氨基丙基三乙氧基硅烷，加入55kg乙酸乙酯，搅拌20min，加入45kg磷酸锆，混合均匀，将物料于60℃干燥120min，制得改性防腐料。取205kg砂子，加入115kg石子、35kg粉煤灰和改性防腐料，混合均匀，制得粉料。
S2混凝土制备：取45kg水，以150转/分钟的转速搅拌，加入4kg聚羧酸减水剂、3.2kg聚酰胺纤维和2kg十二烷基苯磺酸三乙醇胺，再加入步骤S1制得的粉料，搅拌4min，再加入75kg水泥，继续搅拌8min，制得高强度防锈混凝土。
实施例2
实施例2与实施例1的区别在于，实施例2不加入十二烷基苯磺酸三乙醇胺，其它均与实施例1保持一致。
实施例3
实施例3与实施例1的区别在于，实施例3直接将磷酸锆和氨基丙基三乙氧基硅烷加入砂子中，不经乙酸乙酯改性步骤，其它均与实施例1保持一致。
实施例4-11
实施例4-11与实施例1的区别在于，实施例4-11各原料的添加量不同，其它均与实施例1保持一致，实施例4-11各原料的添加量见表2。
表2实施例4-11的各原料的添加量
Figure BDA0002821460700000071
实施例12-15
实施例12-15与实施例1的区别在于，实施例12-15各步骤工艺参数不同，其它均与实施例1保持一致，实施例12-15各步骤工艺参数见表3。
表3实施例12-15各步骤中的参数
Figure BDA0002821460700000072
Figure BDA0002821460700000081
对比例
对比例1
对比例1与实施例1的区别在于，对比例1不加入改性防腐料和聚酰胺纤维，对比例1不经乙酸乙酯改性步骤，其它均与实施例1保持一致。
对比例2
对比例2与对比例1的区别在于，对比例2不加入氨基丙基三乙氧基硅烷，不经乙酸乙酯改性步骤，直接将磷酸锆加入砂子中，其它均与实施例1保持一致。
对比例3
对比例3与对比例1的区别在于，对比例3不加入聚酰胺纤维，其它均与对比例1保持一致。
性能检测
1、抗压强度：参照GB/T50081-2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》，制作成若干边长为150mm的立方体标准试块，室温养护21天，进行抗压强度测试，实验结果如表4。
2、抗硫酸盐侵蚀性能：参照GB/T749-2008《水泥抗硫酸盐侵蚀试验方法》进行检测，实验结果如表4。
表4不同混凝土产品性能测试结果对比表
Figure BDA0002821460700000082
Figure BDA0002821460700000091
对比例1未加入改性防腐料，即未加入磷酸锆和氨基丙基三乙氧基硅烷，也未加入聚酰胺纤维，制得的混凝土产品的抗压强度不高，抗腐蚀性能不佳，不利于延长产品使用寿命，不利于产品市场推广。对比例2未加入氨基丙基三乙氧基硅烷，制得的混凝土产品的抗腐蚀性能稍有提高，但抗压强度不高，机械性能不佳。对比例3未加入聚酰胺纤维，制得的混凝土产品的抗腐蚀性能有所提高，但抗压强度不高，机械性能不佳，不利于延长产品使用寿命，不利于产品市场推广。
对比实施例1和对比例1-3的实验结果，可以看出，在制备混凝土的过程中，加入用磷酸锆和氨基丙基三乙氧基硅烷按本申请公开的方法制得的改性防腐料，再加入聚酰胺纤维，制得的防锈混凝土产品具有优异的抗压性能和抗腐蚀性能，有助于延长产品使用寿命，有利于产品市场推广。
对比实施例1和实施例2的实验结果，实施例2未加入十二烷基苯磺酸三乙醇胺，制得的防锈混凝土产品的抗压性能和抗腐蚀性能均有所降低。对比实施例1和实施例3的实验结果，实施例3直接将磷酸锆和氨基丙基三乙氧基硅烷加入砂子中，不经乙酸乙酯改性步骤，制得的混凝土产品的抗压性能和抗腐蚀性能均有所降低，不利于延长产品使用寿命，不利于产品市场推广。
相比于实施例1，实施例4-11中各原料的添加量不同，实施例12-15中各步骤工艺参数有所不同，制得的防锈混凝土产品均具有优异的抗压性能和抗腐蚀性能，有助于延长产品使用寿命，有利于产品市场推广。
本具体实施方式的实施例均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种高强度防锈混凝土，其特征在于，主要由包括以下重量份的混凝土原料制成：水泥60-90份，粉煤灰20-50份，水40-50份，砂子170-240份，石子80-150份；所述混凝土原料还包括外加料和改性防腐料，所述外加料包括以下重量份原料：减水剂2-6份，聚酰胺纤维1.8-4.6份；所述改性防腐料主要由包括以下重量份的原料制成：磷酸锆30-60份，氨基丙基三乙氧基硅烷1.5-3份。
2.根据权利要求1所述的一种高强度防锈混凝土，其特征在于，主要由包括以下重量份的混凝土原料制成：水泥72-78份，粉煤灰32-38份，水40-50份，砂子200-210份，石子105-125份，减水剂3.5-4.5份，聚酰胺纤维3-3.4份，磷酸锆42-48份，氨基丙基三乙氧基硅烷1.5-3份。
3.根据权利要求1所述的一种高强度防锈混凝土，其特征在于：所述减水剂为聚羧酸减水剂。
4.根据权利要求1所述的一种高强度防锈混凝土，其特征在于：所述砂子为粒径不大于2mm的机制砂，所述石子为5-25mm连续粒级级配鹅卵碎石。
5.根据权利要求1所述的一种高强度防锈混凝土，其特征在于：所述磷酸锆的比表面积不小于12㎡/kg，所述磷酸锆的平均粒径不大于15μm。
6.根据权利要求5所述的一种高强度防锈混凝土，其特征在于，所述改性防腐料的制备方法为：取氨基丙基三乙氧基硅烷，加入20-30倍氨基丙基三乙氧基硅烷重量的乙酸乙酯，搅拌不少于15min，加入磷酸锆，混合均匀，将物料于50-70℃干燥不少于90min，制得改性防腐料。
7.根据权利要求1所述的一种高强度防锈混凝土，其特征在于：所述外加料还包括1-2.5重量份的十二烷基苯磺酸三乙醇胺。
8.一种如权利要求1-7任一项所述的高强度防锈混凝土的制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：
S1混料：按设定的比例称取砂子，加入石子、粉煤灰和改性防腐料，混合均匀，制得粉料；
S2混凝土制备：按设定的比例称取水，搅拌，加入外加料和步骤S1制得的粉料，搅拌3-6min，再加入水泥，继续搅拌4-10min，制得高强度防锈混凝土。
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