CN112723838B - 一种抗硫酸盐的彩色混凝土及混凝土构件 - Google Patents

一种抗硫酸盐的彩色混凝土及混凝土构件 Download PDF

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Abstract

本申请涉及混凝土领域，具体公开了一种抗硫酸盐的彩色混凝土及混凝土构件。一种抗硫酸盐的彩色混凝土，由包含以下原料制成：白色水泥、骨料、填充剂、颜料、胶粘剂、水、外加剂、改性橡胶粉末、所述改性橡胶粉末的制备方法如下：S1,改性剂的配制：称取二氯甲烷、乙醇、三乙胺、二苯胺磺酸钠、双氧水、柠檬酸钠、乙基纤维素搅拌混合均匀；S2，按重量份称取橡胶粉末与改性剂混合均匀，干燥，得到改性橡胶粉末。采用8000目改性橡胶粉末，使改性橡胶粉末在混凝土的表面和内部形成保护屏障，提高混凝土的硫酸盐耐腐蚀性能。添加硅酸钡粉末，硫酸盐的腐蚀介质不易从改性橡胶粉末与水泥的连接缝处浸入混凝土。

Description

一种抗硫酸盐的彩色混凝土及混凝土构件
技术领域
本申请涉及混凝土的领域，更具体地说，它涉及一种抗硫酸盐的彩色混凝土及混凝土构件。
背景技术
混凝土通常是以水泥等作为胶凝材料，混入砂、石粗细骨料，同水按一定比例配合，形成毛细孔多孔体的混凝土。
彩色混凝土为添加有颜料的混凝土，其凭其优异的装饰效果,有效地解决了普通混凝土颜色单一、色彩灰冷的缺陷,为道路、城市建筑的美化开辟了一条新的途径。
混凝土在水化时需要水，且在为混凝土水化反应提供水量时，通常添加有过量的水，二过量的水容易填充在空隙中，导致混凝土的孔隙率增大，一方面导致混凝土的抗压抗折强度降低，另一方面因其孔隙率高，使硫酸根离子的腐蚀介质通过孔隙浸入混凝土结构内部，造成对混凝土进行内部和外部双重侵蚀，破坏混凝土结构，导致混凝土耐久性降低。
发明内容
为了提高彩色混凝土的耐硫酸盐的腐蚀能力，本申请提供一种抗硫酸盐的彩色混凝土及混凝土构件。
本申请提供的一种抗硫酸盐的彩色混凝土及混凝土构件，采用如下的技术方案：
第一方面，本申请提供一种抗硫酸盐的彩色混凝土，采用如下的技术方案：
一种抗硫酸盐的彩色混凝土，由包含以下重量份的原料制成：
白色水泥500份；
骨料700-800份；
填充剂80-100份；
颜料85-105份；
胶粘剂40-50份；
水150-200份；
外加剂50-60份；
改性橡胶粉末30-50份；
所述改性橡胶粉末的制备方法如下：
S1,改性剂的配制：按重量份计，称取45-55份二氯甲烷、45-55份乙醇、2-3份三乙胺、3-4份二苯胺磺酸钠、1-3份双氧水、4-6份柠檬酸钠、8-9份乙基纤维素搅拌混合均匀；
S2，按重量份称取500份橡胶粉末与改性剂搅拌混合均匀，60-70℃下干燥1-1.5h，得到改性橡胶粉末。
通过采用上述技术方案，白色水泥作为混凝土的胶料，骨料用于骨架支撑，填充剂填充在骨料之间的缝隙中，提高混凝土的密实度。颜料作为显色物质，达到改变混凝土颜色的效果。胶粘剂提高混凝土体系内个成分的连接牢固度，提高混凝土的强度。水为混凝土的水化反应提供所需的水。
改性橡胶粉末通过将橡胶粉末与改性剂混合均匀并干燥获得，改性剂中，通过采用二氯甲烷、乙醇作为主要溶剂，三乙胺作为阻聚剂，放置二苯胺磺酸钠与乙醇发生反应，二苯胺磺酸钠作为催化剂，在柠檬酸钠、乙基纤维素的偶联作用下，改变橡胶粉末的极性，使改性橡胶粉末与水泥的相容性较好，从而提高混凝土的密实度。
橡胶粉末采用的是三元乙丙橡胶，三元乙丙橡胶是乙烯、丙烯和少量的非共轭二烯烃的共聚物，因其主链是由化学稳定的饱和烃组成，只在侧链中含有不饱和双键，具有优异的优越的耐氧化、抗臭氧和抗侵蚀的能力，且其价格低廉，将其作为混凝土的原料，填充在混凝土内部，可提高混凝土对硫酸盐的耐腐蚀性能。
可选的，所述改性橡胶粉末的目数为8000目。
通过采用上述技术方案，为了保证水泥的水化反应，工作人员通常会添加过量的水，未进行固化的水份容易残留在混凝土内部，改变混凝土内部结构，当混凝土固化完成，且多余的水分蒸发后，混凝土内部留下较多的孔隙，使硫酸盐容易通过孔隙进入混凝土的内部，降低混凝土对硫酸盐的耐腐蚀性能。
当改性橡胶粉末的目数在8000目时，较小的粉末颗粒充分填充在混凝土内，改性橡胶粉末颗粒表面因经过改性剂处理后，其表面具有较多的微孔，但是微孔并不贯通改性橡胶粉末颗粒，多余的水分被微孔吸收，当固化完成后原本被水占据的孔隙如今被改性橡胶粉末占据，因改性橡胶粉末具有较好的耐腐蚀性，且微孔不连通，使改性橡胶粉末在混凝土的表面和内部形成保护屏障，阻隔硫酸盐的浸入，从而提高混凝土的硫酸盐耐腐蚀性能。
可选的，所述改性剂中还添加有2-3份的硅酸钡粉末，且将改性剂升温至70-75℃后与橡胶粉末混合。
通过上述技术方案，改性剂升温后，硅酸钡出现热分解，出现絮状物，该絮状物质包裹在改性橡胶粉末颗粒的表面，该絮状物质内含有钡离子，钡离子遇硫酸盐后生成硫酸钡沉淀，沉淀填充在改性橡胶粉末与水泥的连接缝处，使硫酸盐的腐蚀介质不易从改性橡胶粉末与水泥的连接缝处浸入混凝土，进一步提高混凝土对硫酸盐的耐腐蚀性能。
可选的，所述胶粘剂包括环氧树脂胶、邻苯二甲酸氢钾，且环氧树脂胶和邻苯二甲酸氢钾的重量比为（35-40）:1。
通过上述技术方案，邻苯二甲酸氢钾含有极性和非极性两性基团,其可以诱导环氧树脂胶在固化时在其晶面上固定化，从而改变环氧树脂胶的固化后的结构。且在环氧树脂胶和邻苯二甲酸氢钾的重量比为（35-40）:1的比例下，苯二甲酸氢钾胶粘剂使混凝土内部呈现三维网络结构，种微观结构有利于应力的传递,使混凝土具有较好的韧性。且该三维网络结构使混凝土结构更加密实，减少混凝土中孔洞，从而使硫酸盐的腐蚀介质浸入彩色混凝土的内部，提高混凝土的耐硫酸盐的腐蚀性能。
但是若胶粘剂中邻苯二甲酸氢钾的含量增加时，混凝土微观上不能形成有效的三维网络结构而是形成了孔穴状的结构，反而导致混凝土内部结构疏松，硫酸盐的腐蚀介质容易浸入混凝土内部，导致混凝土的耐腐蚀性更差。
可选的，还包括重量份为4-6份的聚羧酸减水剂。
通过上述技术方案，聚羧酸减水剂具有较好的减水效果，使混凝土具有较小的坍落度损失。
可选的，所述外加剂为消泡剂。
通过上述技术方案，消泡剂减少混凝土在搅拌时产生的泡沫，即减少引入混凝土内部的空气的量，从而使混凝土更加密实。
可选的，所述颜料为氧化铁颜料。
通过上述技术方案，氧化铁颜料是第一大彩色无机颜料，氧化铁颜料具有纯度高、粒径均匀整齐的特点，且色谱广、颜色多、价廉、无毒，有优良的着色和应用性能，具有吸收紫外线等性能，使彩色混凝土具有色彩明丽、持久特点。
第二方面，本申请提供一种混凝土构件，采用如下的技术方案：
一种混凝土构件，包括抗硫酸盐的彩色混凝土。
通过采用上述技术方案，通过抗硫酸盐的彩色混凝土制作出的混凝土构件具有较好的抗硫酸盐腐蚀能力，具有强度高、色彩明丽、色彩持久的特点。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
1、通过添加改性橡胶粉末，提高混凝土的密实度和对硫酸盐的耐腐蚀性能。
2、本申请中优选采用8000目的改性橡胶粉末，使改性橡胶粉末在混凝土的表面和内部形成保护屏障，提高混凝土的硫酸盐耐腐蚀性能。
3、通过添加硅酸钡粉末，硫酸盐的腐蚀介质不易从改性橡胶粉末与水泥的连接缝处浸入混凝土，进一步提高混凝土对硫酸盐的耐腐蚀性能。
具体实施方式
以下结合实施例对本申请作进一步详细说明。
原料名称 种类或来源
白色水泥 河南万兴特种水泥有限公司出售的伟裕牌白色水泥p.w42.5
骨料 碎石和砂，且碎石与砂的重量比为2:3，其中碎石的粒径为5-20mm，砂的粒径为0.6-2mm。
填充剂 粉煤灰，10000目
颜料 氧化铁颜料，本实施例中采用上海灿森化工有限公司出售的德国拜耳乐氧化铁颜料铁红4110。
胶粘剂 环氧树脂胶、邻苯二甲酸氢钾，环氧树脂胶由贵州卓能达建筑材料有限公司出售，型号为JGN805
外加剂 消泡剂，由沧州科创化工有限公司出售的KC-701水泥砂浆消泡剂
橡胶粉末 天津市宝坻区科泰橡胶颗粒厂出售的三元乙丙橡胶颗粒，经进一步粉碎得到三元乙丙橡胶粉末，且目数分别为5000目、8000目、10000目。
聚羧酸减水剂 北京凯斯美联合化工产品有限公司出售的KSM-850粉体聚羧酸高效减水剂
制备例
制备例1
改性剂的配制：
按重量份计，称取50份二氯甲烷、50份乙醇、3份三乙胺、4份二苯胺磺酸钠、2份双氧水、5份柠檬酸钠、8份乙基纤维素常温下搅拌混合均匀，制备得到改性剂。
制备例2
改性剂的配制：
与制备例1的区别在于，还添加有3份的硅酸钡粉末。
制备例3
改性橡胶粉末的制备：
按重量份称取500份6000目的橡胶粉末与由制备例1制得的改性剂搅拌混合均匀，64℃下干燥1.3h，得到改性橡胶粉末。
制备例4：
改性橡胶粉末的制备：
按重量份称取500份6000目的橡胶粉末与由制备例2制得的改性剂在74℃下搅拌混合均匀，再在64℃下干燥1.3h，得到改性橡胶粉末。
制备例5
改性橡胶粉末的制备：
与制备例4的区别在于，橡胶粉末与由制备例2制得的改性剂在常温下搅拌混合均匀。
制备例6
与制备例4的区别在于，橡胶粉末的目数为10000目。
制备例7
与制备例4的区别在于，橡胶粉末的目数为8000目。
实施例
实施例1
一种抗硫酸盐的彩色混凝土,其制备方法如下：
按重量份计，称取白色水泥500份；骨料700份；粉煤灰80份；氧化铁红85份；环氧树脂胶40份；水150份；消泡剂50份；由制备例3制得的改性橡胶粉末30份，常温下搅拌混合均匀，搅拌速度为45r/min。
一种混凝土构件，包括抗硫酸盐的彩色混凝土。
实施例2
一种抗硫酸盐的彩色混凝土,其制备方法如下：
按重量份计，称取白色水泥500份；骨料800份；粉煤灰100份；氧化铁红105份；环氧树脂胶50份；水200份；消泡剂60份；由制备例3制得的改性橡胶粉末50份，常温下搅拌混合均匀，搅拌速度为45r/min。
一种混凝土构件，包括抗硫酸盐的彩色混凝土。
实施例3
一种抗硫酸盐的彩色混凝土,其制备方法如下：
按重量份计，称取白色水泥500份；骨料756份；粉煤灰92份；氧化铁红94份；环氧树脂胶46份；水178份；消泡剂54份；由制备例3制得的改性橡胶粉末44份，常温下搅拌混合均匀，搅拌速度为45r/min。
一种混凝土构件，包括抗硫酸盐的彩色混凝土。
实施例4
与实施例3的区别在于，改性橡胶粉末由制备例4制得。
实施例5
与实施例3的区别在于，改性橡胶粉末由制备例5制得。
实施例6
与实施例3的区别在于，改性橡胶粉末由制备例6制得。
实施例7
与实施例3的区别在于，改性橡胶粉末由制备例7制得。
实施例8
与实施例7的区别在于，环氧树脂胶采用环氧树脂胶、邻苯二甲酸氢钾的混合物等量替代，且环氧树脂胶和邻苯二甲酸氢钾的重量比为35:1。
实施例9
与实施例7的区别在于，环氧树脂胶采用环氧树脂胶、邻苯二甲酸氢钾的混合物等量替代，且环氧树脂胶和邻苯二甲酸氢钾的重量比为40:1。
实施例10
与实施例7的区别在于，环氧树脂胶采用环氧树脂胶、邻苯二甲酸氢钾的混合物等量替代，且环氧树脂胶和邻苯二甲酸氢钾的重量比为37:1。
实施例11
与实施例7的区别在于，环氧树脂胶采用环氧树脂胶、邻苯二甲酸氢钾的混合物等量替代，且环氧树脂胶和邻苯二甲酸氢钾的重量比为37:2。
实施例12
与实施例7的区别在于，环氧树脂胶采用环氧树脂胶、邻苯二甲酸氢钾的混合物等量替代，且环氧树脂胶和邻苯二甲酸氢钾的重量比为37:0.5。
实施例13
与实施例10的区别在于，还添加有重量份为5份的聚羧酸减水剂。
对比例
对比例1
与实施例3的区别在于，橡胶粉末不经过改性。
对比例2
与实施例3的区别在于，改性剂中不添加二苯胺磺酸钠。
对比例3
与实施例3的区别在于，改性剂中不添加三乙胺。
对比例4
与实施例3的区别在于，改性剂中不添加柠檬酸钠。
对比例5
与实施例3的区别在于，改性剂中不添加乙基纤维素。
性能检测试验
将实施例与对比例中的彩色混凝土制成100mm×100mm×100mm的混凝土试件养护30d后，参照GB/T50082—2009《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》，采用硫酸钠（5%质量浓度）作为侵蚀液，将混凝土试件浸泡在侵蚀液中，浸泡时间为1000h。
浸泡完成后将混凝土试件取出吹干，参照GB/T50081—2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》，测试混凝土试件的抗压强度试验，测试结果详见表1。
表1
抗压强度MPa
实施例1 31.4
实施例2 30.7
实施例3 32.1
实施例4 34.8
实施例5 32.3
实施例6 36.2
实施例7 32.5
实施例8 38.7
实施例9 38.9
实施例10 39.2
实施例11 29.4
实施例12 34.4
实施例13 39.6
对比例1 21.4
对比例2 25.3
对比例3 25.4
对比例4 21.7
对比例5 21.8
结合实施例3和实施例4、实施例5并结合表1可以看出，硅酸钡粉末在热的溶液中热分解后产生的钡离子分布在改性橡胶粉末的表面，当硫酸盐到达改性橡胶粉末与水泥的连接缝处时，硫酸盐与钡离子生产出沉淀将连接处阻挡，使硫酸盐难以进一步浸入混凝土内部，从而提高混凝土对硫酸盐的耐腐蚀性能。
结合实施例3和实施例6、实施例7并结合表1可以看出，改性橡胶粉末的目数在8000目时，多余的水分被其表面的微孔吸收，原本被水占据的孔隙如今被改性橡胶粉末占据，形成保护屏障，阻挡硫酸盐浸入混凝土的内部，使在8000目时具有最好的抗腐蚀能力。当目数较大时，使改性橡胶表面的微孔数量减小，导致多余水分难以被吸收，仍旧出现水分在混凝土内部导致婚姻孔隙较多。当目数较小时，改性橡胶粉末的颗粒较大，使其难以填充在混凝土的骨料的缝隙之间，从而导致混凝土的强度降低。
结合实施例7和实施例8-10并结合表1可以看出，将环氧树脂胶采用环氧树脂胶、邻苯二甲酸氢钾的混合物等量替代后，邻苯二甲酸氢钾使混凝土内部结构出现三维网络结构，提高混凝土密度，使硫酸盐难以浸入混凝土内部，从而提高混凝土的耐腐蚀性能，使混凝土保持较好的抗压强度。
结合实施例10-12并结合表1可以看出，当环氧树脂胶和邻苯二甲酸氢钾的重量比为37:1时，混凝土的抗压强度最好，其原因是当邻苯二甲酸氢钾含量增大时，其三维网络结构消失，出现孔洞的结构，使混凝土的密度反而大幅度降低，导致硫酸盐容易浸入混凝土内部并破坏其内部结构，导致抗压强度降低。邻苯二甲酸氢钾含量较低时，导致网络结构分布不均匀，使抗压强度较低。
结合实施例10和实施例13并结合表1可以看出，聚羧酸减水剂其减水效果对混凝土的强度具有一定的提高，但作用不明显。
本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，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，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (5)

1.一种抗硫酸盐的彩色混凝土，其特征在于，由包含以下重量份的原料制成：
白色水泥500份；
骨料700-800份；
填充剂80-100份；
颜料85-105份；
胶粘剂40-50份；
水150-200份；
外加剂50-60份；
改性橡胶粉末30-50份；
所述改性橡胶粉末的制备方法如下：
S1,改性剂的配制：按重量份计，称取45-55份二氯甲烷、45-55份乙醇、2-3份三乙胺、3-4份二苯胺磺酸钠、1-3份双氧水、4-6份柠檬酸钠、8-9份乙基纤维素搅拌混合均匀；
S2，按重量份称取500份橡胶粉末与改性剂搅拌混合均匀，60-70℃下干燥1-1.5h，得到改性橡胶粉末；
所述改性橡胶粉末的目数为8000目；
所述改性剂中还添加有2-3份的硅酸钡粉末，且将改性剂升温至70-75℃后与橡胶粉末混合；
所述胶粘剂包括环氧树脂胶、邻苯二甲酸氢钾，且环氧树脂胶和邻苯二甲酸氢钾的重量比为（35-40）:1。
2.根据权利要求1所述的一种抗硫酸盐的彩色混凝土，其特征在于：还包括重量份为4-6份的聚羧酸减水剂。
3.根据权利要求1所述的一种抗硫酸盐的彩色混凝土，其特征在于：所述外加剂为消泡剂。
4.根据权利要求1所述的一种抗硫酸盐的彩色混凝土，其特征在于：所述颜料为氧化铁颜料。
5.一种混凝土构件，其特征在于，包括权利要求1-4任一项所述的抗硫酸盐的彩色混凝土。
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