CN113264740B - 一种多、高层养殖场用耐腐蚀混凝土及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多、高层养殖场用耐腐蚀混凝土，包括以下原料物质：硅酸盐水泥、碎石、砂子、水、粉煤灰、矿粉、聚羧酸减水剂、热塑性聚酯弹性体和结构式1所示的化合物：

Description

一种多、高层养殖场用耐腐蚀混凝土及其制备方法

技术领域

本发明涉及建筑材料技术领域，具体涉及一种多、高层养殖场用耐腐蚀混凝土及其制备方法。

背景技术

养殖场由于长期常处于潮湿、易腐蚀环境，对混凝土耐腐蚀性能，耐久性能方面有着较高的考验。除此之外，养殖场的腐蚀环境和一般的腐蚀环境不同，猪场内化学成分复杂，原水污染物主要为：化学需氧量(COD)、氨氮(NH4+-N)、总氮(TN)和总磷(TP)，此外，还要给养殖场进行定期消毒，消毒剂主要使用碱类消毒剂，酸类消毒剂虽会使用，但频率较少。消毒剂成分包括：固体甲醛、烧碱(NaOH)、福尔马林(HCHO)、冰醋酸、过氧乙酸、碘酸混合溶液等特殊的腐蚀环境，形成了养殖场复杂的酸碱腐蚀环境。在这个环境下，对混凝土的耐腐蚀性能要求极高，因此，提高养殖场所用混凝土的耐腐蚀性能尤其重要。

发明内容

针对现有的民用建筑混凝土不适用于养殖场腐蚀性环境的问题，本发明公开了一种多、高层养殖场用耐腐蚀混凝土及其制备方法，该多、高层养殖场用耐腐蚀混凝土具有较好的结构强度，同时也具有较高的耐腐蚀性能。

本发明公开了一种多、高层养殖场用耐腐蚀混凝土，包括以下原料物质：硅酸盐水泥、碎石、砂子、水、粉煤灰、矿粉、聚羧酸减水剂、热塑性聚酯弹性体和结构式1所示的化合物：

结构式1。

进一步的，所述多、高层养殖场用耐腐蚀混凝土包括以下重量组分的原料物质：

硅酸盐水泥190-210份、碎石1050-1070份、砂子760-785份、水156-163份、粉煤灰38-42份、矿粉152-168份、聚羧酸减水剂6.84-8.40份、热塑性聚酯弹性体18-32份和结构式1所示的化合物3-5份。

进一步的，所述热塑性聚酯弹性体包括聚酯硬段和聚醚软段。

进一步的，所述的硅酸盐水泥为P·Ⅱ42.5R水泥。

进一步的，所述的碎石为花岗岩，碎石的颗粒直径为5-25mm。

进一步的，所述粉煤灰为Ⅱ级灰，灰细度为14—25，0.045mm方孔筛余≤20％，含水量≤1％，氯离子含量≤0.01％，可溶性碱含量≤0.3％。

进一步的，所述矿粉为7d、28d的活性指数≥100％，密度≥2.8g/cm³，比表面积≥350m²/kg，含水量≤1.0％，氯离子≤0.02％的矿粉。

进一步的，所述聚羧酸减水剂为高性能聚羧酸减水剂。

本发明还公开了如上所述的多、高层养殖场用耐腐蚀混凝土的制备方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

首先将50％用量的碎石、砂子、粉煤灰、矿粉、结构式1所示的化合物、50％用量的硅酸盐水泥以及50％用量的水进行预拌和，得到预拌料；

然后往预拌料中加入聚羧酸减水剂、热塑性聚酯弹性体以及剩余的50％用量的碎石、50％用量的硅酸盐水泥以及50％用量的水进行再次搅拌，制备成耐腐蚀混凝土，对耐腐蚀混凝土浇筑固化后，养护15天以上，对耐腐蚀混凝土进行加热处理，使其处于200-260℃下保持30-60mi n。

进一步的，预拌和的时间为5-20mi n。

本发明与现有的混凝土相比，在原料物质中加入了热塑性聚酯弹性体和结构式1所示的化合物，其中，结构式1所示的化合物具有3个硅氧基，能够共同参与硅酸盐水泥的水解固化过程，进而附着于碎石、砂子、粉煤灰和矿粉的表面，而热塑性聚酯弹性体与其他无机材料之间的相容性较差，因此易被挤压形成于无机材料之间的孔隙中，对混凝土的孔隙进行填充，结构式1所示的化合物带有酯基，通过高温处理，使得结构式1所示的化合物与热塑性聚酯弹性体发生酯交换而结合交联在一起，进而使得热塑性聚酯弹性体和无机材料结合在一起，由于热塑性聚酯弹性体具有刚性链段和柔性链段，因此热塑性聚酯弹性体具有较好的收缩弹性，能够在所述混凝土受到外力的条件下保持混凝土的形态稳定性，具有较好的结构强度，同时也提高了混凝土的抗渗水性能，提高混凝土的耐腐蚀性。

具体实施方式

本发明公开了一种多、高层养殖场用耐腐蚀混凝土及其制备方法，该多、高层养殖场用耐腐蚀混凝土具有较好的结构强度，同时也具有较高的耐腐蚀性能。

下面将对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的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作出创造性劳动的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。

本发明公开了一种多、高层养殖场用耐腐蚀混凝土，包括以下原料物质：硅酸盐水泥、碎石、砂子、水、粉煤灰、矿粉、聚羧酸减水剂、热塑性聚酯弹性体和结构式1所示的化合物：

结构式1。

本发明与现有的混凝土相比，在原料物质中加入了热塑性聚酯弹性体和结构式1所示的化合物，其中，结构式1所示的化合物具有3个硅氧基，能够共同参与硅酸盐水泥的水解固化过程，进而附着于碎石、砂子、粉煤灰和矿粉的表面，而热塑性聚酯弹性体与其他无机材料之间的相容性较差，因此易被挤压形成于无机材料之间的孔隙中，对混凝土的孔隙进行填充，结构式1所示的化合物带有酯基，通过高温处理，使得结构式1所示的化合物与热塑性聚酯弹性体发生酯交换而结合交联在一起，进而使得热塑性聚酯弹性体和无机材料结合在一起，由于热塑性聚酯弹性体具有刚性链段和柔性链段，因此热塑性聚酯弹性体具有较好的收缩弹性，能够在所述混凝土受到外力的条件下保持混凝土的形态稳定性，具有较好的结构强度，同时也提高了混凝土的抗渗水性能，提高混凝土的耐腐蚀性。

本发明的混凝土中，硅酸盐水泥起胶凝作用，硅酸盐水泥与水形成水泥浆，水泥浆包裹在骨料表面并填充其空隙。在硬化前，水泥浆起润滑作用，赋予拌合物一定和易性，便于施工。硬化后，硅酸盐水泥与水反应后形成坚固的水泥石，将集料颗粒牢固的粘结成整体，使混凝土具有一定的物理力学性能。

砂子和碎石起骨架作用，对混凝土拌合物起到粘聚和保水作用，防止发生离析和严重泌水。砂子填充碎石的空隙，硅酸盐水泥填充砂子的空隙，形成密实的堆积；保证混凝土饱和浆体，以达到素混凝土清水表观效果。

粉煤灰和矿粉作为混凝土掺合料具有多重作用。本发明提高了掺合料在混凝土中的比例，掺合料在整个混凝土中所占的重量比高达8％或以上，作为掺合料的粉煤灰、矿粉除了可以改善混凝土的和易性、抑制泌水、提高混凝土后期强度、降低混凝土水化热、抑制碱骨料反应等作用外，最为重要的是，由于本发明的混凝土所应用的环境是养殖场的复杂酸碱腐蚀环境，在这种环境下，混凝土结构受到了酸性、碱性腐蚀，而掺入高比例的粉煤灰、矿粉之后，由于粉煤灰、矿粉二次水化反应，使得混凝土的密实度提高，界面结构得到改善。同时由于二次水化反应，使得混凝土中容易受酸碱腐蚀的Ca(OH)₂的含量降低，从而能够提高混凝土的抗酸性、碱性腐蚀。因此，掺入高比例重量比的粉煤灰、矿粉，不但可以提高混凝土的抗渗性，同时还能够提高混凝土的抗酸性、碱性腐蚀性能，使得混凝土能够用于酸碱腐蚀较强的养殖场环境。

聚羧酸减水剂在分子结构中接枝共聚羧基、酯基、磺酸基等不同官能团，使聚羧酸减水剂具有一定初始减水效果，聚羧酸减水剂中接枝共聚的酯基官能团在水泥碱性环境下发生水解反应，逐渐生成羧基减水基团，从而逐渐释放出有效减水组分。

在一些实施例中，所述多、高层养殖场用耐腐蚀混凝土包括以下重量组分的原料物质：

硅酸盐水泥190-210份、碎石1050-1070份、砂子760-785份、水156-163份、粉煤灰38-42份、矿粉152-168份、聚羧酸减水剂6.84-8.40份、热塑性聚酯弹性体18-32份和结构式1所示的化合物3-5份。

在一些实施例中，所述热塑性聚酯弹性体包括聚酯硬段和聚醚软段。

其中，聚酯硬段为刚性链段，其含量影响热塑性聚酯弹性体的的力学强度和稳定性，随着聚酯硬段的含量提升，热塑性聚酯弹性体的力学强度也逐渐提高；聚醚软段为柔性链段，其含量影响热塑性聚酯弹性体的柔韧性和弹性，随着聚醚软段的含量提升，热塑性聚酯弹性体的柔韧性和弹性得到提高。

在一些实施例中，所述的硅酸盐水泥为P·Ⅱ42.5R水泥。

本发明调整选用P·Ⅱ42.5R水泥品种，不选用P·O42.5R水泥，以提高混凝土的和易性和强度，为混凝土提供强度保障，提高混凝土的使用寿命从而达到耐久性设计要求。

在一些实施例中，所述的碎石为花岗岩，碎石的颗粒直径为5-25mm。

在一些实施例中，所述粉煤灰为Ⅱ级灰，灰细度为14—25，0.045mm方孔筛余≤20％，含水量≤1％，氯离子含量≤0.01％，可溶性碱含量≤0.3％。

在一些实施例中，所述矿粉为7d、28d的活性指数≥100％，密度≥2.8g/cm³，比表面积≥350m²/kg，含水量≤1.0％，氯离子≤0.02％的矿粉。

在一些实施例中，所述聚羧酸减水剂为高性能聚羧酸减水剂。

本发明采用高性能聚羧酸减水剂，高性能聚羧酸减水剂可以降低外加剂的含气成分，从而进一步提高了该混凝土材料的耐腐蚀性能。采用该高性能聚羧酸减水剂制得的混凝土性能指标：减水率≥14％，泌水率≤90％，含气量≤3.0％，28d抗压强度比≥120，收缩率比≤135％。因此可改善聚羧酸减水剂与水泥的适应性，提高了水泥的分散性，在高减水的前提下又提高了坍落度保持效果。

本发明还公开了如上所述的多、高层养殖场用耐腐蚀混凝土的制备方法，该方法包括如下步骤：

首先将50％用量的碎石、砂子、粉煤灰、矿粉、结构式1所示的化合物、50％用量的硅酸盐水泥以及50％用量的水进行预拌和，得到预拌料；

然后往预拌料中加入聚羧酸减水剂、热塑性聚酯弹性体以及剩余的50％用量的碎石、50％用量的硅酸盐水泥以及50％用量的水进行再次搅拌，制备成耐腐蚀混凝土，对耐腐蚀混凝土浇筑固化后，养护15天以上，对耐腐蚀混凝土进行加热处理，使其处于200-260℃下保持30-60min。

通过高温处理，使得热塑性聚酯弹性体和结构式1所示的化合物产生酯交换反应，进而两者能够交联在一起，提高了混凝土的整体强度。

在一些实施例中，预拌和的时间为5-20min。

以下通过具体实施例对本发明进行说明：

实施例1：

首先将50％用量的碎石532kg、砂子773kg、粉煤灰40kg、矿粉165kg、结构式1所示的化合物5kg、50％用量的硅酸盐水泥101kg以及50％用量的水82kg进行预拌和，预拌和时间5min，得到预拌料；然后往预拌料中加入外加剂高性能聚羧酸减水剂7.53kg、热塑性聚酯弹性体32kg以及剩余的50％用量的碎石532kg、50％用量的硅酸盐水泥101kg、50％用量的水82kg，搅拌3min，制备成养殖场用耐腐蚀混凝土。

本实施例中，硅酸盐水泥选用华润公司的P·Ⅱ42.5R水泥；

碎石选用花岗岩，碎石的颗粒直径为5-25mm；

砂子选用河砂或经严格处理合格淡化砂；

粉煤灰选用云浮电厂的Ⅱ级灰，灰细度为14—25，细度，即0.045mm方孔筛余≤20％，含水量≤1％，氯离子含量≤0.01％，可溶性碱含量≤0.3％；

矿粉选用7d、28d的活性指数≥100％，密度≥2.8g/cm³，比表面积≥350m²/kg，含水量≤1.0％，氯离子≤0.02％的矿粉；

聚羧酸减水剂为洛美公司的高性能聚羧酸减水剂，采用该高性能聚羧酸减水剂制得的混凝土性能指标：减水率≥14％，泌水率≤90％，含气量≤3.0％，28d抗压强度比≥120，收缩率比≤135％。

将上述得到的养殖场用耐腐蚀混凝土注入实验模具，24h后脱模，养护28天后，进行热处理，加热至235℃下保温30min，自然冷却。

实施例2：

首先将50％用量的碎石534kg、砂子763kg、粉煤灰39kg、矿粉163kg、结构式1所示的化合物3kg、50％用量的硅酸盐水泥103kg以及50％用量的水80kg进行预拌和，预拌和时间5min，得到预拌料；然后往预拌料中加入外加剂高性能聚羧酸减水剂8.20kg、热塑性聚酯弹性体18kg以及剩余的50％用量的碎石534kg、50％用量的硅酸盐水泥103kg、50％用量的水80kg，搅拌3min，制备成养殖场用耐腐蚀混凝土。

实施例2中各组分的材料和实施例1相同。

将上述得到的养殖场用耐腐蚀混凝土注入实验模具，24h后脱模，养护28天后，进行热处理，加热至215℃下保温45min，自然冷却。

对比例1：

首先将50％用量的碎石532kg、砂子773kg、粉煤灰40kg、矿粉165kg、结构式1所示的化合物5kg、50％用量的硅酸盐水泥101kg以及50％用量的水82kg进行预拌和，预拌和时间5min，得到预拌料；然后往预拌料中加入外加剂高性能聚羧酸减水剂7.53kg以及剩余的50％用量的碎石532kg、50％用量的硅酸盐水泥101kg、50％用量的水82kg，搅拌3min，制备成养殖场用耐腐蚀混凝土。

将上述得到的养殖场用耐腐蚀混凝土注入实验模具，24h后脱模，养护28天后，进行热处理，加热至235℃下保温30min，自然冷却。

对比例2：

首先将50％用量的碎石532kg、砂子773kg、粉煤灰40kg、矿粉165kg、50％用量的硅酸盐水泥101kg以及50％用量的水82kg进行预拌和，预拌和时间5min，得到预拌料；然后往预拌料中加入外加剂高性能聚羧酸减水剂7.53kg、热塑性聚酯弹性体32kg以及剩余的50％用量的碎石532kg、50％用量的硅酸盐水泥101kg、50％用量的水82kg，搅拌3min，制备成养殖场用耐腐蚀混凝土。

将上述得到的养殖场用耐腐蚀混凝土注入实验模具，24h后脱模，养护28天后，进行热处理，加热至235℃下保温30min，自然冷却。

样本检测

对实施例1-3的耐腐蚀混凝土材料进行抗压强度、腐蚀系数(腐蚀系数根据GB/T50082-2009《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》)和抗渗等级(抗渗等级根据GB 50164《混凝土质量控制标准》)进行测定，具体测定结果见下表：

由上表可知，本发明制备的混凝土的不但腐蚀系数高，具有良好的耐腐蚀性，而且其抗渗等级均大于P12，并且还具有优良的抗压强度，能够用于酸碱腐蚀较强的养殖场环境。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种多、高层养殖场用耐腐蚀混凝土，其特征在于，包括以下重量组分的原料物质：

硅酸盐水泥190-210份、碎石1050-1070份、砂子760-785份、水156-163份、粉煤灰38-42份、矿粉152-168份、聚羧酸减水剂6.84-8.40份、热塑性聚酯弹性体18-32份和结构式1所示的化合物3-5份：

对耐腐蚀混凝土浇筑固化后，养护15天以上，对耐腐蚀混凝土进行加热处理，使其处于200-260℃下保持30-60min。

2.根据权利要求1所述的一种多、高层养殖场用耐腐蚀混凝土，其特征在于，所述热塑性聚酯弹性体包括聚酯硬段和聚醚软段。

3.根据权利要求1所述的一种多、高层养殖场用耐腐蚀混凝土，其特征在于，所述的硅酸盐水泥为P·Ⅱ42.5R水泥。

4.根据权利要求1所述的多、高层养殖场用耐腐蚀混凝土，其特征在于，所述的碎石为花岗岩，碎石的颗粒直径为5-25mm。

5.根据权利要求1所述的多、高层养殖场用耐腐蚀混凝土，其特征在于，所述粉煤灰为Ⅱ级灰，灰细度为14—25，0.045mm方孔筛余≤20％，含水量≤1％，氯离子含量≤0.01％，可溶性碱含量≤0.3％。

6.根据权利要求1所述的多、高层养殖场用耐腐蚀混凝土，其特征在于，所述矿粉为7d、28d的活性指数≥100％，密度≥2.8g/cm³，比表面积≥350m²/kg，含水量≤1.0％，氯离子≤0.02％的矿粉。

7.根据权利要求1所述的多、高层养殖场用耐腐蚀混凝土，其特征在于，所述聚羧酸减水剂为高性能聚羧酸减水剂。

8.如权利要求1至7任一项所述的多、高层养殖场用耐腐蚀混凝土的制备方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

首先将50％用量的碎石、砂子、粉煤灰、矿粉、结构式1所示的化合物、50％用量的硅酸盐水泥以及50％用量的水进行预拌和，得到预拌料；

然后往预拌料中加入聚羧酸减水剂、热塑性聚酯弹性体以及剩余的50％用量的碎石、50％用量的硅酸盐水泥以及50％用量的水进行再次搅拌，制备成耐腐蚀混凝土，对耐腐蚀混凝土浇筑固化后，养护15天以上，对耐腐蚀混凝土进行加热处理，使其处于200-260℃下保持30-60min。

9.根据权利要求8所述的多、高层养殖场用耐腐蚀混凝土的制备方法，其特征在于，预拌和的时间为5-20min。