CN113582597A - 一种耐腐蚀防渗混凝土及其制备方法 - Google Patents

一种耐腐蚀防渗混凝土及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种耐腐蚀防渗混凝土及其制备方法；涉及混凝土生产技术领域，由以下成分制成：水泥、砂、石子、碱性活化复合粉煤灰、减水剂、硅灰、矿渣、无机纤维、蛭石粉、玻璃微珠备，本发明提供了一种耐腐蚀防渗混凝土及其制备方法，本发明制备的混凝土材料具有优异的耐腐蚀性能和优异的抗渗性能。

Description

一种耐腐蚀防渗混凝土及其制备方法
技术领域
本发明属于混凝土生产技术领域，特别是一种耐腐蚀防渗混凝土及其制备方法。
背景技术
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。
现有技术“申请号CN 108298905A,本发明公开了一种高强度混凝土，涉及混凝土技术领域，该高强度混凝土包括如下重量份数的组分：水泥：441-475份；细集料：570-641份；粗集料：1069-1177份；减水剂：28-49份；粉煤灰：97-150份；水：132-168份；平衡颗粒：178-203份；平衡颗粒包括一个中空的壳体，壳体内部放置有降温组合材料；降温组合材料包括反应后吸热的第一组分和第二组分；第一组分和第二组分通过设置在壳体内部的糯米纸分隔，且糯米纸与壳体的截面配合设置；本发明通过加入平衡颗粒进行降温，达到了平衡水化热的效果”,然而，其耐腐蚀防渗效果较为一般，在复杂的环境下长期使用，容易被腐蚀，性能大幅度降低，导致寿命降低较快，因此，需要对现有的混凝土材料进行性能改善。
发明内容
本发明的目的是提供一种耐腐蚀防渗混凝土及其制备方法，以解决现有技术中的不足。
本发明采用的技术方案如下：
一种耐腐蚀防渗混凝土，按重量份计由以下成分制成：水泥110-120、砂600-700、石子1020-1080、碱性活化复合粉煤灰221-235、减水剂8-10、硅灰23-25、矿渣10-15、无机纤维13-18、蛭石粉12-16、玻璃微珠6-10、丙烯酸乳液12-16。
作为进一步的技术方案：所述石子分为粒径为10-12mm石子和粒径为16-18mm石子按3:1质量比例混合而成。
作为进一步的技术方案：所述碱性活化复合粉煤灰制备方法包括以下步骤：
(1)将粉煤灰、钠基膨润土、丙三醇依次添加到搅拌机中进行搅拌混合，得到混合物；
(2)将上述得到的混合物添加到研磨机中进行研磨，得到研磨料；
(3)对研磨料进行抽滤，水洗，烘干至恒重，得到干燥料；
(4)配制碱性活化液，将马来酸钠、氢氧化钠均匀分散到清水中，搅拌均匀，得到碱性活化液；
(5)将干燥料与碱性活化液混合到一起，先搅拌40min，然后超声波处理3min，再静置3天，最后进行过滤，烘干至恒重，即得。
作为进一步的技术方案：所述粉煤灰、钠基膨润土、丙三醇混合质量比为100:5:40。
作为进一步的技术方案：所述研磨时间为1小时，研磨转速为1200r/min。
作为进一步的技术方案：所述马来酸钠、氢氧化钠、清水混合质量比为：2:10:110。
作为进一步的技术方案：所述干燥料与碱性活化液混合质量比为1:10；
超声波频率为35kHz，功率为550W。
作为进一步的技术方案：所述无机纤维为玄武岩纤维、玻璃纤维按1：1质量比混合得到。
作为进一步的技术方案：所述减水剂为聚羧酸高性能减水剂。
一种耐腐蚀防渗混凝土的制备方法，包括以下步骤：
(1)混合：按重量份称取水泥、砂、石子、碱性活化复合粉煤灰、减水剂、硅灰、矿渣、无机纤维、蛭石粉、玻璃微珠、丙烯酸乳液，然后添加到搅拌机中以500r/min转速搅拌，得到混合物料；
(2)搅拌：按水灰比0.45，向混合物料中加入水，先在20℃下搅拌30min，然后再在35℃下搅拌3小时，得到混凝土浆。
粉煤灰是一种大宗固体工业废弃物，常作为矿物掺和料加入混凝土拌合料中，其表面呈玻璃体结构，具有良好的火山灰活性，适当提高粉煤灰掺量能够有效改善混凝土强度、抗氯离子渗透性等耐久性能。但是，粉煤灰混凝土普遍存在早期活性低、强度差等缺陷，在早期无法有效发挥其作用，严重制约着大掺量粉煤灰混凝土的工程应用，因此，本发明通过对粉煤灰进行一定的改性处理，来大幅度提高粉煤灰的活性，通过引入本发明制备的碱性活化复合粉煤灰，不仅能够有效的改善混凝土材料的力学性能和耐腐蚀性能，同时还可以降低用水量，节约水资源，这是因为经过改性处理后的粉煤灰内含有较高的高活性和强离子性等特点，在与水泥拌和过程中能够加速水泥水化反应，产生更多的胶凝性水化产物包裹骨料，降低含泥量对外加剂的吸附，从而使用水量下降。同时，由于粉煤灰表面为玻璃体结构，趋近于球形，“滚珠效应”改善了混凝土的工作性能，随着粉煤灰取代率的增加，大幅度的改善提高了混凝土材料的抗渗性能。
有益效果
本发明提供了一种耐腐蚀防渗混凝土及其制备方法，本发明制备的混凝土材料具有优异的耐腐蚀性能和优异的抗渗性能，能够更好的应用于较为复杂的环境下使用，大幅度的提高了使用寿命。
水分子和氯离子进入混凝土的途径不同，水分子主要通过表面较大孔隙进入混凝土内部，而氯离子直径本身较小，不仅可以通过混凝土表面大直径孔隙进入混凝土内部，还可以通过直径较小的孔隙进入混凝土，因此，本发明通过引入碱性活化复合粉煤灰对混凝土材料具有致密化作用，能够更好的防止渗透。
水泥水化后产生大量的C-S-H凝胶和羟基等，呈现出强碱环境，浸润期内由于溶液渗透压的作用，本发明制备的碱性活化复合粉煤灰表面生成的C-S-H凝胶颗粒结构不稳定，表现为多次破坏再组合形式，碱性活化复合粉煤灰中的活性成分SiO2、Al2O3进行二次水化反应，有利于碱性活化复合粉煤灰水化产物生成。水化反应不断进行，生成物C-S-H凝胶颗粒不断累积并包裹在粒子表面，能产生更多的胶凝性水化产物包裹骨料，同时，碱性活化复合粉煤灰的掺入间接影响水化反应速率，活性SiO2、Al2O3水化可由碱性活化复合粉煤灰溶解产生的Ca2+提供，碱性活化复合粉煤灰在整个水化反应过程中起到了一定的促进作用；凝结硬化期内碱性活化复合粉煤灰、水泥水化后的凝胶颗粒接触粘连，形成稳定的凝胶结构，孔隙减少，内部空间逐步密实，表现为早期强度低，后期强度高。
具体实施方式
一种耐腐蚀防渗混凝土，按重量份计由以下成分制成：水泥110-120、砂600-700、石子1020-1080、碱性活化复合粉煤灰221-235、减水剂8-10、硅灰23-25、矿渣10-15、无机纤维13-18、蛭石粉12-16、玻璃微珠6-10、丙烯酸乳液12-16。
石子分为粒径为10-12mm石子和粒径为16-18mm石子按3:1质量比例混合而成。
碱性活化复合粉煤灰制备方法包括以下步骤：
(1)将粉煤灰、钠基膨润土、丙三醇依次添加到搅拌机中进行搅拌混合，得到混合物；
(2)将上述得到的混合物添加到研磨机中进行研磨，得到研磨料；
(3)对研磨料进行抽滤，水洗，烘干至恒重，得到干燥料；
(4)配制碱性活化液，将马来酸钠、氢氧化钠均匀分散到清水中，搅拌均匀，得到碱性活化液；
(5)将干燥料与碱性活化液混合到一起，先搅拌40min，然后超声波处理3min，再静置3天，最后进行过滤，烘干至恒重，即得。
粉煤灰、钠基膨润土、丙三醇混合质量比为100:5:40。
研磨时间为1小时，研磨转速为1200r/min。
马来酸钠、氢氧化钠、清水混合质量比为：2:10:110。
干燥料与碱性活化液混合质量比为1:10；
超声波频率为35kHz，功率为550W。
无机纤维为玄武岩纤维、玻璃纤维按1：1质量比混合得到。
减水剂为聚羧酸高性能减水剂。
一种耐腐蚀防渗混凝土的制备方法，包括以下步骤：
(1)混合：按重量份称取水泥、砂、石子、碱性活化复合粉煤灰、减水剂、硅灰、矿渣、无机纤维、蛭石粉、玻璃微珠、丙烯酸乳液，然后添加到搅拌机中以500r/min转速搅拌，得到混合物料；
(2)搅拌：按水灰比0.45，向混合物料中加入水，先在20℃下搅拌30min，然后再在35℃下搅拌3小时，得到混凝土浆。
下面将结合本发明实施例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。
实施例1
一种耐腐蚀防渗混凝土，按重量份计由以下成分制成：水泥110、砂600、石子1020、碱性活化复合粉煤灰221、减水剂8、硅灰23、矿渣10、无机纤维13、蛭石粉12、玻璃微珠6、丙烯酸乳液12。石子分为粒径为10-12mm石子和粒径为16-18mm石子按3:1质量比例混合而成。碱性活化复合粉煤灰制备方法包括以下步骤：
(1)将粉煤灰、钠基膨润土、丙三醇依次添加到搅拌机中进行搅拌混合，得到混合物；
(2)将上述得到的混合物添加到研磨机中进行研磨，得到研磨料；
(3)对研磨料进行抽滤，水洗，烘干至恒重，得到干燥料；
(4)配制碱性活化液，将马来酸钠、氢氧化钠均匀分散到清水中，搅拌均匀，得到碱性活化液；
(5)将干燥料与碱性活化液混合到一起，先搅拌40min，然后超声波处理3min，再静置3天，最后进行过滤，烘干至恒重，即得。粉煤灰、钠基膨润土、丙三醇混合质量比为100:5:40。研磨时间为1小时，研磨转速为1200r/min。马来酸钠、氢氧化钠、清水混合质量比为：2:10:110。干燥料与碱性活化液混合质量比为1:10；
超声波频率为35kHz，功率为550W。无机纤维为玄武岩纤维、玻璃纤维按1：1质量比混合得到。减水剂为聚羧酸高性能减水剂。
实施例2
一种耐腐蚀防渗混凝土，按重量份计由以下成分制成：水泥120、砂700、石子1080、碱性活化复合粉煤灰235、减水剂10、硅灰25、矿渣15、无机纤维18、蛭石粉16、玻璃微珠10、丙烯酸乳液16。石子分为粒径为10-12mm石子和粒径为16-18mm石子按3:1质量比例混合而成。碱性活化复合粉煤灰制备方法包括以下步骤：
(1)将粉煤灰、钠基膨润土、丙三醇依次添加到搅拌机中进行搅拌混合，得到混合物；
(2)将上述得到的混合物添加到研磨机中进行研磨，得到研磨料；
(3)对研磨料进行抽滤，水洗，烘干至恒重，得到干燥料；
(4)配制碱性活化液，将马来酸钠、氢氧化钠均匀分散到清水中，搅拌均匀，得到碱性活化液；
(5)将干燥料与碱性活化液混合到一起，先搅拌40min，然后超声波处理3min，再静置3天，最后进行过滤，烘干至恒重，即得。粉煤灰、钠基膨润土、丙三醇混合质量比为100:5:40。研磨时间为1小时，研磨转速为1200r/min。马来酸钠、氢氧化钠、清水混合质量比为：2:10:110。干燥料与碱性活化液混合质量比为1:10；
超声波频率为35kHz，功率为550W。无机纤维为玄武岩纤维、玻璃纤维按1：1质量比混合得到。减水剂为聚羧酸高性能减水剂。
实施例3
一种耐腐蚀防渗混凝土，按重量份计由以下成分制成：水泥116、砂610、石子1070、碱性活化复合粉煤灰224、减水剂9、硅灰24、矿渣13、无机纤维14、蛭石粉15、玻璃微珠7、丙烯酸乳液13。石子分为粒径为10-12mm石子和粒径为16-18mm石子按3:1质量比例混合而成。碱性活化复合粉煤灰制备方法包括以下步骤：
(1)将粉煤灰、钠基膨润土、丙三醇依次添加到搅拌机中进行搅拌混合，得到混合物；
(2)将上述得到的混合物添加到研磨机中进行研磨，得到研磨料；
(3)对研磨料进行抽滤，水洗，烘干至恒重，得到干燥料；
(4)配制碱性活化液，将马来酸钠、氢氧化钠均匀分散到清水中，搅拌均匀，得到碱性活化液；
(5)将干燥料与碱性活化液混合到一起，先搅拌40min，然后超声波处理3min，再静置3天，最后进行过滤，烘干至恒重，即得。粉煤灰、钠基膨润土、丙三醇混合质量比为100:5:40。研磨时间为1小时，研磨转速为1200r/min。马来酸钠、氢氧化钠、清水混合质量比为：2:10:110。干燥料与碱性活化液混合质量比为1:10；
超声波频率为35kHz，功率为550W。无机纤维为玄武岩纤维、玻璃纤维按1：1质量比混合得到。减水剂为聚羧酸高性能减水剂。
实施例4
一种耐腐蚀防渗混凝土，按重量份计由以下成分制成：水泥118、砂650、石子1080、碱性活化复合粉煤灰221、减水剂10、硅灰23、矿渣15、无机纤维16、蛭石粉14、玻璃微珠8、丙烯酸乳液15。石子分为粒径为10-12mm石子和粒径为16-18mm石子按3:1质量比例混合而成。碱性活化复合粉煤灰制备方法包括以下步骤：
(1)将粉煤灰、钠基膨润土、丙三醇依次添加到搅拌机中进行搅拌混合，得到混合物；
(2)将上述得到的混合物添加到研磨机中进行研磨，得到研磨料；
(3)对研磨料进行抽滤，水洗，烘干至恒重，得到干燥料；
(4)配制碱性活化液，将马来酸钠、氢氧化钠均匀分散到清水中，搅拌均匀，得到碱性活化液；
(5)将干燥料与碱性活化液混合到一起，先搅拌40min，然后超声波处理3min，再静置3天，最后进行过滤，烘干至恒重，即得。粉煤灰、钠基膨润土、丙三醇混合质量比为100:5:40。研磨时间为1小时，研磨转速为1200r/min。马来酸钠、氢氧化钠、清水混合质量比为：2:10:110。干燥料与碱性活化液混合质量比为1:10；
超声波频率为35kHz，功率为550W。无机纤维为玄武岩纤维、玻璃纤维按1：1质量比混合得到。减水剂为聚羧酸高性能减水剂。
实施例5
一种耐腐蚀防渗混凝土，按重量份计由以下成分制成：水泥115、砂700、石子1020、碱性活化复合粉煤灰235、减水剂8、硅灰25、矿渣12、无机纤维18、蛭石粉12、玻璃微珠10、丙烯酸乳液15。石子分为粒径为10-12mm石子和粒径为16-18mm石子按3:1质量比例混合而成。碱性活化复合粉煤灰制备方法包括以下步骤：
(1)将粉煤灰、钠基膨润土、丙三醇依次添加到搅拌机中进行搅拌混合，得到混合物；
(2)将上述得到的混合物添加到研磨机中进行研磨，得到研磨料；
(3)对研磨料进行抽滤，水洗，烘干至恒重，得到干燥料；
(4)配制碱性活化液，将马来酸钠、氢氧化钠均匀分散到清水中，搅拌均匀，得到碱性活化液；
(5)将干燥料与碱性活化液混合到一起，先搅拌40min，然后超声波处理3min，再静置3天，最后进行过滤，烘干至恒重，即得。粉煤灰、钠基膨润土、丙三醇混合质量比为100:5:40。研磨时间为1小时，研磨转速为1200r/min。马来酸钠、氢氧化钠、清水混合质量比为：2:10:110。干燥料与碱性活化液混合质量比为1:10；
超声波频率为35kHz，功率为550W。无机纤维为玄武岩纤维、玻璃纤维按1：1质量比混合得到。减水剂为聚羧酸高性能减水剂。
实施例6
一种耐腐蚀防渗混凝土，按重量份计由以下成分制成：水泥114、砂620、石子1050、碱性活化复合粉煤灰223、减水剂9、硅灰24、矿渣12、无机纤维14、蛭石粉15、玻璃微珠8、丙烯酸乳液13。石子分为粒径为10-12mm石子和粒径为16-18mm石子按3:1质量比例混合而成。碱性活化复合粉煤灰制备方法包括以下步骤：
(1)将粉煤灰、钠基膨润土、丙三醇依次添加到搅拌机中进行搅拌混合，得到混合物；
(2)将上述得到的混合物添加到研磨机中进行研磨，得到研磨料；
(3)对研磨料进行抽滤，水洗，烘干至恒重，得到干燥料；
(4)配制碱性活化液，将马来酸钠、氢氧化钠均匀分散到清水中，搅拌均匀，得到碱性活化液；
(5)将干燥料与碱性活化液混合到一起，先搅拌40min，然后超声波处理3min，再静置3天，最后进行过滤，烘干至恒重，即得。粉煤灰、钠基膨润土、丙三醇混合质量比为100:5:40。研磨时间为1小时，研磨转速为1200r/min。马来酸钠、氢氧化钠、清水混合质量比为：2:10:110。干燥料与碱性活化液混合质量比为1:10；
超声波频率为35kHz，功率为550W。无机纤维为玄武岩纤维、玻璃纤维按1：1质量比混合得到。减水剂为聚羧酸高性能减水剂。
试验
抗压强度试验依据GB/T 50081-2019《混凝土物理力学性能试验方法标准》，采用YAW-3000全自动压力试验机对混凝土试件进行28d抗压强度试验：
表1
28d抗压强度/MPa
实施例1 68.2
实施例2 69.3
实施例3 68.4
实施例4 66.1
实施例5 67.2
实施例6 67.7
对比例1 45.9
对比例2 42.7
对比例1：与实施例1区别为将碱性活化复合粉煤灰替换为未处理的粉煤灰。对比例2：与实施例1区别为碱性活化复合粉煤灰制备时不添加钠基膨润土。由表1可以看出，本发明制备的混凝土材料，具有优异的抗压强度。
抗渗试验
依据GB/T 50082-2009《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》，采用HP-4.0型抗渗仪主机和WANCE压力机对混凝土试块进行抗渗试验。抗渗试验开始前将试件安装在抗渗仪上进行加压，加压方法为5min之内加载至1.2MPa并持续24h；
表2
渗水高度mm
实施例1 4.2
实施例2 4.6
实施例3 4.1
实施例4 4.8
实施例5 4.6
实施例6 4.7
对比例2 15.3
对比例3 16.8
对比例4 12.4
对比例2：与实施例1区别为碱性活化复合粉煤灰制备时不添加钠基膨润土。
对比例3：与实施例1区别为不添加碱性活化复合粉煤灰。
对比例4：与实施例1区别为不添加丙烯酸乳液。
由表2可以看出，本发明制备的混凝土材料具有优异的抗渗性能，本发明通过引入碱性活化复合粉煤灰和丙烯酸乳液的协同促进作用，能够大幅度的改善提高混凝土的抗渗透性能。
抗硫酸盐侵蚀试验：
将实施例与对比例混凝土浆添加到模具中进行成型，经过常规养护，得到试样；将各个试样置于质量分数为10％的硫酸钠溶液中浸泡24小时，然后风干2天，再浸泡24小时，然后再进行风干2天，检测：抗压强度降低率％；
表3
Figure BDA0003219902750000101
Figure BDA0003219902750000111
对比例1：与实施例1区别为将碱性活化复合粉煤灰替换为未处理的粉煤灰。由表3可以看出，本发明制备的混凝土材料具有优异的耐腐蚀性能。
以实施例1为基础试样，对比实施例1与对比例2-3混凝土在相近坍落度的情况下的用水量区别：
表4
坍落度/mm 水灰比
实施例1 232 0.45
对比例2 232 0.49
对比例3 231 0.62
对比例2：与实施例1区别为碱性活化复合粉煤灰制备时不添加钠基膨润土。
对比例3：与实施例1区别为不添加碱性活化复合粉煤灰。
由表4可以看出，相近坍落度的情况下的通过引入本发明制备的碱性活化复合粉煤灰用水量具有一定程度的降低。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，但本发明不以所示限定实施范围，凡是依照本发明的构想所作的改变，或修改为等同变化的等效实施例，仍未超出说明书所涵盖的精神时，均应在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种耐腐蚀防渗混凝土，其特征在于，按重量份计由以下成分制成：水泥110-120、砂600-700、石子1020-1080、碱性活化复合粉煤灰221-235、减水剂8-10、硅灰23-25、矿渣10-15、无机纤维13-18、蛭石粉12-16、玻璃微珠6-10、丙烯酸乳液12-16。
2.根据权利要求1所述的一种耐腐蚀防渗混凝土，其特征在于：所述石子分为粒径为10-12mm石子和粒径为16-18mm石子按3:1质量比例混合而成。
3.根据权利要求1所述的一种耐腐蚀防渗混凝土，其特征在于：所述碱性活化复合粉煤灰制备方法包括以下步骤：
(1)将粉煤灰、钠基膨润土、丙三醇依次添加到搅拌机中进行搅拌混合，得到混合物；
(2)将上述得到的混合物添加到研磨机中进行研磨，得到研磨料；
(3)对研磨料进行抽滤，水洗，烘干至恒重，得到干燥料；
(4)配制碱性活化液，将马来酸钠、氢氧化钠均匀分散到清水中，搅拌均匀，得到碱性活化液；
(5)将干燥料与碱性活化液混合到一起，先搅拌40min，然后超声波处理3min，再静置3天，最后进行过滤，烘干至恒重，即得。
4.根据权利要求3所述的一种耐腐蚀防渗混凝土，其特征在于：所述粉煤灰、钠基膨润土、丙三醇混合质量比为100:5:40。
5.根据权利要求3述的一种耐腐蚀防渗混凝土，其特征在于：所述研磨时间为1小时，研磨转速为1200r/min。
6.根据权利要求3所述的一种耐腐蚀防渗混凝土，其特征在于：所述马来酸钠、氢氧化钠、清水混合质量比为：2:10:110。
7.根据权利要求3所述的一种耐腐蚀防渗混凝土，其特征在于：所述干燥料与碱性活化液混合质量比为1:10；
超声波频率为35kHz，功率为550W。
8.根据权利要求1所述的一种耐腐蚀防渗混凝土，其特征在于：所述无机纤维为玄武岩纤维、玻璃纤维按1：1质量比混合得到。
9.根据权利要求1所述的一种耐腐蚀防渗混凝土，其特征在于：所述减水剂为聚羧酸高性能减水剂。
10.根据权利要求1所述的一种耐腐蚀防渗混凝土的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)混合：按重量份称取水泥、砂、石子、碱性活化复合粉煤灰、减水剂、硅灰、矿渣、无机纤维、蛭石粉、玻璃微珠、丙烯酸乳液，然后添加到搅拌机中以500r/min转速搅拌，得到混合物料；
(2)搅拌：按水灰比0.45，向混合物料中加入水，先在20℃下搅拌30min，然后再在35℃下搅拌3小时，得到混凝土浆。
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