CN113943135A - 一种防腐耐盐碱混凝土及其制备方法 - Google Patents

一种防腐耐盐碱混凝土及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本申请涉及耐腐蚀混凝土技术领域，具体公开了一种防腐耐盐碱混凝土及其制备方法。一种防腐耐盐碱混凝土，主要由如下重量份数的原料制成：骨料1500‑1800份、砂600‑800份、水泥150‑200份、粉煤灰50‑80份、硅灰20‑35份、纤维5‑10份、水100‑130份、减水剂6‑8份、膨胀剂2‑5份、防腐剂12‑25份；所述防腐剂为乙二胺油酸酯、双酚A二烯丙基醚的质量之和与β‑二酮化合物按质量比(20‑32):(5‑7)组成。本申请的防腐耐盐混凝土可用于盐碱环境建筑施工，其具有耐腐蚀性能好的优点。

Description

一种防腐耐盐碱混凝土及其制备方法
技术领域
本申请涉及耐腐蚀混凝土技术领域，更具体地说，它涉及一种防腐耐盐碱混凝土及其制备方法。
背景技术
我国地理辽阔，其中包括了大量的滨海盐渍地、内陆盐湖地等，这些地区的土壤中氯离子、硫酸根离子等腐蚀性离子含量高，在这些地区的建筑工程施工会受到非常大的限制。为了解决建筑物、构建物、道路桥梁等基建设施在强盐碱、盐湖地区混凝土腐蚀问题，技术人员研究并开发了耐腐蚀混凝土。
这些耐腐蚀混凝土有的是通过加入引气剂，减少混凝土内的空隙和裂缝，以增加混凝土的密实性，防止氯离子、硫酸根离子通过水的渗透作用以及与混凝土水化产物结合成聚合物，对混凝土产生分解、膨胀破坏。还有的是在混凝土内掺入防腐蚀材料，通过防腐蚀材料降低腐蚀性离子的扩散速度而起到防腐作用。如申请公布号为CN108238765A的中国专利公开了一种防腐耐盐碱混凝土及其制备方法，包括如下组分：普通硅酸盐水泥，粉煤灰，沸石粉，硅藻土，稻壳灰，硅粉，脂肪酸，膨胀剂，硝酸钙，松香热聚物，三乙醇胺，砂子，石子，采用在普通混凝土中掺入矿物掺合料、引气剂、膨胀剂等物质提升混凝土的防腐耐盐碱性能。
针对上述的防腐耐盐碱混凝土，发明认为矿物掺和料等物质在前期过程中虽然能够起到一定的防腐蚀作用，但随着时间的不断推移不能对氯离子、硫酸根等腐蚀离子向混凝土内部的迁移构成减缓和组止，防腐效果会逐渐下降。
发明内容
为了提升混凝土的耐腐蚀性能，本申请提供一种防腐耐盐碱混凝土及其制备方法。
第一方面，本申请提供一种防腐耐盐碱混凝土，采用如下的技术方案：
一种防腐耐盐碱混凝土，主要由如下重量份数的原料制成：骨料1500-1800份、砂600-800份、水泥150-200份、粉煤灰50-80份、硅灰20-35份、纤维5-10份、水100-130份、减水剂6-8份、膨胀剂2-5份、防腐剂12-25份；所述防腐剂为乙二胺油酸酯、双酚A二烯丙基醚的质量之和与β-二酮化合物按质量比(20-32):(5-7)组成。
通过采用上述技术方案，将配方量的原料充分混合后形成均匀的凝胶体系，粉煤灰、硅灰等活性物质均匀分散并包覆在骨料表面，起到很好的微集料效应和填充作用，以改善体系内的孔隙结构和增大密实度。另外防腐剂均匀分散在凝胶体系内，其中的乙二胺油酸酯能够降低凝胶体系内的表面张力，以使体系内的气孔更加细密，进一步提高凝体体系堆积密度，并且与双酚A二烯丙基醚一起在凝胶体系内形成防护膜，对氯离子、硫酸根离子产生很好的吸附阻隔作用，减缓腐蚀离子在混凝土内部的迁移和侵蚀作用。并且β-二酮化合物与凝胶体系内的金属离子形成络合物，对腐蚀离子起到进一步的延缓作用，大大提升了混凝土的耐腐蚀性能。
优选的，所述防腐剂由乙二胺油酸酯、双酚A二烯丙基醚、β-二酮化合物按质量比(7-12):(13-20):(5-7)组成。
通过采用上述技术方案，优化和调整防腐剂的组成配比，使得防腐剂在凝胶体系内形成的防护膜更加均匀一致，界面防护作用更强，进一步提升混凝土的防腐蚀性能。
优选的，所述β-二酮化合物为乙酰丙酮、1，3－环已二酮、乙酰乙酸甲酯、六氟乙酰丙酮中的至少两种。
通过采用上述技术方案，试验不同种类的β-二酮化合物，根据盐碱环境的特点优化β-二酮化合物的反应活性和络合能力，进一步提升防腐剂的防腐效果。
优选的，所述β-二酮化合物由六氟乙酰丙酮、乙酰乙酸甲酯按质量比(5-10):(2-6)组成。
通过采用上述技术方案，调整和优化β-二酮化合物的组成配比，进一步提升凝胶体系的耐腐蚀性能，降低氧自由基、紫外光对混凝土的侵蚀作用。
优选的，所述骨料的平均粒径不大于20mm。
通过采用上述技术方案，试验和优化骨料的不同粒径，选择合适的粒径范围使得骨料的堆积孔隙率和相邻骨料之间的接触点的比例较为适中，骨料之间的粘结强度较佳，混凝土的密实度更好，毛细效应更弱，降低含盐水体对混凝土的侵蚀作用。
优选的，所述水泥与防腐剂的质量比为(8-12.5):1。
通过采用上述技术方案，调整和优化防腐剂与水泥之间的配比，使得防腐剂在凝胶体系内形成更加均匀、致密的防护膜，增加凝胶体系内对腐蚀离子的界面防护密度，进一步提升混凝土的耐腐蚀性能。
优选的，所述原料中还包括(0.8-1.5)重量份数的四丁基氟化铵。
通过采用上述技术方案，四丁基氟化铵具有一定的螯合能力，对腐蚀性阴离子有一定的截留能力，同时解离出的氟离子具有很好的防腐作用，还能够提升混凝土的硬度和致密度，进一步提升混凝土的耐腐蚀性能。
第二方面，本申请提供一种防腐耐盐碱混凝土的制备方法，采用如下的技术方案：一种防腐耐盐碱混凝土的制备方法，包括如下步骤：
S1：将配方量的骨料、砂、水泥、粉煤灰、硅灰、无机纤维混合均匀制得混合料；
S2：将减水剂、膨胀剂、防腐剂、水加入混合料内混合均匀即得。
通过采用上述技术方案，先将骨料、砂、水泥、粉煤灰、硅灰、无机纤维混合均匀，使骨料表面周围被其他原料均匀包覆，然后再加入减水剂、膨胀剂、防腐剂、水进行搅拌，进而形成均匀的凝胶体系，保证混凝土的均匀性和耐腐蚀性能。
优选的，所述步骤S2中还包括加入四丁基氟化铵的步骤。
通过采用上述技术方案，加入四丁基氟化铵后协助防腐剂进一步提升凝胶体系内对腐蚀离子的延缓作用，延长混凝土在盐碱环境中的使用寿命。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
1、由于本申请采用在凝胶体系内加入防腐剂，形成对腐蚀离子进行截留阻延的防护膜，降低腐蚀离子对混凝土的侵蚀破坏作用，大大提升了混凝土的耐腐蚀性能，。
2、本申请中优选和调整防腐剂的组成配比，并另外添加四丁基氟化铵进一步提升混凝土的耐腐蚀性能。
3、采用本申请的制备方法制得的防腐耐盐碱混凝土具有较高的防腐性能，能够在高盐碱环境中稳定存在。
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。
本申请实施例及对比例的原料除特殊说明以外均为普通市售。
实施例
实施例1
本实施例的防腐耐盐碱混凝土，由如下重量的原料制成：骨料1500kg、砂600kg、水泥150kg、粉煤灰50kg、硅灰20kg、纤维5kg、水100kg、减水剂6kg、膨胀剂2kg、防腐剂12kg。
其中，防腐剂由乙二胺油酸酯、双酚A二烯丙基醚、β-二酮化合物按质量比10:10:5组成。骨料为10-25cm连续级配。水泥为普通硅酸盐水泥，标号42.5r。粉煤灰为一级粉煤灰。纤维为聚丙烯纤维，平均长度为25mm。减水剂为高效聚羧酸减水剂。膨胀剂为轻烧氧化镁。β-二酮化合物为乙酰乙酸乙酯。
本实施例的防腐耐盐碱混凝土的制备方法，包括如下步骤：
S1：按配方量称取相应原料，将称取的骨料、砂、水泥、粉煤灰、硅灰、无机纤维在混合机内以200rpm的搅拌速度混合10min，混合均匀后制得混合料；
S2：将配方量的减水剂、膨胀剂、防腐剂、水加入混合料内以350rpm的搅拌速度混合5min，混合均匀后即得。
实施例2
本实施例的防腐耐盐碱混凝土，由如下重量的原料制成：骨料1800kg、砂800kg、水泥200kg、粉煤灰80kg、硅灰35kg、纤维10kg、水130kg、减水剂8kg、膨胀剂5kg、防腐剂25kg。
其中，防腐剂由乙二胺油酸酯、双酚A二烯丙基醚、β-二酮化合物按质量比15:17:7组成。骨料为10-25cm连续级配。水泥为普通硅酸盐水泥，标号42.5r。粉煤灰为一级粉煤灰。纤维为聚丙烯纤维，平均长度为25mm。减水剂为高效聚羧酸减水剂。膨胀剂为轻烧氧化镁。
本实施例的防腐耐盐碱混凝土的制备方法，包括如下步骤：
S1：按配方量称取相应原料，将称取的骨料、砂、水泥、粉煤灰、硅灰、无机纤维在混合机内以200rpm的搅拌速度混合10min，混合均匀后制得混合料；
S2：将配方量的减水剂、膨胀剂、防腐剂、水加入混合料内以350rpm的搅拌速度混合5min，混合均匀后即得。
实施例3
本实施例的防腐耐盐碱混凝土，由如下重量的原料制成：骨料1650kg、砂700kg、水泥180kg、粉煤灰60kg、硅灰30kg、纤维8kg、水120kg、减水剂7kg、膨胀剂3.5kg、防腐剂20kg。
其中，防腐剂由乙二胺油酸酯、双酚A二烯丙基醚、β-二酮化合物按质量比12:16:5.5组成。骨料为10-25cm连续级配。水泥为普通硅酸盐水泥，标号42.5r。粉煤灰为一级粉煤灰。纤维为聚丙烯纤维，平均长度为25mm。减水剂为高效聚羧酸减水剂。膨胀剂为轻烧氧化镁。
本实施例的防腐耐盐碱混凝土的制备方法，包括如下步骤：
S1：按配方量称取相应原料，将称取的骨料、砂、水泥、粉煤灰、硅灰、无机纤维在混合机内以200rpm的搅拌速度混合10min，混合均匀后制得混合料；
S2：将配方量的减水剂、膨胀剂、防腐剂、水加入混合料内以350rpm的搅拌速度混合5min，混合均匀后即得。
实施例4
本实施例的防腐耐盐碱混凝土与实施例3的不同之处在于：原料中防腐剂由乙二胺油酸酯、双酚A二烯丙基醚、β-二酮化合物按质量比7:13:5组成，其余的与实施例3中相同。
本实施例的防腐耐盐碱混凝土的制备方法与实施例3相同。
实施例5
本实施例的防腐耐盐碱混凝土与实施例3的不同之处在于：原料中防腐剂由乙二胺油酸酯、双酚A二烯丙基醚、β-二酮化合物按质量比12:20:7组成，其余的与实施例3中相同。
本实施例的防腐耐盐碱混凝土的制备方法与实施例3相同。
实施例6
本实施例的防腐耐盐碱混凝土与实施例5的不同之处在于：防腐剂中β-二酮化合物由乙酰丙酮、1，3－环已二酮按质量比2:5组成，其余的与实施例5中相同。
本实施例的防腐耐盐碱混凝土的制备方法与实施例5相同。
实施例7
本实施例的防腐耐盐碱混凝土与实施例5的不同之处在于：防腐剂中β-二酮化合物由1，3－环已二酮、乙酰乙酸甲酯按质量比3:1组成，其余的与实施例5中相同。
本实施例的防腐耐盐碱混凝土的制备方法与实施例5相同。
实施例8
本实施例的防腐耐盐碱混凝土与实施例5的不同之处在于：防腐剂中β-二酮化合物由六氟乙酰丙酮、乙酰乙酸甲酯按质量比5:2组成，其余的与实施例5中相同。
本实施例的防腐耐盐碱混凝土的制备方法与实施例5相同。
实施例9
本实施例的防腐耐盐碱混凝土与实施例5的不同之处在于：防腐剂中β-二酮化合物由六氟乙酰丙酮、乙酰乙酸甲酯按质量比10:6组成，其余的与实施例5中相同。
本实施例的防腐耐盐碱混凝土的制备方法与实施例5相同。
实施例10
本实施例的防腐耐盐碱混凝土与实施例8的不同之处在于：原料中骨料为10-15cm连续级配，其余的与实施例8中相同。
本实施例的防腐耐盐碱混凝土的制备方法与实施例8相同。
实施例11
本实施例的防腐耐盐碱混凝土与实施例10的不同之处在于：原料中还包括0.8kg重量份数的四丁基氟化铵，其余的与实施例10中相同。
本实施例的防腐耐盐碱混凝土的制备方法，包括如下步骤：
S1：按配方量称取相应原料，将称取的骨料、砂、水泥、粉煤灰、硅灰、无机纤维在混合机内以200rpm的搅拌速度混合10min，混合均匀后制得混合料；
S2：将配方量的减水剂、膨胀剂、防腐剂、四丁基氟化铵、水加入混合料内以350rpm的搅拌速度混合5min，混合均匀后即得。
实施例12
本实施例的防腐耐盐碱混凝土与实施例10的不同之处在于：原料中还包括1.5kg重量份数的四丁基氟化铵，其余的与实施例10中相同。
本实施例的防腐耐盐碱混凝土的制备方法，包括如下步骤：
S1：按配方量称取相应原料，将称取的骨料、砂、水泥、粉煤灰、硅灰、无机纤维在混合机内以200rpm的搅拌速度混合10min，混合均匀后制得混合料；
S2：将配方量的减水剂、膨胀剂、防腐剂、四丁基氟化铵、水加入混合料内以350rpm的搅拌速度混合5min，混合均匀后即得。
对比例
对比例1
本对比例的防腐耐盐碱混凝土，由如下重量的原料制成：骨料1300kg、砂900kg、水泥150kg、粉煤灰40kg、硅灰15kg、纤维8kg、水100kg、减水剂5kg、膨胀剂3kg、防腐剂12kg。
其中，防腐剂由乙二胺油酸酯、双酚A二烯丙基醚、β-二酮化合物按质量比10:10:5组成。骨料为10-25cm连续级配。水泥为普通硅酸盐水泥，标号42.5r。粉煤灰为一级粉煤灰。纤维为聚丙烯纤维，平均长度为25mm。减水剂为高效聚羧酸减水剂。膨胀剂为轻烧氧化镁。β-二酮化合物为乙酰乙酸乙酯。
本对比例的防腐耐盐碱混凝土的制备方法与实施例1相同。
对比例2
本对比例的防腐耐盐碱混凝土与实施例3的不同之处在于：原料中防腐剂为脂肪酰二乙醇胺，其余的与实施例3相同。
本对比例的防腐耐盐碱混凝土的制备方法与实施例3相同。
对比例3
本对比例的防腐耐盐碱混凝土与实施例3的不同之处在于：原料中防腐剂由乙二胺油酸酯、双酚A二烯丙基醚按质量比20:5组成，其余的与实施例3相同。
本对比例的防腐耐盐碱混凝土的制备方法与实施例3相同。
对比例4
本对比例的防腐耐盐碱混凝土与实施例3的不同之处在于：防腐剂由乙二胺油酸酯、β-二酮化合物按质量比25:7组成，其余的与实施例3相同。
本对比例的防腐耐盐碱混凝土的制备方法与实施例3相同。
对比例5
本对比例的防腐耐盐碱混凝土与实施例3的不同之处在于：防腐剂由乙二胺油酸酯、双酚A二烯丙基醚、β-二酮化合物按质量比3:15:2组成，其余的与实施例3相同。
本对比例的防腐耐盐碱混凝土的制备方法与实施例3相同。
对比例6
本对比例的防腐耐盐碱混凝土与实施例5的不同之处在于：β-二酮化合物由六氟乙酰丙酮、乙酰乙酸甲酯按质量比2:9组成，其余的与实施例5相同。
本对比例的防腐耐盐碱混凝土的制备方法与实施例5相同。
对比例7
本对比例的防腐耐盐碱混凝土与实施例3的不同之处在于：骨料为20-30mm连续级配，其余的与实施例3相同。
本对比例的防腐耐盐碱混凝土的制备方法与实施例3相同。
性能检测试验
检测方法
取实施例1-12以及对比例1-7的防腐耐盐碱混凝土制成25cm×25cm×25cm的立方体测试件，分别浸泡至盐溶液和去离子水中模拟腐蚀环境和正常环境，浸泡时间为90d，然后取出按GB/T 50081《普通混凝土力学性能试验方法标准》测试经过不同时间腐蚀后的抗压强度，根据抗压强度的变化计算耐腐蚀系数K，耐腐蚀系数K＝在盐溶液中浸泡后的抗压强度M1/在去离子水浸泡后的抗压强度M2，测试结果如表1所示。
其中，盐溶液为质量分数为5％的硫酸钠溶液和质量分数为5％的氯化钠溶液。
表1实施例1-12以及对比例1-7的防腐耐盐碱混凝土耐腐蚀性能测试数据
Figure BDA0003378447260000071
Figure BDA0003378447260000081
分析实施例1-3以及对比例1并结合表1可以看出，优化原料组成配比，调整防腐剂与水泥之间的配比，使得混凝土的综合性能更好，耐腐蚀性更佳。
分析实施例1-3以及对比例2并结合表1可以看出，本申请的防腐耐盐碱混凝土相较于常规耐腐蚀混凝土的耐腐蚀系数提升了28.7％。
分析实施例4-5、对比例3-4并结合表1可以看出，优化和调整防腐剂的组成配比，发现乙二胺油酸酯、双酚A二烯丙基醚相较于β-二酮化合物对腐蚀离子的延缓和截留效果更好，对混凝土的防腐蚀性能提升力度更大。
分析实施例5、对比例5并结合表1可以看出，试验乙二胺油酸酯、双酚A二烯丙基醚和β-二酮化合物之间的组成配比，发现实施例5相较于对比例5的混凝土的防腐性能更好，耐腐蚀系数(硫酸钠溶液)从0.906提升至0.923，耐腐蚀系数(氯化钠溶液)从0.850提升至0.870。
分析实施例6、实施例7、实施例8-9、对比例6并结合表1可以看出，进一步调整和优化β-二酮化合物的种类和组成配比，发现当β-二酮化合物由六氟乙酰丙酮、乙酰乙酸甲酯按质量比5:2组成时的防腐蚀性能更好，相较于对比例6的耐腐蚀系数(硫酸钠溶液)从0.921提升至0.946，耐腐蚀系数(氯化钠溶液)从0.859提升至0.892。
分析实施例10、对比例7并结合表1可以看出，选择较合适的骨料粒径有助于提升混凝土的密实度，有效阻止腐蚀离子对混凝土的渗透作用，进一步提升混凝土的耐腐蚀性能，而较大粒径的骨料容易导致混凝土内部的微裂隙数目增多，导致耐腐蚀系数(硫酸钠溶液)从0.950下降至0.863。
分析实施例11、12并结合表1可以看出，加入四丁基氟化铵后进一步提升了混凝土的耐腐蚀性能。
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 (9)

1.一种防腐耐盐碱混凝土，其特征在于，主要由如下重量份数的原料制成：骨料1500-1800份、砂600-800份、水泥150-200份、粉煤灰50-80份、硅灰20-35份、纤维5-10份、水100-130份、减水剂6-8份、膨胀剂2-5份、防腐剂12-25份；所述防腐剂为乙二胺油酸酯、双酚A二烯丙基醚的质量之和与β-二酮化合物按质量比(20-32):(5-7)组成。
2.根据权利要求1所述的一种防腐耐盐碱混凝土，其特征在于，所述防腐剂由乙二胺油酸酯、双酚A二烯丙基醚、β-二酮化合物按质量比(7-12):(13-20):(5-7)组成。
3.根据权利要求1所述的一种防腐耐盐碱混凝土，其特征在于，所述β-二酮化合物为乙酰丙酮、1，3－环已二酮、乙酰乙酸甲酯、六氟乙酰丙酮中的至少两种。
4.根据权利要求3所述的一种防腐耐盐碱混凝土，其特征在于，所述β-二酮化合物由六氟乙酰丙酮、乙酰乙酸甲酯按质量比(5-10):(2-6)组成。
5.根据权利要求1所述的一种防腐耐盐碱混凝土，其特征在于，所述骨料的平均粒径不大于20mm。
6.根据权利要求1所述的一种防腐耐盐碱混凝土，其特征在于，所述水泥与防腐剂的质量比为(8-12.5):1。
7.根据权利要求1所述的一种防腐耐盐碱混凝土，其特征在于，所述原料中还包括(0.8-1.5)重量份数的四丁基氟化铵。
8.一种如权利要求1-6任一所述的防腐耐盐碱混凝土的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：将配方量的骨料、砂、水泥、粉煤灰、硅灰、无机纤维混合均匀制得混合料；
S2：将减水剂、膨胀剂、防腐剂、水加入混合料内混合均匀即得。
9.根据权利要求8所述的一种防腐耐盐碱混凝土的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中还包括加入四丁基氟化铵的步骤。
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