CN115477524A - 一种低碱水泥混凝土耐酸桩及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及混凝土技术领域，具体公开了一种低碱水泥混凝土耐酸桩及其制备方法。低碱水泥混凝土耐酸桩包括以下重量份的原料：低碱水泥360‑480份，粗骨料1100‑1300份，改性细骨料550‑700份，粉煤灰漂珠35‑55份，泵送剂10‑20份，聚四氟乙烯纤维12‑25份；其制备方法为：S1:制备改性细骨料；S2:制备低碱水泥混凝土；S3:成型：将制得的低碱水泥混凝土送入成型装置，模压成型；S4:成型耐酸桩培进行养护。本申请低碱水泥混凝土可用于制作耐酸桩，其具有耐腐蚀性，耐久性优点；另外，本申请的制备方法具有使得耐酸桩不会被外界腐蚀的优点。

Description

一种低碱水泥混凝土耐酸桩及其制备方法

技术领域

本申请涉及混凝土技术领域，更具体地说，它涉及一种低碱水泥混凝土耐酸桩及其制备方法。

背景技术

针对有些水泥多含碱性，地处海边的地区，在浇注混凝土时，所用沙石又多采自海边，因此导致浇注好的混凝土建筑物上常出现裂纹，低碱水泥则可解决这一问题。

但是普通的低碱水泥混凝土制得的耐酸桩抗酸性能欠佳，使用寿命较短，严重影响生产成本和生产效率。

发明内容

为了提高耐酸桩的抗酸性能，本申请提供一种低碱水泥混凝土耐酸桩及其制备方法。

第一方面，本申请提供一种低碱水泥混凝土耐酸桩，采用如下的技术方案：

一种低碱水泥混凝土耐酸桩，所述低碱水泥混凝土耐酸桩包括以下重量份的原料：低碱水泥360-480份，粗骨料1100-1300份，改性细骨料550-700份，粉煤灰漂珠35-55份，泵送剂10-20份，聚四氟乙烯纤维12-25份，所述改性细骨料由有机硅改性聚丙烯酸酯、聚对二甲苯和硅烷偶联剂改性细骨料得到。

通过采用上述技术方案，由于采用低碱水泥，使得混凝土的碱性降低，避免因混凝土的“碱骨料反应”引起混凝土枕的纵裂，从而解决了建筑物裂纹的问题，采用粉煤灰漂珠，使得混凝土具有耐化学性和耐腐蚀性，耐久性，耐磨性，漂珠很容易在彼此之间滚动，进而使得使用漂珠的混凝土具有较低的粘度，较好的流动性。泵送剂具有高流化、粘聚、润滑、缓凝的功效，可以使得混凝土塑化作用增强，在保持水灰比和水泥用量不变情况下，坍落度得到提高，且混凝土粘聚性能好，无离析现象发生等，混凝土泵送剂具有较高的减水作用，还具有提高混凝土的密实度作用，使外界有害物质不能进入混凝土内部，从而提高混凝土的耐酸性。聚四氟乙烯纤维化学稳定性好，加入混凝土中，使得混凝土的耐酸性增强。

优选的，所述改性细骨料中各组分的配比为有机硅改性聚丙烯酸酯：聚对二甲苯：细骨料＝(1-3)：(10-20)：(500-600)。

通过采用上述技术方案，由于采用有机硅改性聚丙烯酸酯是磨料和基体之间粘结强度的保证，聚对二甲苯使得混凝土在混合搅拌过程中，各个物质充分混合，进而提高了混凝土的稳定性，按照各组分的配比的一定比例，使得改性细骨料的吸水率降低，将聚对二甲苯加入到细骨料中，可以使得形成绝缘层，进而防止了混凝土的酸化，因此，获得细骨料化学性质稳定，且具有耐酸性的效果。

优选的，所述改性细骨料的改性包括以下步骤：

(1)保护剂进行预处理，在甲苯中加入聚对二甲苯，使得聚对二甲苯溶于甲苯中；

(2)将细骨料投入到搅拌机中，加入质量比5％的硅烷偶联剂，再加入预处理后的聚对二甲苯，进行搅拌；

(3)搅拌的同时再加入有机硅改性聚丙烯酸酯，搅拌10-15min，即可得到改性细骨料。

通过采用上述技术方案，在细骨料的基础上添加聚对二甲苯，使得细骨料中加入可以使得细骨料化学性质更加稳定的物质，更好的使得细骨料在混凝土中发挥作用，减少了细骨料被酸腐蚀的风险，加入5％的硅烷偶联剂，使得细骨料中的无机物质可以和中的聚对二甲苯有机物质发生偶联，形成高分子聚合物，使得细骨料的碱性不会发生变化，进而使得耐酸性提高，在细骨料中加入有机硅改性聚丙烯酸酯，可以使得细骨料中微小的颗粒结合在一起，使得可以形成较为稳定的涂层，使得改性后的细骨料加入混凝土中，不仅提高了化学稳定性，还提高了混凝土抗压、抗拉强度、耐水、耐酸的性能。

优选的，所述细骨料为硅砂、粉煤灰、石英砂、高炉矿渣和铁矿粉中的一种或几种。

通过采用上述技术方案，硅砂的主要矿物成分是二氧化硅，二氧化硅内在分子链结构、晶体形状和晶格变化规律，使其具有的耐腐蚀的性能，加入混凝土中提高了混凝土的耐酸性，粉煤灰主要含二氧化硅、氧化铝和氧化铁等，加入混凝土中使得混凝土产生胶黏物质，提高了混凝土的抗酸性和混凝土的粘性。高炉矿渣使得混凝土中的碱性降低，铁矿粉抑制了混凝土碱化，使得混凝土抗酸性提高。

优选的，所述细骨料的粒径为70-120目。

通过采用上述技术方案，由于采用粒径为70-120目，细骨料的直径变得相对较小,直径越小细骨料在混凝土中起骨架或填充作用越好，进而使得混凝土的粒状更加细致，采用硅砂可以使得混凝土更加结实，防止裂纹的出现。进而使得细骨料充分与混凝土混合，提高了混凝土的抗酸性。

优选的，所述泵送剂包括表面活性剂和高效减水剂，所述泵送剂的配比为表面活性剂：高效减水剂＝1:20。

通过采用上述技术方案，泵送剂能大大提高拌合物的流动性，并能较长时间保持拌合物流动性，能使混凝土经过压力输送后仍保持良好的和易性，不离析不泌水，进而使得混凝土中的物质充分接触，可以使得混凝土抗酸性提高，表面活性剂可以提高混凝土表面活性，进而抑制碱性物质的产生，高效减水剂能大幅度减少拌合水量，进而减少氯离子的含量，使得混凝土抗酸性得到进一步提高。

优选的，所述表面活性剂为木质素磺酸钙，所述高效减水剂为高性能聚羧酸减水剂。

通过采用上述技术方案，木质素磺酸钙具有很强的分散性、粘结性、螯合性，进而改善混凝土和易性，提高混凝土抗酸性，进一步提高工程质量，还可抑制坍落度损失，一般都与高效减水剂复配使用。聚羧酸高性能减水剂是以聚羧酸盐为主体的多种高分子有机化合物，经接枝共聚生成的，具有极强的减水性能，减少混凝土中酸性微粒的产生，进而提高混凝土的抗酸性，还使得氯离子含量低、碱含量低，有利于混凝土的耐久性。

第二方面，本申请提供一种低碱水泥混凝土耐酸桩的制备方法，采用如下的技术方案：

一种低碱水泥混凝土耐酸桩的制备方法，包括以下步骤：

S1:制备低碱水泥混凝土：先将低碱水泥、粗骨料、改性细骨料混合均匀，再加入水、粉煤灰微珠、泵送剂用搅拌机搅拌均匀，最后加入聚四氟乙烯纤维，搅拌均匀，制得低碱水泥混凝土；

S2:成型：将制得的低碱水泥混凝土送入成型装置，模压成型，得到桩坯；

S3:桩坯进行养护。

通过采用上述技术方案，改性后的细骨料具有良好的稳定性，改性细骨料可以在混凝土表面形成保护层，使得混凝土碱性保持不变的同时可以提高耐酸性，细骨料中的硅烷偶联剂可以使得形成大分子化合物，进而提高了改性细骨料的稳定性，制备低碱水泥混凝土的过程中低碱水泥的性能非常的重要，高碱水泥诱发混凝土碱骨料膨胀反应，使得混凝土变得不稳定，耐酸性比较差，采用低碱水泥能够有效地预防碱集料反应，避免水泥混凝土的开裂、崩塌，提高了耐酸性。水泥中的碱与集料中的某些有害化学成份发生化学反应，形成碱的硅酸盐凝胶，体积增大10倍，产生膨胀应力，从而导致混凝土开裂和破坏，混凝土的耐酸性被减小，混凝土中加入粉煤灰漂珠和泵送剂，使得混凝土的流动性变得更好，混凝土中加入聚四氟乙烯纤维，实现了混凝土化学性质变得稳定，提高了混凝土的耐酸性。成型后的耐酸桩表面产生保护层，进而使得耐酸桩不会被外界腐蚀。

综上所述，本申请具有以下有益效果：

1、由于本申请采用采用低碱水泥，使得混凝土的碱性降低，避免因混凝土的“碱骨料反应”引起混凝土枕的纵裂，从而解决了建筑物裂纹的问题，采用粉煤灰漂珠，使得混凝土具有耐化学性和耐腐蚀性，耐久性，耐磨性，漂珠很容易在彼此之间滚动，进而使得使用漂珠的混凝土具有较低的粘度，较好的流动性。泵送剂具有高流化、粘聚、润滑、缓凝的功效，可以使得混凝土塑化作用增强，在保持水灰比和水泥用量不变情况下，坍落度得到提高，且混凝土粘聚性能好，无离析现象发生等，混凝土泵送剂具有较高的减水作用，还具有提高混凝土的密实度作用，使外界有害物质不能进入混凝土内部，从而提高混凝土的耐酸性。聚四氟乙烯纤维化学稳定性好，加入混凝土中，使得混凝土的耐酸性增强。

2、本申请中优选采用改性细骨料，在细骨料的基础上添加聚对二甲苯，使得细骨料中加入可以使得细骨料化学性质更加稳定的物质，更好的使得细骨料在混凝土中发挥作用，减少了细骨料被酸腐蚀的风险，加入5％的硅烷偶联剂，使得细骨料中的无机物质可以和中的聚对二甲苯有机物质发生偶联，形成高分子聚合物，使得细骨料的碱性不会发生变化，进而使得耐酸性提高，在细骨料中加入有机硅改性聚丙烯酸酯，可以使得细骨料中微小的颗粒结合在一起，使得可以形成较为稳定的涂层，使得改性后的细骨料加入混凝土中，不仅提高了化学稳定性，还提高了混凝土抗压、抗拉强度、耐水、耐酸的性能。

3、本申请的方法，通过制备改性细骨料，制备低碱水泥混凝土，成型耐酸桩培进行养护，因此获得了成型后的耐酸桩表面产生保护层，进而使得耐酸桩不会被外界腐蚀的效果。

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，予以特别说明的是：以下实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行，以下实施例中所用原料除特殊说明外均可来源于普通市售。

低碱水泥为低碱硫铝盐酸水泥；粉煤灰漂珠为低密度轻质粉煤灰漂珠；硅烷偶联剂为硅烷偶联剂KH-550；有机硅改性聚丙烯酸酯为有机硅改性丙烯酸共聚物外墙涂料用改性硅丙乳液(SA-109)；木质素磺酸钙为木质素磺酸钙(CAS No.8061-52-7)；高性能聚羧酸为聚羧酸高性能减水剂(SPF-300)。

原料和/或中间体的制备例

制备例1

一种改性细骨料，由以下方法制得：

按照各组分的配比为有机硅改性聚丙烯酸酯：聚对二甲苯：细骨料＝1:10:500，改性细骨料的改性包括以下步骤：

(1)保护剂进行预处理，在甲苯中加入聚对二甲苯，甲苯的量为细骨料的0.5％，使得聚对二甲苯溶于甲苯中；

(2)将细骨料投入到搅拌机中，加入质量比5％的硅烷偶联剂，再加入预处理后的聚对二甲苯，进行搅拌；

(3)搅拌的同时再加入有机硅改性聚丙烯酸酯，搅拌10-15min，细骨料为石英砂，粒径为70-120目，即可得到改性细骨料。

制备例2

一种改性细骨料，由以下方法制得：

按照各组分的配比为有机硅改性聚丙烯酸酯：聚对二甲苯：细骨料＝2:15:550，改性细骨料的改性包括以下步骤：

(1)保护剂进行预处理，在甲苯中加入聚对二甲苯，甲苯的量为细骨料的0.5％，使得聚对二甲苯溶于甲苯中；

(2)将细骨料投入到搅拌机中，加入质量比5％的硅烷偶联剂，再加入预处理后的聚对二甲苯，进行搅拌；

(3)搅拌的同时再加入有机硅改性聚丙烯酸酯，搅拌10-15min，细骨料为石英砂，粒径为70-120目，即可得到改性细骨料。

制备例3

一种改性细骨料，由以下方法制得：

按照各组分的配比为有机硅改性聚丙烯酸酯：聚对二甲苯：细骨料＝3:20:600，改性细骨料的改性包括以下步骤：

(1)保护剂进行预处理，在甲苯中加入聚对二甲苯，甲苯的量为细骨料的0.5％，使得聚对二甲苯溶于甲苯中；

(2)将细骨料投入到搅拌机中，加入质量比5％的硅烷偶联剂，再加入预处理后的聚对二甲苯，进行搅拌；

(3)搅拌的同时再加入有机硅改性聚丙烯酸酯，搅拌10-15min，细骨料为石英砂，粒径为70-120目，即可得到改性细骨料。

对比制备例1

按照制备例1的方法进行细骨料改性，不同的是，改性细骨料中不加人聚对二甲苯。

对比制备例2

按照制备例1的方法进行细骨料改性，不同的是，改性细骨料中不加人有机硅改性聚丙烯酸酯。

实施例

实施例1

一种低碱水泥混凝土耐酸桩，包括以下质量份的原料：低碱水泥360kg，粗骨料1100kg，改性细骨料550kg，粉煤灰漂珠35kg，泵送剂10kg，聚四氟乙烯纤维12kg。

改性细骨料选用制备例1制得的改性细骨料。

泵送剂包括表面活性剂和高效减水剂，表面活性剂为木质素磺酸钙，高效减水剂为高性能聚羧酸。

一种低碱水泥混凝土耐酸桩的制备方法，包括以下步骤：

S1:制备低碱水泥混凝土：先将低碱水泥、粗骨料、改性细骨料混合均匀，再加入水、粉煤灰微珠、泵送剂用搅拌机搅拌均匀，最后加入聚四氟乙烯纤维，搅拌均匀，制得低碱水泥混凝土；

S2:成型：将制得的低碱水泥混凝土送入成型装置，模压成型，得到桩坯；

S3:桩坯进行养护。

实施例2

一种低碱水泥混凝土耐酸桩，包括以下重量份的原料：低碱水泥420kg，粗骨料12kg，改性细骨料620kg，粉煤灰漂珠40kg，泵送剂15kg，聚四氟乙烯纤维18kg。

改性细骨料选用制备例1制得的改性细骨料。

泵送剂包括表面活性剂和高效减水剂，表面活性剂为木质素磺酸钙，高效减水剂为高性能聚羧酸。

一种低碱水泥混凝土耐酸桩的制备方法，包括以下步骤：

S1:制备低碱水泥混凝土：先将低碱水泥、粗骨料、改性细骨料混合均匀，再加入水、粉煤灰微珠、泵送剂用搅拌机搅拌均匀，最后加入聚四氟乙烯纤维，搅拌均匀，制得低碱水泥混凝土；

S2:成型：将制得的低碱水泥混凝土送入成型装置，模压成型，得到桩坯；

S3:桩坯进行养护。

实施例3

一种低碱水泥混凝土耐酸桩，包括以下重量份的原料：低碱水泥480kg，粗骨料1300kg，改性细骨料700kg，粉煤灰漂珠55kg，泵送剂20kg，聚四氟乙烯纤维25kg。

改性细骨料选用制备例1制得的改性细骨料。

泵送剂包括表面活性剂和高效减水剂，表面活性剂为木质素磺酸钙，高效减水剂为高性能聚羧酸。

一种低碱水泥混凝土耐酸桩的制备方法，包括以下步骤：

S1:制备低碱水泥混凝土：先将低碱水泥、粗骨料、改性细骨料混合均匀，再加入水、粉煤灰微珠、泵送剂用搅拌机搅拌均匀，最后加入聚四氟乙烯纤维，搅拌均匀，制得低碱水泥混凝土；

S2:成型：将制得的低碱水泥混凝土送入成型装置，模压成型，得到桩坯；

S3:桩坯进行养护。

实施例4

一种低碱水泥混凝土耐酸桩，包括以下重量份的原料：低碱水泥420kg，粗骨料12kg，改性细骨料620kg，粉煤灰漂珠40kg，泵送剂15kg，聚四氟乙烯纤维18kg。

改性细骨料选用对比制备例1制得的改性细骨料。

泵送剂包括表面活性剂和高效减水剂，表面活性剂为木质素磺酸钙，高效减水剂为高性能聚羧酸。

一种低碱水泥混凝土耐酸桩的制备方法，包括以下步骤：

S1:制备低碱水泥混凝土：先将低碱水泥、粗骨料、改性细骨料混合均匀，再加入水、粉煤灰微珠、泵送剂用搅拌机搅拌均匀，最后加入聚四氟乙烯纤维，搅拌均匀，制得低碱水泥混凝土；

S2:成型：将制得的低碱水泥混凝土送入成型装置，模压成型，得到桩坯；

S3:桩坯进行养护。

实施例5

一种低碱水泥混凝土耐酸桩，包括以下重量份的原料：低碱水泥420kg，粗骨料12kg，改性细骨料620kg，粉煤灰漂珠40kg，泵送剂15kg，聚四氟乙烯纤维18kg。

改性细骨料选用对比制备例2制得的改性细骨料。

泵送剂包括表面活性剂和高效减水剂，表面活性剂为木质素磺酸钙，高效减水剂为高性能聚羧酸。

一种低碱水泥混凝土耐酸桩的制备方法，包括以下步骤：

S1:制备低碱水泥混凝土：先将低碱水泥、粗骨料、改性细骨料混合均匀，再加入水、粉煤灰微珠、泵送剂用搅拌机搅拌均匀，最后加入聚四氟乙烯纤维，搅拌均匀，制得低碱水泥混凝土；

S2:成型：将制得的低碱水泥混凝土送入成型装置，模压成型，得到桩坯；

S3:桩坯进行养护。

对比例

对比例1

按照实施例2的方法制备低碱水泥混凝土耐酸桩，不同的是，细骨料不经过改性，粉碎后直接使用。

对比例2

按照实施例2的方法制备低碱水泥混凝土耐酸桩，不同的是，低碱水泥混凝土中不加粉煤灰漂珠。

对比例3

按照实施例2的方法制备低碱水泥混凝土耐酸桩，不同的是，低碱水泥混凝土中不加聚四氟乙烯纤维。

对比例4

按照实施例2的方法制备低碱水泥混凝土耐酸桩，不同的是，低碱水泥混凝土中聚四氟乙烯纤维替换为天然纤维。

性能检测试验

对实施例1-5和对比例1-4制备的低碱水泥混凝土耐酸桩进行性能检测。

普通混凝土没有耐酸性检测的相关标准规范，本方案借鉴国标GB/T50082-2009《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》和GB50212-2014《建筑防腐蚀工程施工规范》中浓度为1mol/L醋酸溶液耐侵蚀试验方法，对实施例和对比例中制得的低碱水泥的混凝土试块进行检测。

表1

从上表1可知：

实施例1-3中的塌落度相较于对比例中的塌落度低很多，塌落度最低，实现了低碱水泥混凝土化学性质稳定，3天抗压强度也比对比例要高很多，耐醋酸溶液腐蚀性比较好，质量没有损失，说明本申请实施例中制得的低碱水泥混凝土的耐酸性强，化学性质稳定，抗压强度高。

实施例1和3与实施例2相比，实施例1和3中低碱水泥混凝土的塌落度高一些，抗压强度低一些，耐酸性差一些，说明细骨料进行改性后可以进一步提高混凝土的稳定性和耐酸性，结合对比例4和5的检测结果，可以看出，加入粉煤灰微珠后，混凝土的流动性变强，使得加入的其他物质可以均匀分布，进而使得混凝土耐腐蚀性增强。加入聚四氟乙烯纤维后，强度和延伸率高，化学稳定性好、耐腐蚀性优于其他合成纤维，使得混凝土具有更高的强度，实现了混凝土耐酸性更好。

实施例4和5与实施例2相比，实施例4和5中低碱水泥混凝土的塌落度高一些，抗压强度低一些，耐酸性差一些，说明改性细骨料的物质为聚对二甲苯和有机硅改性聚丙烯酸酯效果最好，混凝土的耐酸性更强。

结合对比例1的检测结果，可以看出，细骨料未改性的时候，混凝土的塌落度有所上升，抗压强度有所减小，耐酸性也减小了，再结合对比例2的检测结果，可以看出，当改性细骨料的物质替换为其他物质的时候，相较于实施例2，对比例2的塌落度有所上升，抗压强度有所减小，说明改性细骨料所使用的粉煤灰漂珠，使得混凝土化学性质更加稳定，耐酸性增强。

对比例3和4与实施例2相比，聚四氟乙烯纤维的加入，使得混凝土粘结性变强，从而使得混凝土的塌落度降低，抗压强度提高，实现了混凝土耐酸桩被聚四氟乙烯纤维更好的保护，进而提高耐酸性。

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 (8)

1.一种低碱水泥混凝土耐酸桩，其特征在于，所述低碱水泥混凝土耐酸桩包括以下重量份的原料：低碱水泥360-480份，粗骨料1100-1300份，改性细骨料550-700份，粉煤灰漂珠35-55份，泵送剂10-20份，聚四氟乙烯纤维12-25份，所述改性细骨料由有机硅改性聚丙烯酸酯、聚对二甲苯和硅烷偶联剂改性细骨料得到。

2.根据权利要求1所述的一种低碱水泥混凝土耐酸桩，其特征在于：所述改性细骨料中各组分的配比为有机硅改性聚丙烯酸酯：聚对二甲苯：细骨料=（1-3）：（10-20）：（500-600）。

3.根据权利要求1所述的一种低碱水泥混凝土耐酸桩，其特征在于：所述改性细骨料的改性包括以下步骤：

（1）保护剂进行预处理，在甲苯中加入聚对二甲苯，使得聚对二甲苯溶于甲苯中；

（2）将细骨料投入到搅拌机中，加入质量比5%的硅烷偶联剂，再加入预处理后的聚对二甲苯，进行搅拌；

（3）搅拌的同时再加入有机硅改性聚丙烯酸酯，搅拌10-15min，即可得到改性细骨料。

4.根据权利要求3所述的一种低碱水泥混凝土耐酸桩，其特征在于：所述细骨料为硅砂、粉煤灰、石英砂、高炉矿渣和铁矿粉中的一种或几种。

5.根据权利要求4所述的一种低碱水泥混凝土耐酸桩，其特征在于：所述细骨料的粒径为70-120目。

6.根据权利要求1所述的一种低碱水泥混凝土耐酸桩，其特征在于：所述泵送剂包括表面活性剂和高效减水剂，所述泵送剂的配比为表面活性剂：高效减水剂=1:20。

7.根据权利要求6所述的一种低碱水泥混凝土耐酸桩，其特征在于：所述表面活性剂为木质素磺酸钙，所述高效减水剂为高性能聚羧酸减水剂。

8.一种如权利要求1-7中任意一项所述低碱水泥混凝土耐酸桩的制备方法，其特征是，包括以下步骤：

S1:制备低碱水泥混凝土：先将低碱水泥、粗骨料、改性细骨料混合均匀，再加入水、粉煤灰微珠、泵送剂用搅拌机搅拌均匀，最后加入聚四氟乙烯纤维，搅拌均匀，制得低碱水泥混凝土；

S2:成型：将制得的低碱水泥混凝土送入成型装置，模压成型，得到桩坯；

S3:桩坯进行养护。