CN115838260A - 一种具有抗氯盐侵蚀功能的混凝土及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种具有抗氯盐侵蚀功能的混凝土及其制备方法。一种具有抗氯盐侵蚀功能的混凝土，由以下原料份的原料制成：水泥75~100份、粗骨料130~150份、细骨料80~110份、高钛渣10~13份、石英粉8~15份、减水剂1.5~2.2份、水40~65份和迁移型阻锈剂1.1~1.5份组成，其中迁移型阻锈剂为由乙醇胺、十二烷基聚氧乙烯醚磺酸钠、硅酸锂和去离子水组成的复配阻锈剂，制备方法为：将粗骨料、细骨料、高钛渣和石灰粉共同混合搅拌，加入水泥和迁移型阻锈剂混合搅拌，加入减水剂、引气剂和水搅拌，得到一种具有抗氯盐侵蚀功能的混凝土。本申请具有提高混凝土抗氯盐侵蚀的能力的效果。
Description
技术领域
本申请涉及混凝土领域，尤其是涉及一种具有抗氯盐侵蚀功能的混凝土及其制备方法。
背景技术
混凝土是利用粘凝材料将骨料基质粘结在一起的复合建筑材料，因为价格低廉，制作简单，成为使用最广泛最主要的土木材料。混凝土具有很强的抗压强度，但是抗拉强度很低，因此常在混凝土中加入钢筋，共同粘结组成钢筋混凝土使用。
在钢筋混凝土的使用过程中，绝大部分结构破坏是由于氯离子的侵蚀。在氯盐含量高的地区，尤其是沿海地区，氯盐中的氯离子侵入混凝土至钢筋表面发生电化学腐蚀，致使钢筋表面的钝化膜破坏，钢筋锈蚀，钢筋与混凝土的粘结力下降导致混凝土结构同步发生破坏，无法正常使用，造成经济损失。
发明内容
为了提高混凝土抗氯盐侵蚀的能力，本申请提供一种具有抗氯盐侵蚀功能的混凝土及其制备方法。
第一方面，本申请提供一种具有抗氯盐侵蚀功能的混凝土：
一种具有抗氯盐侵蚀功能的混凝土，由以下重量份的原料制成：
水泥，75～100份；
粗骨料，130～150份；
细骨料，80～110份；
高钛渣，10～13份；
石英粉，8～15份；
减水剂，1.5～2.2份；
水，40～65份；
迁移型阻锈剂，1.1～1.5份。
通过采用上述技术方案，石英粉与高钛渣的复配协同可以降低氯离子在混凝土中的渗透系数，从而减少氯盐对混凝土结构的侵蚀，迁移型阻锈剂可以在混凝土内部发生迁移，减少电位差，从而抑制氯离子产生的电化学反应腐蚀的阴阳极反应，增强混凝土抗氯盐侵蚀的能力，同时提高混凝土的抗渗性和抗氯离子渗透性能。
优选的，所述迁移型阻锈剂为由乙醇胺、十二烷基聚氧乙烯醚磺酸钠、硅酸锂和去离子水组成的复配阻锈剂，所述乙醇胺、所述十二烷基聚氧乙烯醚磺酸钠、所述硅酸锂和所述去离子水的重量比为1:(0.3～0.5):(1.0～1.2)：(2-6)。
通过采用上述技术方案，乙醇胺、十二烷基聚氧乙烯醚磺酸钠和硅酸锂的复配增强了阻锈剂在混凝土的扩散速率，具有更好的缓蚀防腐效果。利用十二烷基聚氧乙烯醚磺酸钠的吸附作用和硅酸锂的自干效应，填充混凝土的孔隙，提高混凝土的紧实度，同步减少外界侵蚀介质如氯离子、CO2，硫酸盐等的渗入，减少混凝土的碳化。
优选的，所述十二烷基聚氧乙烯醚磺酸钠由十二烷基聚氧乙烯醚、氢氧化钠和氯乙基磺酸钠反应制得，所述十二烷基聚氧乙烯醚、所述氢氧化钠和所述氯乙基磺酸钠的质量比为(16.8-18.2):1:(4.6-5.2)。
通过采用上述技术方案，十二烷基聚氧乙烯醚、氢氧化钠和氯甲基磺酸钠反应制得的十二烷基聚氧乙烯醚磺酸盐的耐盐性能和吸附作用更佳，与乙醇胺、硅酸锂的协同效果更强。
优选的，所述混凝土的原料还包括引气剂，所述引气剂的质量份为0.08～0.12份，所述引气剂由烷基苯磺酸钠、松香、季戊四醇组成。
通过采用上述技术方案，引气剂的加入提高了混凝土的和易性、流变性和抗冻性，和阻锈剂配合进一步提升混凝土的耐久性。
优选的，所述粗骨料为粒径范围在8～10mm的碎石。
通过采用上述技术方案，碎石粒径较大，具有更大的表面积，从而使得混凝土的体积增加稳定，提高混凝土的力学性能。
优选的，所述细骨料为河砂，细度模数在1.8～2.2。
通过采用上述技术方案，河砂起到填充作用，减小混凝土的孔隙率，增加混凝土的强度。
优选的，所述减水剂为聚羧酸高效减水剂或木质素磺酸盐减水剂的一种或多种。
通过采用上述技术方案，减水剂能减少水的加入，降低混凝土的水灰比，提高混凝土的坍落度。
第二方面，本申请还提供一种具有抗氯盐侵蚀功能的混凝土的制备方法：
将粗骨料、细骨料、高钛渣和石灰粉共同混合搅拌，加入水泥和迁移型阻锈剂混合搅拌，加入减水剂、引气剂和水搅拌，得到一种具有抗氯盐侵蚀功能的混凝土。
优选的，所述迁移型阻锈剂通过以下方式制备：
常温下，将硅酸锂加入水中搅拌，溶解完全后加入十二烷基聚氧乙烯醚磺酸钠，加速搅拌，充分搅拌均匀后加入乙醇胺持续搅拌，停止搅拌，得到迁移型阻锈剂。
所述十二烷基聚氧乙烯醚磺酸钠的制备方法为：
加入十二烷基聚氧乙烯醚、氢氧化钠和水，搅拌加热，共沸蒸馏去除水，反应得到中间产物十二烷基聚氧乙烯醚钠。
向十二烷基聚氧乙烯醚钠加入氯乙基磺酸钠和甲苯，反应结束后抽滤去除剩余的氯乙基磺酸钠，加热蒸发溶剂，经无水乙醇重结晶，真空干燥制得十二烷基聚氧乙烯醚磺酸钠。
通过采用上述技术方案，一种具有抗氯盐侵蚀功能的混凝土的制备方法简单，成本低廉，具有很高的经济实用性。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
1.粉煤灰与石英粉两种矿物掺合料的复配协同可以降低氯离子在混凝土中的渗透系数，从而减少氯盐对混凝土结构的侵蚀，迁移型阻锈剂可以从混凝土表面进入混凝土内部，减少电位差，从而抑制氯离子产生的电化学反应腐蚀的阴阳极反应，增强混凝土抗氯盐侵蚀的能力。
2.乙醇胺、十二烷基聚氧乙烯醚磺酸钠和硅酸锂的复配增强了阻锈剂在混凝土的扩散速率，具有更好的缓蚀防腐效果。利用十二烷基聚氧乙烯醚磺酸钠的吸附作用和硅酸锂的自干效应，填充混凝土的孔隙，提高混凝土的紧实度和弹性模量，同步减少外界侵蚀介质如CO2，硫酸盐等的渗入，减少混凝土的碳化。
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。
制备例
制备例1
十二烷基聚氧乙烯醚磺酸钠的制备:
S1.向反应釜中加入4.5kg水，称取1.68kg十二烷基聚氧乙烯醚和0.1kg氢氧化钠加入反应釜，搅拌加热至75℃，反应2h后，加热至沸腾，蒸馏除去水分，得到中间产物十二烷基聚氧乙烯醚钠。
S2.向中间产物中加入3.5kg甲苯，搅拌至溶解，加入0.46kg氯乙基磺酸钠，反应3h后得到混合物液体。抽滤去除剩余的氯乙基磺酸钠，加热使甲苯溶剂蒸发，得到粗品。对粗品用无水乙醇进行重结晶，真空干燥，恢复常温，得到十二烷基聚氧乙烯醚磺酸钠。
制备例2
十二烷基聚氧乙烯醚磺酸钠的制备例:
S1.向反应釜中加入5.5kg水，称取1.82kg十二烷基聚氧乙烯醚和0.1kg氢氧化钠加入反应釜，搅拌加热至75℃，反应2h后，加热至沸腾，蒸馏除去水分，得到中间产物十二烷基聚氧乙烯醚钠。
S2.向中间产物中加入4.3kg甲苯，搅拌至溶解，加入0.52kg氯乙基磺酸钠，反应3h后得到混合物液体。抽滤去除剩余的氯乙基磺酸钠，加热使甲苯溶剂蒸发，得到粗品。对粗品用无水乙醇进行重结晶，真空干燥，恢复常温，得到十二烷基聚氧乙烯醚磺酸钠。
制备例3
迁移型阻锈剂的制备:
在室温下，将1kg硅酸锂加入2.5kg去离子水中搅拌，转速设定为300r/min，完全溶解后加入0.3kg制备例1制备的十二烷基聚氧乙烯醚磺酸钠，调整转速为700r/min，加速搅拌至溶解均匀，加入1kg乙醇胺持续搅拌0.5h，停止搅拌，得到迁移型阻锈剂。
制备例4
迁移型阻锈剂的制备:
在室温下，将1.2kg硅酸锂加入3kg去离子水中搅拌，转速设定为450r/min，完全溶解后加入0.5kg制备例2制备的十二烷基聚氧乙烯醚磺酸钠，调整转速为800r/min，加速搅拌至溶解均匀，加入1kg乙醇胺持续搅拌0.5h，停止搅拌，得到迁移型阻锈剂。
实施例
实施例1
一种具有抗氯盐侵蚀功能的混凝土的制备：
室温下，将0.03kg乙醇胺溶于0.08kg去离子水中，400r/min搅拌3min，得到0.11kg乙醇胺阻锈剂。
将13kg粒径在8～10mm的碎石、8kg细度模数在1.8～2.2的河砂、1kg高钛渣和0.8kg石英粉共同混合放入混凝土搅拌机，搅拌10分钟，向混凝土搅拌机中放入7.5kg水泥和0.11kg乙醇胺阻锈剂开始第二次搅拌，搅拌时间5min，再加入0.15kg聚羧酸减水剂和4kg水，搅拌2min得到一种具有抗氯盐侵蚀功能的混凝土。
实施例2
实施例2至实施例5与实施例1的不同之处仅在于原料和原料比例的不同，如表1所示。
其中，实施例2所用的0.11kg硅酸锂阻锈剂由0.03kg硅酸锂和0.08kg去离子水组成；实施例3所用的0.11kg乙醇胺阻锈剂由0.03kg乙醇胺和0.08kg去离子水组成；
实施例4所用的0.08kg乙醇胺阻锈剂由0.03kg乙醇胺和0.05kg去离子水组成，0.07kg硅酸锂阻锈剂由0.03kg硅酸锂和0.04kg去离子水组成；
实施例5所用的0.05kg乙醇胺阻锈剂由0.02kg乙醇胺和0.03kg去离子水组成，0.07kg硅酸锂阻锈剂由0.03kg硅酸锂和0.04kg去离子水组成。
表1
实施例6
本实施例与实施例4的不同之处在于，用0.15kg制备例3制得的迁移型阻锈剂代替0.08kg乙醇胺阻锈剂和0.07kg硅酸锂阻锈剂。
实施例7
本实施例与实施例4的不同之处在于，用0.15kg制备例4制得的迁移型阻锈剂代替0.08kg乙醇胺阻锈剂和0.07kg硅酸锂阻锈剂。
实施例8
本实施例与实施例4的不同之处在于，在混凝土中还添加0.008kg由0.003kg烷基苯磺酸钠、0.003kg松香和0.002kg季戊四醇组成的引气剂一同搅拌。
实施例9
本实施例与实施例4的不同之处在于，在混凝土中还添加0.012kg由0.045kg烷基苯磺酸钠、0.045kg松香和0.003kg季戊四醇组成的引气剂一同搅拌。
实施例10
本实施例与实施例4的不同之处在于，用0.15kg制备例4制得的迁移型阻锈剂代替0.08kg乙醇胺阻锈剂和0.07kg硅酸锂阻锈剂，同时添加0.012kg由0.045kg烷基苯磺酸钠、0.045kg松香和0.003kg季戊四醇组成的引气剂一同搅拌。
对比例
对比例1
本对比例与实施例1的不同之处在于：用1kg石英粉代替等重量的高钛渣。
对比例2
本对比例与实施例1的不同之处在于：用0.8kg高钛渣代替等重量的石英粉。
对比例3
本对比例与实施例1的不同之处在于：用0.12kg水代替等重量的乙醇胺阻锈剂。
性能测试试验
根据GB/T 50082-2009中抗氯离子渗透试验的RCM法，对本申请的各个实施例和对比例得到的混凝土做成圆柱形试件，混凝土试件的养护龄期为28d，按照标准进行电迁移实验和氯离子渗透深度的测试，计算混凝土的非稳态氯离子迁移系数，测试结果如表2所示。
根据GB/T 50082-2009中抗氯离子渗透试验的电通量法，对本申请的各个实施例和对比例得到的混凝土做成试件，将标准混凝土试件养护到28d龄期，测试并计算试验6h混凝土试件通过的总电通量，测试结果如表2所示。
根据GB/T 50082-2009中碳化试验的方法，对本申请的各个实施例和对比例得到的混凝土做成试件，测量并计算各个试件碳化28d的碳化深度的算术平均值。测试结果如表2所示。
表2
对比例1没有添加高钛渣，对比例2没有添加石英粉，实施例1同时添加高钛渣和石英粉，所以实施例1的非稳态氯离子迁移系数更小，电通量的数值更小，说明实施例1的抗氯离子侵蚀性能更好，证明石英粉和高钛渣混合协同可以降低降低氯离子在混凝土中的渗透系数。
和对比例3相比，实施例1的非稳态氯离子迁移系数和电通量更小，证明阻锈剂的存在可以有效延缓混凝土受氯盐侵蚀而发生的破坏，提高混凝土的抗氯盐侵蚀功能和耐久性。
和实施例1-4对比，实施例6的混凝土试件的整体性能更好，非稳态氯离子迁移系数和电通量更小，碳化深度更小，说明使用乙醇胺、十二烷基聚氧乙烯醚磺酸钠和硅酸锂复配的迁移型阻锈剂可以提高混凝土抗氯离子侵蚀和抗碳化的性能。
对比实施例5，实施例6-7的混凝土试件的性能更佳，实施例5的混凝土试件所用的阻锈剂中乙醇胺、十二烷基聚氧乙烯醚磺酸钠和硅酸锂的重量比为1:0.6:1.4，说明乙醇胺、十二烷基聚氧乙烯醚磺酸钠和硅酸锂重量比在1:(0.3～0.5):(1.0～1.2)范围内的阻锈剂对混凝土的缓蚀防腐性能提升更多。
对比实施例4，实施例8-9中添加了引气剂，电通量和氯离子迁移系数进一步缩小，说明引气剂和阻锈剂协同,进一步减缓了氯离子在混凝土中的迁移，阻止氯离子对混凝土结构的破坏。
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 (10)
1.一种具有抗氯盐侵蚀功能的混凝土，其特征在于，由以下重量份的原料制成：
水泥，75~100份；
粗骨料，130~150份；
细骨料，80~110份；
高钛渣，10~13份；
石英粉，8~15份；
减水剂，1.5~2.2份；
水，40~65份；
迁移型阻锈剂，1.1~1.5份。
2.根据权利要求1所述的一种具有抗氯盐侵蚀功能的混凝土，其特征在于：所述迁移型阻锈剂为由乙醇胺、十二烷基聚氧乙烯醚磺酸钠、硅酸锂和去离子水组成的复配阻锈剂，所述乙醇胺、所述十二烷基聚氧乙烯醚磺酸钠、所述硅酸锂和所述去离子水的重量比为1:(0.3~0.5):(1.0~1.2)：(2-6)。
3.根据权利要求2所述的一种具有抗氯盐侵蚀功能的混凝土，其特征在于：所述十二烷基聚氧乙烯醚磺酸钠由十二烷基聚氧乙烯醚、氢氧化钠和氯乙基磺酸钠反应制得，所述十二烷基聚氧乙烯醚、所述氢氧化钠和所述氯乙基磺酸钠的质量比为(16.8-18.2):1:(4.6-5.2)。
4.根据权利要求1所述的一种具有抗氯盐侵蚀功能的混凝土，其特征在于：所述混凝土的原料还包括引气剂，所述引气剂的质量份为0.08~0.12份，所述引气剂由烷基苯磺酸钠、松香、季戊四醇组成。
5.根据权利要求1所述的一种具有抗氯盐侵蚀功能的混凝土，其特征在于：所述粗骨料为粒径范围在8~10mm的碎石。
6.根据权利要求1所述的一种具有抗氯盐侵蚀功能的混凝土，其特征在于：所述细骨料为河砂，细度模数在1.8~2.2。
7.根据权利要求1所述的一种具有抗氯盐侵蚀功能的混凝土，其特征在于：所述减水剂为聚羧酸高效减水剂或木质素磺酸盐减水剂的一种或多种。
8.根据权利要求1-7任一所述的一种具有抗氯盐侵蚀功能的混凝土的制备方法，其特征在于：
将粗骨料、细骨料、高钛渣和石灰粉共同混合搅拌，加入水泥和迁移型阻锈剂混合搅拌，加入减水剂、引气剂和水搅拌，得到一种具有抗氯盐侵蚀功能的混凝土。
9.根据权利要求8所述的一种具有抗氯盐侵蚀功能的混凝土的制备方法，其特征在于，所述迁移型阻锈剂通过以下方式制备：
常温下，将硅酸锂加入水中搅拌，溶解完全后加入十二烷基聚氧乙烯醚磺酸钠，加速搅拌，充分搅拌均匀后加入乙醇胺持续搅拌，停止搅拌，得到迁移型阻锈剂。
10.根据权利要求9所述的一种具有抗氯盐侵蚀功能的混凝土的制备方法，其特征在于，所述十二烷基聚氧乙烯醚磺酸钠的制备方法为：
加入十二烷基聚氧乙烯醚、氢氧化钠和水，搅拌加热，共沸蒸馏去除水，反应得到中间产物十二烷基聚氧乙烯醚钠；
向十二烷基聚氧乙烯醚钠加入氯乙基磺酸钠和甲苯，反应结束后抽滤去除剩余的氯乙基磺酸钠，加热蒸发溶剂，经无水乙醇重结晶，真空干燥制得十二烷基聚氧乙烯醚磺酸钠。
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Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 何廷树主编: "染整概论（第3版）", vol. 1, 中国纺织出版社有限公司, pages: 192 - 193 * |
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