專利名稱：一種混凝土抗侵蝕劑及其制備方法和應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及建筑材料，尤其涉及一種混凝土抗侵蝕劑及其制備方法和應(yīng)用。
背景技術(shù)：
混凝土的化學(xué)侵蝕包括酸、堿、鹽侵蝕，碳化以及堿集料反應(yīng)等，混凝土遭受化學(xué)侵蝕后，其力學(xué)性能大幅下降，更易引起膨脹開裂、結(jié)構(gòu)疏松、鋼筋銹蝕等現(xiàn)象，導(dǎo)致整個(gè)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)崩潰，結(jié)構(gòu)物失效，這不僅影響混凝土結(jié)構(gòu)物的安全性，而且造成極大的經(jīng)濟(jì)損失和資源浪費(fèi)。長期以來，人們采用各種措施解決混凝土的抗侵蝕問題，如采用增加水泥用量、改善集料級(jí)配、摻加減水劑等，但收效有限，且成本增加較多。 過去幾年，人們也采用大量摻加粉煤灰、礦渣粉來彌補(bǔ)混凝土的某些缺陷，但由于大摻量粉煤灰、礦渣粉混凝土普遍存在早期強(qiáng)度低、易開裂等問題，在工程應(yīng)用中遇到很大的阻力，且我國有些地區(qū)尚難有優(yōu)質(zhì)的粉煤灰和礦渣粉資源。 混凝土膨脹劑研制成功后，人們開始普遍采用單摻膨脹劑或膨脹劑與減水劑復(fù)合摻加的措施來改善混凝土的抗?jié)B性和密實(shí)度，但由于過分依賴于膨脹劑的膨脹性和填充性，此類措施實(shí)用性并不強(qiáng)。 我國華北大部分地區(qū)為鹽堿地，硫酸鹽對(duì)混凝土侵蝕相當(dāng)嚴(yán)重，而近來我國鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)日益增多，沿海、近海、海水中工程量日益加大，因此，必須開發(fā)一種價(jià)格合理、摻量較低、性能優(yōu)異的混凝土抗侵蝕劑，方便工程應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種集減水、保持流動(dòng)性損失、增密、防水、抗侵蝕、預(yù)防堿集料反應(yīng)于一體的混凝土抗侵蝕劑及其制備方法和應(yīng)用。 本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn) —種混凝土抗侵蝕劑，其特征在于，該抗侵蝕劑包括以下組分及含量(重量份)為 原狀超細(xì)粉煤灰微珠 100 ; 減水劑 5-9 ; 膨脹劑 30-80;
引氣劑 0.075-0.3;
填充齊U 25-75 ; 緩凝劑 0.37-1.25。 所述的原狀超細(xì)粉煤灰微珠選自煤粉燃燒爐中排出的、燒失量為0. 5%以下、平均粒徑為2. 5微米的球形粉狀副產(chǎn)品。 所述的減水劑選自木質(zhì)素磺酸鹽減水劑，其硫酸鈉為1. 5wt% -4. 0wt^;所述的膨脹劑選自硫鋁酸鹽膨脹劑；所述的填充劑包括凝聚硅灰，該凝聚硅灰的平均粒徑為0. 1微
3米，其中Si02含量為85wt% -96wt%。 所述的減水劑的含量(重量份)優(yōu)選6-8 ;所述的膨脹劑的含量(重量份)優(yōu)選40-70 ;所述的填充劑的含量(重量份)優(yōu)選25-50。 所述的引氣劑包括十二烷基硫酸鈉和十二烷基苯磺酸鈉，二者的含量(重量份)分別為0. 025-0. 2和0. 05-0. 1。 所述的十二烷基硫酸鈉和十二烷基苯磺酸鈉的含量(重量份)分別優(yōu)選0. 03-0. 10和0. 07-0. 09。 所述的緩凝劑包括檸檬酸三鈉和葡萄糖酸鈉，二者的含量(重量份)分別為0. 25-0. 75和0. 12-0. 5。 所述的檸檬酸三鈉和葡萄糖酸鈉的含量(重量份)分別優(yōu)選O. 3-0. 6和0. 2-0. 4。
—種混凝土抗侵蝕劑的制備方法，其特征在于，該方法包括以下步驟
(1)按照以下組分及含量(重量份)備料 原狀超細(xì)粉煤灰微珠 100 減水劑 5-9 膨脹劑 30-80 引氣劑 0.075-0.3 填充劑 25-75 緩凝劑 0. 37-1. 25 ; (2)將原狀超細(xì)粉煤灰微珠和減水劑投入干粉混合器進(jìn)行機(jī)械混合2-5min ;
(3)依次投入膨脹劑、引氣劑、填充劑、緩凝劑，混合均勻，得到混凝土抗侵蝕劑。
—種混凝土抗侵蝕劑的應(yīng)用，其特征在于，該應(yīng)用包括將所述的混凝土抗侵蝕劑摻入水泥或膠凝材料中用作抗侵蝕劑，其摻入量為水泥或膠凝材料總量的O. 1 10. 0wt%。 本發(fā)明中，原狀超細(xì)粉煤灰微珠是一種在煤粉燃燒爐中排出的、燒失量僅為0. 5%以下、平均粒徑為2. 5微米的球形粉狀副產(chǎn)品。原狀超細(xì)粉煤灰微珠具有一定的減水作用，它與木質(zhì)素磺酸鹽減水劑一起，可以大幅度改善混凝土的工作性，而且由于原狀超細(xì)粉煤灰微珠在排出過程中受急冷作用，其組成中含量較高的Si02、Al203全部呈玻璃態(tài)，活性比普通的粉煤灰高，具有很強(qiáng)的二次火山灰效應(yīng)，對(duì)混凝土的早期和后期強(qiáng)度都有很大貢獻(xiàn)。更重要的是，原狀超細(xì)粉煤灰微珠平均粒徑為2.5微米，可以比較容易地填充在平均粒徑為25微米的水泥顆粒堆積后形成的空隙內(nèi)，加之其水化產(chǎn)物為低鈣水化硅酸鈣，對(duì)致密混凝
土結(jié)構(gòu)、降低大孔隙率、細(xì)化孔隙和體積的穩(wěn)定起到關(guān)鍵作用。同時(shí)，原狀超細(xì)粉煤灰微珠的摻入為混凝土補(bǔ)充了一定量的活性八1203，這對(duì)于混凝土的抗硫酸鹽侵蝕、抗氯離子侵蝕和抗碳化均十分有利。 木質(zhì)素磺酸鹽減水劑是常用的普通型減水劑，硫酸鈉含量小于7 % 。在混凝土中摻加木質(zhì)素磺酸鹽減水劑，可以使混凝土保持相同坍落度情況下，用水量減少12%左右，而木質(zhì)素磺酸鹽減水劑與原狀超細(xì)粉煤微珠共同存在的情況下，可起到疊加的減水作用，使用水量減少20%以上，達(dá)到高效減水劑的減水效率。 硫鋁酸鹽膨脹劑的作用是參與水泥的水化過程，產(chǎn)生一定量的膨脹性水化產(chǎn)物，在混凝土強(qiáng)度增長的過程中，使混凝土產(chǎn)生一定的體積膨脹(0.3% -0.4% )，補(bǔ)償混凝土
4由于干燥失水所導(dǎo)致的收縮，增加混凝土的體積穩(wěn)定性，防止收縮裂縫，提高混凝土的抗裂防水性。 十二烷基硫酸鈉和十二烷基苯磺酸鈉都為引氣劑組分，它們的作用是使混凝土拌合過程中引入大量均勻穩(wěn)定、封閉細(xì)小的微氣泡，有效改善混凝土的和易性，減少泌水，并改善硬化混凝土的孔結(jié)構(gòu)，幫助孔縫內(nèi)水結(jié)冰時(shí)冰晶壓的卸載和過冷水的遷移，大幅度提高混凝土的抗凍融循環(huán)次數(shù)。此外，摻加這兩種引氣組分的混凝土，其折壓比比普通混凝土提高約20%，提高了混凝土的韌性和抗裂性。 凝聚硅灰的平均粒徑為0. 1微米，其作用是填充于水泥顆粒和原狀超細(xì)粉煤灰微珠相互堆積填充后的更細(xì)小空隙，進(jìn)一步優(yōu)化漿體中粉體的堆積結(jié)構(gòu)。硅灰中Si(^含量高達(dá)85%以上，其參與水泥水化反應(yīng)過程，形成大量水化硅酸H填充毛細(xì)管，阻塞毛細(xì)管滲水通道，大幅度改善混凝土的抗?jié)B性和抗化學(xué)侵蝕性。 檸檬酸三鈉和葡萄糖酸鈉均為緩凝組分，它們有效地延緩水泥初始水化，降低了
水泥顆粒對(duì)木質(zhì)素磺酸減水劑和引氣組分的吸附作用，有助于木質(zhì)素磺酸鹽減水劑及十二
烷基硫酸鈉和十二烷基苯磺酸鈉兩種引氣組分的作用發(fā)揮，也十分有助于混凝土坍落度的
經(jīng)時(shí)保持性。本發(fā)明中同時(shí)采用檸檬酸三鈉和葡萄糖酸鈉兩種緩凝組分的目的在于增強(qiáng)本
發(fā)明產(chǎn)品與水泥的適應(yīng)性，滿足國內(nèi)不同地區(qū)、不同品質(zhì)水泥混凝土的需求。 本發(fā)明抗侵蝕劑是在摻量為5% -10% (占水泥或膠凝材料質(zhì)量百分比)情況下，
能集減水、保持流動(dòng)性損失、增密、防水、抗侵蝕、預(yù)防堿集料反應(yīng)于一體，同時(shí)可賦予混凝
土良好的抗凍融循環(huán)性能，不僅適合南方地區(qū)使用，而且也適合于北方寒冷地區(qū)使用。 此外，本發(fā)明既可用于商品預(yù)拌混凝土，又可用于現(xiàn)場(chǎng)攪拌混凝土，既可用于陸上
混凝土，又非常適于水下混凝土。 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明產(chǎn)品利用了一種原狀超細(xì)粉煤灰微珠，性能優(yōu)良，生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，使用方便，適用性強(qiáng)，應(yīng)用效果非常突出，采用本發(fā)明產(chǎn)品配制的混凝土，其抗硫酸鹽侵蝕能力可提高5-8倍，抗氯離子滲透能力可提高3倍以上，在混凝土結(jié)構(gòu)使用環(huán)境不變情況下，可提高混凝土結(jié)構(gòu)使用壽命3-4倍。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
實(shí)施例1 —種混凝土抗侵蝕劑(該混凝土抗侵蝕劑為基于原狀超細(xì)粉煤灰微珠的混凝土抗侵蝕劑)的制備方法，該方法包括以下步驟(1)按照以下組分及含著1: (Kg)備料原狀超細(xì)粉煤灰微珠100木質(zhì)素磺酸鹽減水劑6硫鋁酸鹽膨脹劑45十二烷基硫酸鈉0. 03十二烷基苯磺酸鈉0. 08凝聚硅灰25擰檬酸三鈉0. 3
5
葡萄糖酸鈉 0. 2 (2)將原狀超細(xì)粉煤灰微珠和減水劑投入干粉混合器進(jìn)行機(jī)械混合2-5min ;
(3)依次投入膨脹劑、引氣劑、填充劑、緩凝劑，混合均勻，總的機(jī)械混合時(shí)間為5-7min，得到混凝土抗侵蝕劑。 摻加占水泥重量10%的該混凝土抗侵蝕劑，可以使混凝土減水率達(dá)22% ，泌水率
比為0，混凝土 3天、7天和28天抗壓強(qiáng)度比分別為164%、 147%和135%，混凝土滲透高
度比為32%，吸水率比為35%，6hCl—電通量由1800C降為680C，混凝土經(jīng)飽和硫酸鈉溶液
浸_烘50次后，強(qiáng)度損失率僅為2% ，混凝土經(jīng)300次凍融循環(huán)后強(qiáng)度損失率為0，重量損
失率為0。 實(shí)施例2 —種混凝土抗侵蝕劑(該混凝土抗侵蝕劑為基于原狀超細(xì)粉煤灰微珠的混凝土抗侵蝕劑)的制備方法，該方法包括以下步驟(1)按照以下組分及含量t (Kg)備料:原狀超細(xì)粉煤灰微珠100木質(zhì)素磺酸鹽減水劑8硫鋁酸鹽膨脹劑70十二烷基硫酸鈉0. 04十二烷基苯磺酸鈉0. 08凝聚硅灰50擰檬酸三鈉0. 6葡萄糖酸鈉0. 4(2)將原狀超細(xì)粉煤灰微珠和減水劑投入干粉混合器進(jìn)行機(jī)械混合2-5min ;
(3)依次投入膨脹劑、引氣劑、填充劑、緩凝劑，混合均勻，總的機(jī)械混合時(shí)間為5-7min，得到混凝土抗侵蝕劑。 摻加占水泥重量8 %的混凝土抗侵蝕劑，可以使混凝土減水率達(dá)20 % ，泌水率比為0，混凝土坍落度lh損失率為3. 0% ， 2h損失率為6. 0% ，混凝土 3天、7天和28天抗壓強(qiáng)度比分別為210 % 、 170 %和143 % ，混凝土滲透高度比為27 % ，吸水率比為20 % ， 6hC1—電通量由1800C降為520C，混凝土經(jīng)飽和硫酸鈉溶液浸_烘50次后，強(qiáng)度損失率僅為1.2%，混凝土經(jīng)300次凍融循環(huán)后強(qiáng)度損失率為O，重量損失率為0。
實(shí)施例3 —種混凝土抗侵蝕劑(該混凝土抗侵蝕劑為基于原狀超細(xì)粉煤灰微珠的混凝土抗侵蝕劑)的制備方法，該方法包括以下步驟
(1)按照以下組分及含量(Kg)備料
原狀超細(xì)粉煤灰微珠 100
木質(zhì)素磺酸鹽減水劑 7 硫鋁酸鹽膨脹劑 60 十二烷基硫酸鈉 0. 04 十二烷基苯磺酸鈉 0. 09 凝聚硅灰 40
檸檬酸三鈉 0. 4 葡萄糖酸鈉 0.2 (2)將原狀超細(xì)粉煤灰微珠和減水劑投入干粉混合器進(jìn)行機(jī)械混合2-5min ;
(3)依次投入膨脹劑、引氣劑、填充劑、緩凝劑，混合均勻，總的機(jī)械混合時(shí)間為 5-7min，得到混凝土抗侵蝕劑。 摻加占水泥重量6 %的混凝土抗侵蝕劑，可以使混凝土減水率達(dá)16 % ，泌水率比 為0，混凝土坍落度lh損失率為5. 0% ， 2h損失率為15. 0% ，混凝土 3天、7天和28天抗壓 強(qiáng)度比分別為160 % 、 145 %和140 % ，混凝土滲透高度比為31 % ，吸水率比為27 % ， 6hC1—電 通量由1800C降為720C，混凝土經(jīng)飽和硫酸鈉溶液浸_烘50次后，強(qiáng)度損失率僅為2. 1 % ， 混凝土經(jīng)300次凍融循環(huán)后強(qiáng)度損失率為O，重量損失率為0。
實(shí)施例4 —種混凝土抗侵蝕劑(該混凝土抗侵蝕劑為基于原狀超細(xì)粉煤灰微珠的混凝土 抗侵蝕劑)的制備方法，該方法包括以下步驟
0087](1)按照以下組分及含li (Kg)備料:
0088]原狀超細(xì)粉煤灰微珠100
0089]木質(zhì)素磺酸鹽減水劑5
0090]硫鋁酸鹽膨脹劑30
0091]十二烷基硫酸鈉0. 1
0092]十二烷基苯磺酸鈉0. 05
0093]凝聚硅灰75
0094]擰檬酸三鈉0. 25
0095]葡萄糖酸鈉0. 12
0096](2)將原狀超細(xì)粉煤灰微珠和減水劑投入干粉混合器進(jìn)行機(jī)械混合2-5min ;0097](3)依次投入膨脹劑、引氣劑、填充劑、緩凝劑，混合均勻，總的機(jī)械混合時(shí)間為5-7min，得到混凝土抗侵蝕劑。 摻加占水泥重量4%的混凝土抗侵蝕劑，可有效提高混凝土工作性能。
實(shí)施例5 —種混凝土抗侵蝕劑(該混凝土抗侵蝕劑為基于原狀超細(xì)粉煤灰微珠的混凝土 抗侵蝕劑)的制備方法，該方法包括以下步驟
0101](1)按照以下組分及含li (Kg)備料:
0102]原狀超細(xì)粉煤灰微珠100
0103]木質(zhì)素磺酸鹽減水劑9
0104]硫鋁酸鹽膨脹劑80
0105]十二烷基硫酸鈉0. 2
0106]十二烷基苯磺酸鈉0. 1
0107]凝聚硅灰60
0108]擰檬酸三鈉0. 75
0109]葡萄糖酸鈉0. 5
0110](2)將原狀超細(xì)粉煤灰微珠和減水劑投入干粉混合器進(jìn)行機(jī)械混合2-5min7
(3)依次投入膨脹劑、引氣劑、填充劑、緩凝劑，混合均勻，總的機(jī)械混合時(shí)間為 5-7min，得到混凝土抗侵蝕劑。 摻加占水泥重量2%的混凝土抗侵蝕劑，可有效提高混凝土工作性能。
上述各實(shí)施例中，所述的原狀超細(xì)粉煤灰微珠選自煤粉燃燒爐中排出的、燒失量 為0. 5%以下、平均粒徑為2. 5微米的球形粉狀副產(chǎn)品；所述的減水劑選自木質(zhì)素磺酸鹽 減水劑，其硫酸鈉為1. 5wt% -4. 0wt% (如1. 5wt%、2. 0wt%、2. 5wt%、3. 0wt%、3. 5wt%、 4.0wt^等)；所述的膨脹劑選自硫鋁酸鹽膨脹劑；所述的填充劑包括凝聚硅灰，該凝聚硅 灰的平均粒徑為0. 1微米，其中Si02含量為85wt% -96wt% (如85wt%、88wt%、90wt%、 93wt^、96wt^等)。
權(quán)利要求
一種混凝土抗侵蝕劑，其特征在于，該抗侵蝕劑包括以下組分及含量(重量份)為原狀超細(xì)粉煤灰微珠100；減水劑5-9；膨脹劑30-80；引氣劑0.075-0.3；填充劑25-75；緩凝劑0.37-1.25。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的混凝土抗侵蝕劑，其特征在于，所述的原狀超細(xì)粉煤灰微珠選自煤粉燃燒爐中排出的、燒失量為0. 5%以下、平均粒徑為2. 5微米的球形粉狀副產(chǎn)品。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的混凝土抗侵蝕劑，其特征在于，所述的減水劑選自木質(zhì)素磺酸鹽減水劑，其硫酸鈉為1. 5wt% -4. 0wt% ;所述的膨脹劑選自硫鋁酸鹽膨脹劑；所述的填充劑包括凝聚硅灰，該凝聚硅灰的平均粒徑為0. 1微米，其中Si02含量為85wt% -96wt%。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的混凝土抗侵蝕劑，其特征在于，所述的減水劑的含量(重量份)優(yōu)選6-8 ;所述的膨脹劑的含量(重量份)優(yōu)選40-70 ;所述的填充劑的含量(重量份)優(yōu)選25-50。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的混凝土抗侵蝕劑，其特征在于，所述的引氣劑包括十二烷基硫酸鈉和十二烷基苯磺酸鈉，二者的含量(重量份)分別為0.025-0. 2和0.05-0. 1。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的混凝土抗侵蝕劑，其特征在于，所述的十二烷基硫酸鈉和十二烷基苯磺酸鈉的含量(重量份)分別優(yōu)選0. 03-0. 10和0. 07-0. 09。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的混凝土抗侵蝕劑，其特征在于，所述的緩凝劑包括檸檬酸三鈉和葡萄糖酸鈉，二者的含量(重量份)分別為0. 25-0. 75和0. 12-0. 5。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的混凝土抗侵蝕劑，其特征在于，所述的檸檬酸三鈉和葡萄糖酸鈉的含量(重量份)分別優(yōu)選0. 3-0. 6和0. 2-0. 4。
9. 一種如權(quán)利要求1所述的混凝土抗侵蝕劑的制備方法，其特征在于，該方法包括以下步驟(1)按照以下組分及含量(重量份)備料原狀超細(xì)粉煤灰微珠 100減水劑 5-9膨脹劑 30-80引氣劑 0.075-0.3填充劑 25-75緩凝劑 0. 37-1. 25 ;(2) 將原狀超細(xì)粉煤灰微珠和減水劑投入干粉混合器進(jìn)行機(jī)械混合2-5min ;(3) 依次投入膨脹劑、引氣劑、填充劑、緩凝劑，混合均勻，得到混凝土抗侵蝕劑。
10. —種如權(quán)利要求1所述的混凝土抗侵蝕劑的應(yīng)用，其特征在于，該應(yīng)用包括將所述的混凝土抗侵蝕劑摻入水泥或膠凝材料中用作抗侵蝕劑，其摻入量為水泥或膠凝材料總量的0. 1 10. 0wt%。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種混凝土抗侵蝕劑及其制備方法和應(yīng)用，所述的抗侵蝕劑包括以下組分及含量(重量份)為原狀超細(xì)粉煤灰微珠100；減水劑5-9；膨脹劑30-80；引氣劑0.075-0.3；填充劑25-75；緩凝劑0.37-1.25。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明產(chǎn)品利用了一種原狀超細(xì)粉煤灰微珠，性能優(yōu)良，生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，使用方便，適用性強(qiáng)，應(yīng)用效果非常突出，采用本發(fā)明產(chǎn)品配制的混凝土，其抗硫酸鹽侵蝕能力可提高5-8倍，抗氯離子滲透能力可提高3倍以上，在混凝土結(jié)構(gòu)使用環(huán)境不變情況下，可提高混凝土結(jié)構(gòu)使用壽命3-4倍。
文檔編號(hào)C04B24/10GK101781100SQ20091004561
公開日2010年7月21日 申請(qǐng)日期2009年1月20日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月20日
發(fā)明者馮波, 孫振平, 蔣正武 申請(qǐng)人:同濟(jì)大學(xué)