專利名稱：一種混凝土耐久性增強(qiáng)材料、制備方法及其應(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耐久性增強(qiáng)材料及其制備方法和應(yīng)用。
背景技術(shù)：
混凝土的耐久性是指結(jié)構(gòu)在設(shè)計使用年限內(nèi)，正常維護(hù)條件下，在實(shí)際使用條件中能夠保證其安全和使用，而不要花費(fèi)大量資金加固處理就能抵抗各種破壞因素的作用。主要表現(xiàn)在抗?jié)B性、抗凍性、耐水性、抗化學(xué)腐蝕性等性能。由于對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)耐久性問題研究相對滯后，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)耐久性不足而出現(xiàn) 工程事故或維修費(fèi)用增加。資料表明，前蘇聯(lián)僅工業(yè)廠房由于耐久性損傷造成的損失占其固定資產(chǎn)的16%;美國全年因混凝土的鋼筋銹蝕造成的損失為近300X IO8美元，每年因腐蝕而支出的維修費(fèi)用就高達(dá)1260X IO8美元。1980年，前東德柏林會議大廈由于鋼筋銹蝕造成建筑西南角坍塌，該建筑僅使用了 23年。1976年 1994年近20年我國建造廠房、倉庫合計5. 655X IO8Hi2。由于在地下室構(gòu)造、屋頂構(gòu)造和防水設(shè)計、施工上考慮不周，經(jīng)常出現(xiàn)廠房或房屋地下室潮濕、滲水，屋面檐口被推裂、漏水、結(jié)構(gòu)開裂的現(xiàn)象，其耐久性低于國際水平數(shù)十年。目前，我國現(xiàn)有房屋已有50%進(jìn)入老化階段，也就是說將有23. 4X IO8Hi2的建筑面臨耐久性問題。目前提高混凝土耐久性的措施主要是通過降低水膠比，提高混凝土強(qiáng)度等級來實(shí)現(xiàn)的。其主要弊端在于浪費(fèi)材料，增加混凝土成本。

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，提供一種混凝土耐久性增強(qiáng)材料及其制備方法和應(yīng)用。本發(fā)明的混凝土耐久性增強(qiáng)材料要能夠提高混凝土的抗硫酸鹽侵蝕能力、抗氯離子滲透能力，在混凝土結(jié)構(gòu)使用環(huán)境不變情況下，提高混凝土結(jié)構(gòu)使用壽命。為了達(dá)到上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供的技術(shù)方案如下
一種混凝土耐久性增強(qiáng)材料，其特征在于，該增強(qiáng)材料中的組分和重量份配比為原狀超細(xì)粉煤灰微珠，100份；減水劑，6-9份；超細(xì)礦渣粉，30-80份；引氣劑，O. 075-0. 3份；激發(fā)劑，55-75份;緩凝劑，O. 37-1. 25份。在本發(fā)明的混凝土耐久性增強(qiáng)材料中，所述的原狀超細(xì)粉煤灰微珠為由煤粉燃燒爐中排出的球形粉狀副產(chǎn)品，其燒失量小于O. 5%，平均粒徑為2. 5微米。原狀超細(xì)粉煤灰微珠具有一定的減水作用，它與萘系減水劑一起，可以大幅度改善混凝土的工作性。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、Al2O3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，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Al2O3，這對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。在本發(fā)明的混凝土耐久性增強(qiáng)材料中，所述的減水劑為萘系減水劑，其硫酸鈉含量小于7%;所述超細(xì)礦渣粉的比表面積為720m2 /g ;所述的激發(fā)劑為硫鋁酸鹽。作為優(yōu)化的技術(shù)方案，所述減水劑的含量優(yōu)選為7-8重量份；所述超細(xì)礦渣粉含量優(yōu)選為40-70重量份；所述激發(fā)劑的含量優(yōu)選為25-50重量份。萘系減水劑是常用的高效減水劑，在混凝土中摻加萘系減水劑，可以使混凝土保持相同坍落度情況下，用水量減少14%左右，而萘系減水劑與原狀超細(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。超細(xì)礦渣粉的作用是參與水泥的水化過程，起到一定的填充作用，使混凝土更加密實(shí)，在水化過程中消耗水泥中的Ca(OH)2。激發(fā)劑的作用是激發(fā)粉煤灰和礦渣粉的活性，提高摻合料的水化速度，提高混凝土早期強(qiáng)度。
在本發(fā)明的混凝土耐久性增強(qiáng)材料中，所述的引氣劑中包括有十二烷基硫酸鈉和十二烷基苯磺酸鈉，其中，十二烷基硫酸鈉的含量為O. 025-0. 2重量份，十二烷基苯磺酸鈉的含量為O. 05-0. I重量份。作為優(yōu)化的技術(shù)方案，所述的十二烷基硫酸鈉和十二烷基苯磺酸鈉的含量分別優(yōu)選為O. 03-0. 10重量份和O. 07-0. 09重量份。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。在本發(fā)明的混凝土耐久性增強(qiáng)材料中，所述的緩凝劑包括有檸檬酸三鈉和葡萄糖酸鈉，其中，檸檬酸三鈉的含量為O. 25-0. 75重量份，葡萄糖酸鈉的含量為O. 12-0. 5重量份。作為優(yōu)化的技術(shù)方案，所述的檸檬酸三鈉和葡萄糖酸鈉的含量分別優(yōu)選為O. 3-0. 6重量份和O. 2-0. 4重量份。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，降低了水泥顆粒對木質(zhì)素磺酸減水劑和引氣組分的吸附作用，有助于萘系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)時保持性。而且同時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。一種上述混凝土耐久性增強(qiáng)材料的制備方法，其特征在于，該方法包括以下步驟
第一步，按照以下組分進(jìn)行備料，其含量以重量份為單位
原狀超細(xì)粉煤灰微珠100份
減水劑6-9份
超細(xì)礦渣粉30-80份
引氣劑0.075-0. 3份
激發(fā)劑55-75份
緩凝劑O. 37-1. 25份
第二步，先將原狀超細(xì)粉煤灰微珠和減水劑分別投入干粉混合器進(jìn)行機(jī)械混合形成初步混合物，混合的時間為3-5min ；
第三步，然后依次投入超細(xì)礦渣粉、引氣劑、激發(fā)劑和緩凝劑，將其與所述的初步混合物再次混合，混合的時間為5-7min，混合完成后得到混凝土耐久性增強(qiáng)材料。一種上述的混凝土耐久性增強(qiáng)材料的應(yīng)用，其特征在于，該應(yīng)用是在水泥或膠凝材料中摻入所述的混凝土耐久性增強(qiáng)材料，其摻入量為水泥或膠凝材料總量的5. O 20.0wt%o基于上述技術(shù)方案，本發(fā)明的耐久性增強(qiáng)材料在應(yīng)用中取得了如下技術(shù)效果
I.本發(fā)明混凝土耐久性增強(qiáng)材料在摻量為5%_20%(占水泥或膠凝材料質(zhì)量百分比)情況下，能集減水、保持流動性損失、增密、防水、抗侵蝕、預(yù)防堿集料反應(yīng)于一體，同時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。2.本發(fā)明具有廣泛的適用性，其既可用于商品預(yù)拌混凝土，又可用于現(xiàn)場攪拌混凝土，既可用于陸上混凝土，又非常適于水下混凝土。本發(fā)明產(chǎn)品性能優(yōu)良，生產(chǎn)工藝簡單， 使用方便，適用性強(qiáng)，應(yīng)用效果非常突出。3.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7-8倍，抗氯離子滲透能力可提高5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4-5倍。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，以更為清楚明了地理解本發(fā)明的成分組成和具體功能，但不能以此來限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。實(shí)施例I
本實(shí)施例中混凝土耐久性增強(qiáng)材料的組分和重量份(Kg)配比為原狀超細(xì)粉煤灰微珠，100份；減水劑，9份;超細(xì)礦渣粉，30份;引氣劑，O. 3份;激發(fā)劑，75份；緩凝劑，I. 25份。制備上述基于原狀超細(xì)粉煤灰微珠的混凝土耐久性增強(qiáng)材料的該方法包括以下步驟
(O按照上述組分及含量(Kg)備料
(2)先將原狀超細(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，混合的時間為2分鐘，得到初步混合物；
(3)然后再依次投入超細(xì)礦渣粉、引氣劑、激發(fā)劑和緩凝劑，混合均勻，機(jī)械混合時間為5分鐘，混合完成后得到混凝土耐久性增強(qiáng)材料。在水泥中摻加重量比例為10%上述耐久性增強(qiáng)材料，可以使混凝土減水率達(dá)20%，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154%、133%和122%，混凝土滲透高度比為44%，吸水率比為32%，6hCl-電通量由1800C降為780C，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%，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O。實(shí)施例2
本實(shí)施例中混凝土耐久性增強(qiáng)材料的組分和重量份(Kg)配比為原狀超細(xì)粉煤灰微珠，100份；減水劑，8份；超細(xì)礦渣粉，60份；引氣劑，O. I份；激發(fā)劑，70份；緩凝劑，I. 25份。制備上述基于原狀超細(xì)粉煤灰微珠的混凝土耐久性增強(qiáng)材料的該方法包括以下步驟
(O按照上述組分及含量(Kg)備料
(2)先將原狀超細(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，混合的時間為5分鐘(min),得到初步混合物；
(3)然后再依次投入超細(xì)礦渣粉、引氣劑、激發(fā)劑和緩凝劑，混合均勻，機(jī)械混合時間為7分鐘(min)，混合完成后得到混凝土耐久性增強(qiáng)材料。摻加占水泥重量8%的混凝土耐久性增強(qiáng)材料，可以使混凝土減水率達(dá)19%，泌水率比為0，混凝土坍落度Ih損失率為2. 0%，2h損失率為7. 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%，6hCl_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I. 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O。實(shí)施例3
本實(shí)施例基于原狀超細(xì)粉煤灰微珠的混凝土耐久性增強(qiáng)材料的制備方法，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
萘系減水劑7
超細(xì)礦渣粉60
十_■燒基硫酸納O. 04
十二烷基苯磺酸鈉O. 09
凝聚硅灰40
朽1檬酸三鈉O. 4
葡萄糖酸鈉O. 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)依次投入超細(xì)礦渣粉、引氣劑、激發(fā)劑、緩凝劑，混合均勻，總的機(jī)械混合時間為5-7min,得到混凝土耐久性增強(qiáng)材料。摻加占水泥重量6%的混凝土耐久性增強(qiáng)材料，可以使混凝土減水率達(dá)16%，泌水率比為0，混凝土坍落度Ih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%，6hCl-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0，重量損失率為O。
權(quán)利要求
1.一種混凝土耐久性增強(qiáng)材料，其特征在于，該增強(qiáng)材料中的組分和重量份配比為原狀超細(xì)粉煤灰微珠，100份；減水劑，6-9份；超細(xì)礦渣粉，30-80份；引氣劑，O. 075-0. 3份；激發(fā)劑，55-75份；緩凝劑，O. 37-1. 25份。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的混凝土耐久性增強(qiáng)材料，其特征在于，所述的原狀超細(xì)粉煤灰微珠為由煤粉燃燒爐中排出的球形粉狀副產(chǎn)品，其燒失量小于O. 5%，平均粒徑為2. 5微米。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的混凝土耐久性增強(qiáng)材料，其特征在于，所述的減水劑為萘系減水劑，其硫酸鈉含量小于7% ;所述超細(xì)礦渣粉的比表面積為720m2 /g ;所述的激發(fā)劑為硫鋁酸鹽。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或3所述的混凝土耐久性增強(qiáng)材料，其特征在于，所述減水劑的含量優(yōu)選為7-8重量份；所述超細(xì)礦渣粉含量優(yōu)選為40-70重量份；所述激發(fā)劑的含量優(yōu)選為25-50重量份。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的混凝土耐久性增強(qiáng)材料，其特征在于，所述的引氣劑中包括有十二烷基硫酸鈉和十二烷基苯磺酸鈉，其中，十二烷基硫酸鈉的含量為O. 025-0. 2重量份，十二烷基苯磺酸鈉的含量為O. 05-0. I重量份。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的混凝土耐久性增強(qiáng)材料，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分別優(yōu)選為O. 03-0. 10重量份和O. 07-0. 09重量份。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的混凝土耐久性增強(qiáng)材料，其特征在于，所述的緩凝劑包括有檸檬酸三鈉和葡萄糖酸鈉，其中，檸檬酸三鈉的含量為O. 25-0. 75重量份，葡萄糖酸鈉的含量為O. 12-0. 5重量份。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的混凝土耐久性增強(qiáng)材料，其特征在于，所述的檸檬酸三鈉和葡萄糖酸鈉的含量分別優(yōu)選為O. 3-0. 6重量份和O. 2-0. 4重量份。
9.一種如權(quán)利要求I所述混凝土耐久性增強(qiáng)材料的制備方法，其特征在于，該方法包括以下步驟 第一步，按照以下組分進(jìn)行備料，其含量以重量份為單位 原狀超細(xì)粉煤灰微珠100份減水劑6-9份 超細(xì)礦渣粉30-80份 引氣劑O. 075-0. 3份 激發(fā)劑55-75份 緩凝劑O. 37-1. 25份 第二步，先將原狀超細(xì)粉煤灰微珠和減水劑分別投入干粉混合器進(jìn)行機(jī)械混合形成初步混合物，混合的時間為3-5min ； 第三步，然后依次投入超細(xì)礦渣粉、引氣劑、激發(fā)劑和緩凝劑，將其與所述的初步混合物再次混合，混合的時間為5-7min，混合完成后即可得到混凝土耐久性增強(qiáng)材料。
10.一種如權(quán)利要求I所述的混凝土耐久性增強(qiáng)材料的應(yīng)用，其特征在于，該應(yīng)用是在水泥或膠凝材料中摻入所述的混凝土耐久性增強(qiáng)材料，其摻入量為水泥或膠凝材料總量的5.O 20. 0wt%o
全文摘要
本發(fā)明涉及一種混凝土耐久性增強(qiáng)材料，該增強(qiáng)材料中的組分和重量份配比為原狀超細(xì)粉煤灰微珠，100份；減水劑，6-9份；超細(xì)礦渣粉，30-80份；引氣劑，0.075-0.3份；激發(fā)劑，55-75份；緩凝劑，0.37-1.25份；其生產(chǎn)方法是先將原狀超細(xì)粉煤灰微珠和減水劑混合，再與其他成分機(jī)械混合；其應(yīng)用是在水泥或膠凝材料中摻入所述的混凝土耐久性增強(qiáng)材料，其摻入量為水泥或膠凝材料總量的5.0～20.0wt%。本發(fā)明耐久性增強(qiáng)材料使得水泥的抗硫酸鹽侵蝕能力可提高7-8倍，抗氯離子滲透力可提高5倍以上，提高混凝土結(jié)構(gòu)使用壽命4-5倍。
文檔編號C04B18/30GK102875045SQ201210412400
公開日2013年1月16日 申請日期2012年10月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月25日
發(fā)明者吳德龍, 馮波, 卞成輝, 陳建大, 吳慧華 申請人:上海建工材料工程有限公司, 上海建工二建集團(tuán)有限公司, 上海麥斯特建工高科技建筑化工有限公司