用于鹽漬土地區(qū)的半埋混凝土及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及道路工程使用材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于鹽漬土地區(qū)的半埋混 凝土及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 鹽漬土在我國分布廣泛，但鹽漬土中含有硫酸根和氯離子，硫酸根離子易與水泥 水化物發(fā)生反應(yīng)生成鈣礬石、石膏和碳硫硅鈣石等產(chǎn)物，混凝土因這些產(chǎn)物結(jié)晶產(chǎn)生的膨 脹壓而發(fā)生開裂與破壞等劣化現(xiàn)象，特別是硫酸鹽和氯鹽對道路、橋梁及其附屬設(shè)施腐蝕 性大，嚴(yán)重影響了混凝土的耐久性和安全性，尤其是半埋于鹽漬土中或半浸泡于鹵水中的 混凝土破壞最嚴(yán)重。因此，亟待一種抗腐蝕性強的道路材料來應(yīng)對腐蝕性破壞。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的是提供一種用于鹽漬土地區(qū)的抗硫酸鹽和鹵水腐蝕的半埋混凝土 及其制備方法，利用聚合物和輕質(zhì)納米材料的共同作用，形成了密實、不連通的孔結(jié)構(gòu)，耐 腐蝕、耐沖擊。
[0004] 本發(fā)明為實現(xiàn)上述目的所采用的技術(shù)方案為：用于鹽漬土地區(qū)的半埋混凝土，由 水泥、集料、納米礦物摻合料、聚合物添加劑、助劑、納米改性劑、氫氧化鋇微膠囊粉和水組 成，各組分的重量百分含量依次為：水泥1〇~24%、集料55~80%、納米礦物摻合料1~2%、聚合 物添加劑2~5%、助劑0. 1~0. 5%、納米改性劑0. 2~0. 5%、氫氧化鋇微膠囊粉2~5%和水7~8%， 所述的集料由粒徑為200目的細(xì)集料和5~20mm的粗集料組成，其中，粒徑為5~20mm粗集料 的重量占集料總重量的百分比大于43%。
[0005] 進(jìn)一步的，5~20mm粒度等級的粗集料又分為5~10mm和10~20mm兩種等級， 5~10mm、10~20mm和 200 目三種粒度的重量比為 10~15 :25~35 :20~30。
[0006] 本發(fā)明中，所述的納米礦物摻合料為煅燒煤矸石粉、粉煤灰、硅灰、礦渣、赤泥尾礦 粉、有色金屬渣、鋼渣中的一種或幾種的混合物；所述的聚合物添加劑為熱固性樹脂、焦油 改性樹脂、乙烯型單體中的一種或幾種的混合物； 本發(fā)明中，所述的助劑由穩(wěn)定劑、抗水劑、促凝劑和消泡劑組成，其中，各組分重量占助 劑總重量的百分比依次為穩(wěn)定劑20~30%、抗水劑20~30%、促凝劑20~30%和消泡劑20~30%。 所述的穩(wěn)定劑為OP型乳化劑、均染劑102或農(nóng)乳600 ;所述的消泡劑為二乙基己醇、脂肪 酸甘油醋、磷酸三丁醋或硅油；所述的納米改性劑為納米CaC03、納米Si02、納米Ti02、納米 Fe203、納米A1203中的一種或幾種的混合物。
[0007] 用于鹽漬土地區(qū)的半埋混凝土的制備方法，包括以下步驟：步驟一、按照1 :3 :3 的重量比稱取微膠囊粉、氫氧化鋇粉和無水乙醇，混合后在40~50KHz的超聲頻率超聲分散 20~25min，然后在真空度為0. 098MPa的真空條件下進(jìn)行抽濾，當(dāng)不再有乙醇液滴滴落時停 止抽濾，取出濾出物，備用； 步驟二、將步驟一制得的濾出物置于烘箱中，依次進(jìn)行30°CX6h的烘干和 50°CX20min的預(yù)熱，取出預(yù)熱后的物料并將其置于壓力機中在2MPa壓力下預(yù)壓5min，然 后再在5MPa、150±5°C條件下熱壓30min，自然冷卻至室溫后，制得氫氧化鋇微膠囊粉，備 用； 步驟三、按照所述重量百分含量，分別稱取水泥、集料、納米礦物摻合料、聚合物添加 劑、助劑、納米改性劑、水和步驟二制得的氫氧化鋇微膠囊粉，備用； 步驟四、將水泥、集料和納米礦物摻合料倒入強制式攪拌機中，然后向攪拌機中加入步 驟三中所稱取水重量的70~80%的水，攪拌30s，制得拌和物A，備用； 步驟五、在拌和物A中加入聚合物添加劑，攪拌30s，然后加入助劑，攪拌30s，制得混合 物B，備用； 步驟六、在混合物B中加入納米改性劑和步驟二制得的氫氧化鋇微膠囊粉，然后將剩 余的水加入，并攪拌90s得到混凝土。
[0008] 本發(fā)明中，水泥的粒度為微米級別，水泥的水化產(chǎn)物能夠以納米礦物摻合料為晶 核，在納米礦物摻合料表面形成水泥的水化產(chǎn)物凝膠相，凝膠相之間相互結(jié)合成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)， 提高了混凝土的耐久性能。同時，在微米級水泥中引入納米改性劑進(jìn)行復(fù)合，納米礦物摻合 料和納米改性劑還能有效地填充大小在l〇~l〇〇nm的微孔中，提高了水泥中的晶膠比，降低 水泥的徐變性，可使混凝土的抗壓、抗拉和彎曲強度大大提高。
[0009] 本發(fā)明制得的混凝土，當(dāng)鹽漬土地中的硫酸根離子侵入混凝土中時，混凝土上擴 展的裂紋能夠使氫氧化鋇微膠囊粉破裂，氫氧化鋇與硫酸根離子反應(yīng)，吸收混凝土中的硫 酸根離子，減小混凝土中硫酸根離子濃度；同時，生成的硫酸鋇沉淀能夠填充混凝土孔隙和 裂縫，阻止硫酸鹽的進(jìn)一步腐蝕，提高了混凝土抗硫酸鹽腐蝕的能力。
[0010] 本發(fā)明的有益效果：（1 )、本發(fā)明將納米材料作為外摻劑摻加到混凝土中形成的 納米混凝土，阻止水分的滲入，增強了抗腐蝕性能；同時，聚合物的摻入引起了水泥的水化 及凝結(jié)，改善了水泥砂漿或水泥混凝土的工作性，降低水灰比，增強了密實度。
[0011] (2)、采用的納米礦物摻合料與納米改性劑的共同作用，不僅可以填充水泥中的空 隙，提高混凝土的流動性，在混凝土中形成了密實、不連通的孔結(jié)構(gòu)，還可以改善混凝土中 水泥與集料的界面結(jié)構(gòu)，使混凝土的強度、抗?jié)B性和防腐能力均得到提高。
[0012] (3)、本發(fā)明在制備混凝土?xí)r，攪拌充足，保證了混凝土的均勻性，確保用于鹽漬土 地區(qū)的耐腐蝕的半埋混凝土性能穩(wěn)定，有效保證其路用性能；工藝操作簡便，節(jié)約時間，提 高了效率。利用了聚合物和輕質(zhì)納米材料，路用性能好，既可以提高混凝土的抗硫酸鹽腐 蝕、抗鹵水腐蝕的能力，又能提高混凝土的抗凍性，而且混凝土孔少、密實、耐久、耐磨、耐腐 蝕、耐沖擊，對于鹽漬土地區(qū)經(jīng)濟和道路運輸?shù)陌l(fā)展具有重要意義。
【具體實施方式】
[0013] 下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明的用于鹽漬土地區(qū)的半埋混凝土及其制備方法作 進(jìn)一步說明，以使本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以更好的理解本發(fā)明并能予以實施，但所舉實施例 不作為對本發(fā)明的限定。
[0014] 用于鹽漬土地區(qū)的半埋混凝土，由水泥、集料（即河砂)、納米礦物摻合料、聚合物 添加劑、助劑、納米改性劑、氫氧化鋇微膠囊粉和水組成，各組分的重量百分含量依次為：水 泥10~24%、集料55~80%、納米礦物摻合料1~2%、聚合物添加劑2~5%、助劑0. 1~0. 5%、納米改 性劑0. 2~0. 5%、氫氧化鋇微膠囊粉2~5%和水7~8%，所述的集料由粒徑為200目的細(xì)集料和 5~20mm的粗集料組成，其中，粒徑為5~20mm粗集料的重量占集料總重量的百分比大于43%〇 進(jìn)一步的，5~20mm粒度等級的粗集料又分為5~10mm和10~20mm兩種等級，5~10mm、10~20mm 和200目三種粒度的重量比為10~15 :25~35 :20~30。
[0015] 其中，聚合物添加劑為熱固性樹脂、焦油改性樹脂、乙烯型單體中的一種或幾種的 混合物。熱固性樹脂為不飽和聚酯樹脂、環(huán)氧樹脂、聚氨酯、酚醛樹脂中的一種或者幾種的 混合物；焦油改性樹脂為焦油環(huán)氧樹脂和/或焦油氨基甲酸乙酯；乙烯型單體為甲基丙乙 烯甲酸和/或甘油甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯。
[0016] 實施例1 用于鹽漬土地區(qū)的半埋混凝土的制備方法，包括以下步驟：步驟一、按照1 :3 :3的重量 比稱取微膠囊粉、氫氧化鋇粉和無水乙醇，混合后在45KHz的超聲頻率超聲分散20min，然 后在真空度為〇. 〇98MPa的真空條件下進(jìn)行抽濾，當(dāng)不再有乙醇液滴滴落時停止抽濾，取出 濾出物，備用； 步驟二、將步驟一制得的濾出物置于烘箱中，依次進(jìn)行30°CX6h的烘干和 50°CX20min的預(yù)熱，取出預(yù)熱后的物料并將其置于壓力機中在2MPa壓力下預(yù)壓5min，然 后再在5MPa、155°C條件下熱壓30min，自然冷卻至室溫后，制得氫氧化鋇微膠囊粉，備用； 步驟三、按照重量百分含量，分別稱取12%的水泥、25%的粒徑為200目的集料、13%的 粒徑為5~10mm的集料、30%的粒徑為10~20mm的集料、2%的納米粉煤灰、5%的酚醛樹脂、 0. 3%的助劑、0. 2%的納米Ti02和納米Si02、7. 5%的水和5%的步驟二制得的氫氧化鋇微膠囊 粉，其中，納米Ti02和納米Si02的重量比為1 :1 ;助劑由0. 09%穩(wěn)定劑、0. 06%抗水劑、0. 09% 促凝劑和〇. 06%消泡劑組成，備用； 步驟四、將水泥、集料和納米粉煤灰倒入強制式攪拌機中，然后向攪拌機中加入步驟三 中所稱取水重量的70%的水，攪拌30s，制得拌和物A，備用； 步驟五、在拌和物A中加入酚醛樹脂，攪拌30s，然后加入助劑，攪拌30s，制得混合物B， 備用； 步驟六、在混合物B中加入納米Ti02、納米Si02和步驟二制得的氫氧化鋇微膠囊粉，然 后將剩余的水加入，并攪拌90s得到混凝土。
[0017] 將該實施例1制得的混凝土澆入規(guī)格為100X100X100mm的試模，振動成型，室溫 養(yǎng)護一天后拆模，制得實驗用試件。
[0018] 實施例2 本實施例的鹽漬土地區(qū)用耐腐蝕的半埋混凝土，由以下原料及質(zhì)量百分比構(gòu)成：24% 的水泥、20%的粒徑為200目的集料、10%的粒徑為5~10mm的集料、25%的粒徑為10~20mm的 集料、2%的納米礦渣、5%的焦油改性樹脂、0. 5%的助劑、0. 5%的納米改性劑、5%的氫氧化鋇 微膠囊粉和8%的水。其中，納米改性劑由重量比為2:3的納米Ti02和納米A1 203組成；混 凝土的制備方法如實施例1。
[0019] 將該實施例2制得的混凝土澆入規(guī)格為100X100X100mm的試模，振動成型，室溫 養(yǎng)護一天后拆模，制得實驗用試件。
[0020] 實施例3 用于鹽漬土地區(qū)的半埋混凝土的制備方法，包括以下步驟：步驟一、按照1 :3 :3的重量 比稱取微膠囊粉、氫氧化鋇粉和無水乙醇，混