[發(fā)明專(zhuān)利]一種抗硫酸鹽介質(zhì)侵蝕的結(jié)構(gòu)混凝土的制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610133597.6
• 申請(qǐng)日: 2016-03-09
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN105777003B
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-04-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳達(dá);朱鈺文;沈春;廖迎娣;袁夢(mèng);徐文強(qiáng);趙暉
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 河海大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): C04B28/04
• 分類(lèi)號(hào): C04B28/04;C04B18/22;C04B20/02;B28C5/08;B28B1/14;B28B11/24;C04B111/20
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專(zhuān)利商標(biāo)代理有限公司32200
• 代理人: 李紀(jì)昌

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于海工結(jié)構(gòu)物材料的制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種抗硫酸鹽介質(zhì)侵蝕的結(jié)構(gòu)混凝土的制備方法。

背景技術(shù)

自從19世紀(jì)20年代波特蘭水泥問(wèn)世以來(lái)，水泥混凝土因其原材料來(lái)源廣泛、經(jīng)濟(jì)、適應(yīng)性強(qiáng)、綜合性能好等特點(diǎn)，已廣泛應(yīng)用于港口碼頭、海底隧道、跨海大橋、島礁工程等海洋工程中。近幾年來(lái)隨著我國(guó)“一帶一路戰(zhàn)略”和“南海戰(zhàn)略”的穩(wěn)步推進(jìn)，混凝土材料的使用量繼續(xù)穩(wěn)定增長(zhǎng)。

有關(guān)調(diào)查數(shù)據(jù)表明，發(fā)達(dá)國(guó)家上世紀(jì)70年代建成并投人使用的以跨海大橋工程為代表重大海洋基礎(chǔ)設(shè)施已逐漸顯示出過(guò)早破壞和失效跡象。日本太平洋沿岸的許多港口建筑、橋梁建成后不到10年間，混凝土表面就出現(xiàn)開(kāi)裂、剝落，鋼筋銹蝕外露現(xiàn)象。日本引以自豪的“新干線”鐵路使用不到10年出現(xiàn)大面積混凝土開(kāi)裂、剝蝕現(xiàn)象。挪威Freifjord海底隧道建成通車(chē)20年后，混凝土表層就發(fā)生嚴(yán)重剝落。我國(guó)海洋工程結(jié)構(gòu)物劣化情況也不容忽視，國(guó)內(nèi)有關(guān)調(diào)查資料顯示，山東濰坊地區(qū)建于20世紀(jì)70-80年代后期的幾十座沿?；炷翗蛄簬缀跞堪l(fā)生了不同程度的破壞而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)混凝土的耐久性不足。中國(guó)交通建設(shè)股份有限公司四航工程研究院等單位對(duì)使用1-26年的我國(guó)各種海港碼頭進(jìn)行現(xiàn)調(diào)研發(fā)現(xiàn)，使用時(shí)間13年以上的碼頭均不同程度出現(xiàn)鋼筋銹蝕現(xiàn)象。華北和華南地區(qū)海港碼頭銹蝕情況更為嚴(yán)重。20世紀(jì)50-70年代末建造的海工港口碼頭結(jié)構(gòu)，使用七八年后就出現(xiàn)鋼筋銹脹混凝土開(kāi)裂、剝落情況，20世紀(jì)80年代中后期建造的海工碼頭運(yùn)行10-15年后大部分構(gòu)件發(fā)生輕度和中度破壞。據(jù)估計(jì)，21世紀(jì)初我國(guó)將出現(xiàn)海工混凝土結(jié)構(gòu)的維修高潮，每年所需維修費(fèi)用可高達(dá)數(shù)千億元。

海洋結(jié)構(gòu)混凝土性能劣化程度與所處環(huán)境密切相關(guān)，海洋環(huán)境中含有大量硫酸根腐蝕性離子，這些有害物質(zhì)傳輸?shù)交炷羶?nèi)部而引起混凝土膨脹，膨脹力過(guò)大會(huì)引起混凝土本身開(kāi)裂。硫酸鹽侵蝕是海洋結(jié)構(gòu)物最廣泛和最普遍的腐蝕形式，被認(rèn)為是引起海工混凝土結(jié)構(gòu)失效破壞的四大主要因素之一。如何提高海工結(jié)構(gòu)混凝土材料抵抗硫酸鹽介質(zhì)侵蝕能力已成為國(guó)內(nèi)外海洋工程領(lǐng)域普遍關(guān)注的熱點(diǎn)問(wèn)題。

上世紀(jì)九十年代開(kāi)始，國(guó)內(nèi)外已開(kāi)展了提高海工結(jié)構(gòu)混凝土抵抗硫酸鹽介質(zhì)侵蝕方法的研究，如通過(guò)采用C₃A含量低的水泥、控制C₃S的含量、摻加粉煤灰和磨細(xì)礦渣等工業(yè)廢棄物等方法來(lái)提高海工結(jié)構(gòu)混凝土材料抵抗硫酸鹽介質(zhì)侵蝕的能力。但這些提高結(jié)構(gòu)混凝土材料抵抗硫酸鹽介質(zhì)侵蝕能力的方法還存在一些問(wèn)題，如使用低C₃A含量水泥和摻工業(yè)廢棄物的海工結(jié)構(gòu)混凝土早期發(fā)展緩慢，只能減緩有害硫酸鹽介質(zhì)侵蝕結(jié)構(gòu)混凝土材料的速度。一些相關(guān)研究人員還嘗試通過(guò)在結(jié)構(gòu)混凝土中摻加廢棄橡膠輪胎粉來(lái)提高結(jié)構(gòu)混凝土抵抗硫酸鹽膨脹的能力，結(jié)果表明摻廢棄橡膠輪胎粉的結(jié)構(gòu)混凝土有很高的體積穩(wěn)定性，能顯著減少結(jié)構(gòu)混凝土開(kāi)裂和外界有害介質(zhì)對(duì)結(jié)構(gòu)混凝土的侵蝕破壞，但廢棄橡膠輪胎粉摻到混凝土中，常常會(huì)因?yàn)橄鹉z輪胎粉表面憎水而導(dǎo)致廢棄橡膠輪胎粉與水泥界面粘結(jié)性減弱，橡膠輪胎顆粒未達(dá)到最高拉伸強(qiáng)度前已和混凝土分離，如何提高廢棄橡膠輪胎粉與水泥基體之間的粘結(jié)性是廢棄橡膠輪胎大量應(yīng)用于結(jié)構(gòu)混凝土材料中需解決的最關(guān)鍵問(wèn)題之一。

針對(duì)傳統(tǒng)摻廢棄橡膠輪胎粉的結(jié)構(gòu)混凝土界面粘結(jié)性差、硬化混凝土表面不致密、混凝土抗壓強(qiáng)度有所下降等難題。近年來(lái)，一些研究人員采用了等離子體表面處理、偶聯(lián)劑表面改性、表面接枝反應(yīng)、CCl₄和NaOH溶液清洗等技術(shù)對(duì)廢棄橡膠輪胎粉表面進(jìn)行改性處理來(lái)提高廢棄橡膠輪胎粉與混凝土界面的粘結(jié)性能。但是值得注意的是，這些對(duì)廢棄橡膠輪胎粉進(jìn)行改性的方法，不是工藝復(fù)雜、生產(chǎn)成本高，就是表面改性效果不佳，而制約這些改性方法在實(shí)際工程中應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供了一種抗硫酸鹽介質(zhì)侵蝕的結(jié)構(gòu)混凝土的制備方法，該制備方法簡(jiǎn)單，通過(guò)加入改性的廢棄橡膠輪胎粉以及經(jīng)過(guò)CO₂氣體養(yǎng)護(hù)，能顯著提高結(jié)構(gòu)混凝土抗硫酸鹽介質(zhì)侵蝕的能力，且具有優(yōu)良的力學(xué)性能。

本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)上述目的，采用的技術(shù)方案如下：

一種抗硫酸鹽介質(zhì)侵蝕的結(jié)構(gòu)混凝土的制備方法，包括如下步驟：

(1)將廢棄橡膠輪胎粉碎成顆粒狀，過(guò)篩去除雜質(zhì)，再研磨得到廢棄橡膠輪胎粉，備用；

(2)將重鉻酸鈉、水、濃硫酸按質(zhì)量比1:1.5～1.8:20配制成處理液，然后將步驟(1)得到的廢棄橡膠輪胎粉浸泡其中，攪拌混合，固液分離得到改性的廢棄橡膠輪胎粉，再用蒸餾水反復(fù)清洗，晾干待用；