一种抗碳化耐腐蚀混凝土及其制备方法及衬砌管片技术

本申请涉及混凝土制品领域，具体公开了一种抗碳化耐腐蚀混凝土及其制备方法及衬砌管片。抗碳化耐腐蚀混凝土包括以下组分：水泥、改性煤矸石、砂子、粉煤灰、外加剂、水、无机水性水泥渗透密封防水剂、渗透型钢筋阻锈剂；渗透型钢筋阻锈剂由以下方法制成：将苯并三氮唑钠溶解于去离子水中，加入吐温

【技术实现步骤摘要】
一种抗碳化耐腐蚀混凝土及其制备方法及衬砌管片


[0001]本申请涉及混凝土制品
，更具体地说，它涉及一种抗碳化耐腐蚀混凝土及其制备方法及衬砌管片。

技术介绍

[0002]衬砌管片是用在工厂或工地预制的构建拼装而成的隧道衬砌，目前海底隧道通常采用盾构法施工，由衬砌管片拼装而成的隧道结构不仅是盾构隧道的主要结构形式，也是隧道防水、防火和耐久等综合性能的保证，因此对衬砌管片强度、刚度和耐久性均提出了很高的要求。
[0003]目前钢筋混凝土管片是现在隧道内衬应用最为广泛的形式，钢筋混凝土管片有一定强度，加工制作较为容易，造价低，在国内最为常用；但钢筋混凝土管片在海底隧道中受到所接触的土体、地下水和海洋气候中有害物质的作用，尤其是氯离子作用，氯离子渗透到钢筋表面，引起钢筋锈蚀，隧道结构随着时间的延长而退化和劣化；且隧道内部的通风情况差，隧道内部的二氧化碳含量往往较高，且隧道内具有一定的湿度，管片的碳化较严重。
[0004]针对上述中的相关技术，专利技术人发现得到的现有混凝土浇筑制成的钢筋衬砌管片在海底隧道应用中耐氯离子腐蚀和抗碳化能力有待提升。

技术实现思路

[0005]为了提高衬砌管片在海底隧道中的耐腐蚀性和抗碳化能力，本申请提供一种抗碳化和耐腐蚀混凝土及其制备方法及衬砌管片。
[0006]第一方面，本申请提供一种抗碳化耐腐蚀混凝土，采用如下的技术方案：一种抗碳化耐腐蚀混凝土，包括以下重量份的组分：350
‑
400份水泥、1100
‑
1200份改性煤矸石、700
‑
750份砂子、50
‑
60份粉煤灰、5
‑
6份外加剂、120
‑
130份水、20
‑
30份无机水性水泥渗透密封防水剂、6
‑
10份渗透型钢筋阻锈剂；所述渗透型钢筋阻锈剂由以下方法制成：将苯并三氮唑钠溶解于去离子水中，加入吐温
‑
80和氯化钠，搅拌均匀后，用醋酸调节pH值值5
‑
6，加入正硅酸乙酯，在30
‑
40℃下搅拌2
‑
3h，加入成膜促进剂和磷酸盐，混合均匀后常温下陈化10
‑
12h，抽滤，干燥，在400
‑
450℃下煅烧4
‑
5h。
[0007]通过采用上述技术方案，在混凝土内掺入无机水性水泥渗透密封防水剂，其能在混凝土内部的毛细孔隙内流动，与水泥拌合物中的碱类发生反应、偶联，生成不溶于水的枝状结晶体，在骨料颗粒表面形成一层高聚物密封膜，构成一道内在屏蔽的防水保护，使骨料颗粒的孔隙进一步减少，聚合物膜与混凝土凝胶体系之间互相交织，构成连续的三维空间网络结构，抑制骨料颗粒的相对滑动，改善混凝土的结构形态，有效阻止了空气中二氧化碳气体向混凝土内部空隙的扩散，减少了水化产物氢氧化钙的中和反应过程，降低碳化深度，提高混凝土的抗压强度和抗折强度。
[0008]制备渗透型钢筋阻锈剂时，先将苯并三氮唑钠溶于水后加入吐温
‑
80进行乳化，正
硅酸乙酯水解时，加入氯化钠降低溶液的表面能，且氯离子的参与，使体系中各组分的自组装更有序，形成的二氧化硅微球表面带有微孔，在成膜促进剂的作用下，二氧化硅微球形成硅胶网络，将苯并三氮唑钠包覆在其形成的三维网络结构中，而二氧化硅凝胶具有很强的负电性，在微乳液的反应过程中，能与苯并三氮唑钠带有的正电荷通过强烈的静电力结合，保证苯并三氮唑钠稳定的包覆在硅胶壳内，而在硅胶壳形成的过程中，加入了磷酸盐，在磷酸盐的吸附作用下，渗透型钢筋阻锈剂在混凝土内吸附于钢筋表面，形成保护膜，而带有微孔的硅胶网络能释放内部的苯并三氮唑钠，咪唑磺上长链基团可以增大阻锈剂与钢筋表面的吸附面积，进而有效避免氯离子等对钢筋表面钝化膜的破坏，从而提高钢筋在腐蚀环境中的谁用寿命；而二氧化硅形成的硅胶网络结构能提高苯并三氮唑钠对钢筋的吸附力，并延长其流失速度，提高耐腐蚀长效性，且二氧化硅所形成的凝胶本身也有一定的隔离作用，防止外部的水分和气体渗透到钢筋表面，发挥一定的辅助防腐作用。
[0009]优选的，所述渗透型钢筋阻锈剂各原料的重量份如下：5
‑
6份磷酸盐、1
‑
2份正硅酸乙酯、1.5
‑
2份苯并三氮唑钠、6
‑
8份去离子水、0.5
‑
1份吐温
‑
80、0.1
‑
0.5份成膜促进剂、0.5
‑
1份氯化钠。
[0010]通过采用上述技术方案，各原料用量适宜，正硅酸乙酯分解成的二氧化硅微粒能充分将苯并三氮唑钠进行包覆，从而使钢筋的防腐效果具有持久性，混凝土的寿命得到延长。
[0011]优选的，所述成膜促进剂选自硫酸钠、硫酸钾、柠檬酸、硫脲和葡萄糖酸钠中的一种或几种。
[0012]通过采用上述技术方案，硫酸钠、硫酸钾、柠檬酸等作为成膜促进剂，能促进二氧化硅形成凝胶，包覆在苯并三氮唑钠表面。
[0013]优选的，所述改性煤矸石由以下方法制成：以重量份计，将1
‑
3份煤矸石破碎后研磨至粒径为10
‑
15mm，在0.5
‑
1份温度为50
‑
70℃、浓度为2
‑
6％的硅烷偶联剂KH550水溶液中浸泡5
‑
10d，过滤后将煤矸石与1
‑
2份质量浓度为5
‑
8％的聚乙烯醇水溶液混合，过滤后，与0.6
‑
1.2份明胶混合均匀，然后与8
‑
10份SBS、0.6
‑
1份致孔剂共混，在145
‑
150℃下密炼5
‑
10min后挤出、造粒，制成粒径为5
‑
20mm连续级配的改性煤矸石。
[0014]钢筋混凝土管片在运输、安装过程中易发生破损，通过采用上述技术方案，因煤矸石的主要成分为岩质页岩和泥岩，含有大量的膨胀性粘土矿物蒙脱石，具有较强的崩解性，大量膨胀性粘土矿物蒙脱石在硅烷偶联剂水溶液中浸泡后，水分进入蒙脱土矿物的结晶格子层间，使得矿物膨胀，引起岩块开裂，发生甭解，煤矸石的孔隙率增大，孔隙率增大的煤矸石再与聚乙烯醇溶液混合，煤矸石表面具有聚乙烯醇的黏附性，在与明胶混合时，能将明胶粘附在煤矸石的表面，将粘附有明胶的煤矸石与SBS混合挤出、造粒，煤矸石在硅烷偶联剂的作用下，与SBS大分子的相容性好，煤矸石表面活性基团与SBS大分子链之间容易产生反应点或缠结点，形成网络结构，是大分子链之间不易滑动，进一步形成网络结构，在衬砌管片的内侧受拉区和边角部位形成强韧化结构，提高衬砌管片内侧边角部位混凝土的韧性和抗剪强度和受拉区混凝土的抗裂性能，减小了衬砌管片施工过程中的整体破损率，提高衬砌管片的抗裂性和弹性模量，使管片的断面呈韧性断裂。
[0015]经共本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种抗碳化耐腐蚀混凝土，其特征在于，包括以下重量份的组分：350
‑
400份水泥、1100
‑
1200份改性煤矸石、700
‑
750份砂子、50
‑
60份粉煤灰、5
‑
6份外加剂、120
‑
130份水、20
‑
30份无机水性水泥渗透密封防水剂、6
‑
10份渗透型钢筋阻锈剂；所述渗透型钢筋阻锈剂由以下方法制成：将苯并三氮唑钠溶解于去离子水中，加入吐温
‑
80和氯化钠，搅拌均匀后，用醋酸调节pH值值5
‑
6，加入正硅酸乙酯，在30
‑
40℃下搅拌2
‑
3h，加入成膜促进剂和磷酸盐，混合均匀后常温下陈化10
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12h，抽滤，干燥，在400
‑
450℃下煅烧4
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5h。2.根据权利要求1所述的抗碳化耐腐蚀混凝土，其特征在于：所述渗透型钢筋阻锈剂各原料的重量份如下：5
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6份磷酸盐、1
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2份正硅酸乙酯、1.5
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2份苯并三氮唑钠、6
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8份去离子水、0.5
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1份吐温
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80、0.1
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0.5份成膜促进剂、0.5
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1份氯化钠。3.根据权利要求2所述的抗碳化耐腐蚀混凝土，其特征在于，所述成膜促进剂选自硫酸钠、硫酸钾、柠檬酸、硫脲和葡萄糖酸钠中的一种或几种。4.根据权利要求1所述的抗碳化耐腐蚀混凝土，其特征在于，所述改性煤矸石由以下方法制成：以重量份计，将1
‑
3份煤矸石破碎后研磨至粒径为10
‑
15mm，在0.5
‑
1份温度为50
‑
70℃、浓度为2
‑
6%的硅烷偶联剂KH550水溶液中浸泡5
‑
10d，过滤后将煤矸石与1
‑
2份质量浓度为5
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8%的聚乙烯醇水溶液混合，过滤后，与0.6
‑
1.2份明胶混合均匀，然后与8
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【专利技术属性】
技术研发人员：刘洪欣，姜承俊，安丰顺，毕倩倩，
申请(专利权)人：青岛光大集团大型构件有限公司，
类型：发明
国别省市：