一种重盐渍土环境下续强型组合胶凝体系混凝土抗蚀材料

技术领域

本发明属于混凝土材料领域，具体涉及一种重盐渍土环境下续强型组合胶凝体系混凝土抗蚀材料。

背景技术

重盐渍土地区的含盐量高达30％，是海水含盐量5-10倍的。同时重盐渍土地区富含侵蚀性离子(硫酸根离子、氯离子、碳酸氢根离子等)，在桥梁、隧道等基础建设工程中均出现侵蚀性离子对混凝土结构的破坏。恶劣的服役环境致使很多混凝土结构遭受不同程度的腐蚀，提早发生损伤破坏，因此服役于恶劣环境中混凝土结构的耐久性问题和服役寿命的研究具有重要意义。

侵蚀性离子对混凝土结构造成破坏的主要原因包括，一是与水泥水化产物化学反应引起化学腐蚀，例如硫酸根离子进入混凝土中，与水化产物反应生成石膏和钙矾石膨胀性产物，混凝土内部在膨胀应力作用下产生微裂缝，裂缝的扩展又进一步加剧硫酸根离子的扩散。二是盐离子在混凝土表面物理结晶造成的物理腐蚀，重盐渍土地区气候恶劣，低降雨量、蒸发量大和强风等使混凝土处于干湿循环耦合作用下，盐渍土中的离子将通过毛细作用在混凝土表面结晶并积存，对处于气土两相界面区的混凝土结构表面遭受腐蚀最为明显，严重时产生裂缝、表层剥落、粉化等一系列问题，进而加快有害侵蚀介质对混凝土内部的破坏。因此恶劣的气候环境同有害侵蚀介质的耦合作用，使混凝土受到的破坏是累积加速的过程，造成混凝土耐久性退化和混凝土结构耐久性退化。故一种重盐渍土环境下续强型组合胶凝体系混凝土抗蚀材料研发，具有重要的理论意义，对实际工程的应用和经济性具有重大意义。

大量水利，机场，公路等工程将服役于盐湖区域，就盐渍土地区如何确保重大工程混凝土结构的耐久性和延长服役寿命，由此可见，亟需开发一种具有优异力学性能、密实性高、低电通量以及抗有害离子侵蚀性能好等优异性能的一种重盐渍土环境下续强型组合胶凝体系混凝土抗蚀材料。

发明内容

鉴于现有技术的以上缺点，本发明提供一种重盐渍土环境下续强型组合胶凝体系混凝土抗蚀材料。

一种重盐渍土环境下续强型组合胶凝体系混凝土抗蚀材料，其组成包括以下重量份数的物料：胶凝材料100份，骨料体系350-400份，水30-40份；纤维量0.18-0.22份，减水剂0.8-2.0份；

其中，所述胶凝材料包括以下重量份数的组分：普通硅酸盐水泥(低碱)55-66份，F类粉煤灰15-20份，S95矿粉10-15份，CEA-Z镁质混凝土抗蚀增强剂8-10份，纳米SiO

其中，所述骨料体系包括以下重量份数的组分：中砂150-200份，5-25级配碎石200-250份。

优选地，所述普通硅酸盐水泥(低碱)为42.5R强度等级。

优选地，所述F类粉煤灰中活性SiO

优选地，所述S95矿粉为S95粒化高炉矿渣粉，其玻璃体含量≥80％，比表面积400-500m

优选地，所述CEA-Z镁质混凝土抗蚀增强剂的氧化镁含量≥25.00％，20℃中胶砂限制膨胀率≥0.015。

优选地，所述纳米SiO

优选地，所述纤维为聚丙烯纤维(PP纤维)，其抗拉强度≥600MPa，弹性模量为5-9GPa，直径0.020-0.030mm，长度10-15mm，断后伸长率≥25％。

优选地，所述减水剂为聚羧酸高效减水剂(引气型)，其减水率≥25％。

本发明中，合理调控F类粉煤灰和矿粉的掺量，使其在水泥基材料中能起到良好的“化学填充效应”和“物理填充效应”。“化学填充效应”即矿物掺合料中的活性SiO

掺加CEA-Z镁质混凝土抗蚀增强剂，其具备可控的延迟性微膨胀变形特征，进一步补偿混凝土的收缩，其中包含的阻锈成分，可在钢筋表面形成保护膜，延迟盐渍土地区混凝土中钢筋锈蚀。

另外，为保证混凝土施工过程中的早期强度和耐久性要求，掺加纳米材料，其具备：一成核效应，以纳米为核心水化产物附着在一起形成凝聚体，使水泥颗粒更加分散、均匀；二高活性，纳米材料拥有高比表面积促进水化；三填充效应，纳米本身会有一定的微填充效应，优化孔隙结构；四火山灰效应，纳米SiO

本发明所述重盐渍土环境下续强型组合胶凝体系混凝土抗蚀材料在多种矿物掺合料及纳米SiO

本发明的有益技术效果为：

1)该材料孔隙率低，密实度高，在早龄期置于侵蚀溶液中仍然具备良好的抗离子侵蚀能力，比普通混凝土耐硫酸盐干湿循环能力高4倍以上；

2)该材料的抗压强度为40-55MPa，体积稳定性好，混凝土中几乎不会出现收缩裂缝。

3)该材料通过纤维增韧，可有效消散侵蚀离子结晶的膨胀应力，延缓裂缝的开展、生长。

具体实施方式

结合下面实施例对本发明进行进一步的阐述，但本发明的保护范围并不限于此。

下述实施例及对比例中，各原材料使用情况如下：

酒钢(集团)宏达建材有限责任公司生产的P.O42.5级普通硅酸盐水泥(低碱)；

嘉峪关市安邦矿业有限责任公司生产的S95粒化高炉矿渣粉(玻璃体含量≥80％，比表面积400-500m

嘉峪关市安邦矿业有限责任公司的F类粉煤灰(SiO

武汉三源特种建材有限责任公司生产的CEA-Z镁质混凝土抗蚀增强剂(氧化镁含量≥25.00％，20℃中胶砂限制膨胀率≥0.015)；

唐山曹妃甸泰弘晟达新材料有限公司生产的纳米SiO

甘肃省酒泉市金塔县坤润矿业有限公司生产的中砂；

甘肃省酒泉市金塔县莹艳建筑建材有限公司生产的碎石(满足GB/T14685-2011标准，Ⅱ类，连续级配5-25)；

武汉三源特种建材有限责任公司生产的聚羧酸系高效减水剂HP-AE(引气型，减水率25％)；

北京融耐尔工程材料有限公司生产的聚丙烯纤维(PP纤维，其抗拉强度641MPa，弹性模量为8.5GPa，直径0.020-0.030mm，长度10-15mm，断后伸长率30％)。

将各物料规定比例配置完成干拌混合，成型后早期应进行充分养护，采用覆盖湿土工布或水养护7天，之后在温度20±2℃，湿度≥95％的标准养护室养护至28天龄期，开展混凝土力学性能(抗压强度、抗折强度)测定试验。取28天龄期的立方体试件置于硫酸盐干湿循环箱内，当循环次数达到40次和150次时取出进行抗压强度性能测试，取28天龄期的抗弯试件进行快速冻融循环实验。成型40mm-40mm-160mm砂浆试件，1天龄期后拆模测得初始长度，置于温度20±2℃，湿度60％的干燥养护箱中养护至56天龄期测自然干燥收缩值。具体的技术指标测试包括：坍落度、抗压强度、抗弯强度、电通量、硫酸盐干湿循环抗压强度耐蚀系数。

实施例1

一种重盐渍土环境下续强型组合胶凝体系混凝土抗蚀材料，其具体组成如表1所示。同时，基准1和对比例1的组成也如表1所示，其中，基准1是指：相同水胶比，相同砂率，胶凝材料仅为普通硅酸盐水泥，减水剂掺量根据坍落度测试结果控制。

表1实施例1具体原料组成

表2实施例1和基准工况对比结果

由表2可以看出，本实施例1中的28天抗压强度可达C40水平，坍落度达到180mm，适用于重盐渍土地区桥墩以及桩柱基础的建设。实验结果表明，在多种矿物掺合料及PP纤维协同作用下表现出高密实度高耐久性，能够极好地应对混凝土收缩开裂、抗离子侵蚀能力等问题。

实施例2

一种重盐渍土环境下续强型组合胶凝体系混凝土抗蚀材料，其具体组成如表3所示。同时，基准2和对比例2的组成也如表3所示，其中，基准2是指：相同水胶比，相同砂率，胶凝材料仅为普通硅酸盐水泥，减水剂掺量根据本专利坍落度测试结果控制。

表3实施例2具体原料组成

表4实施例2和基准工况对比结果

本实施例中的28天抗压强度可达C50水平，坍落度达190mm，抗弯强度达到4.83MPa，可用于重盐渍土地区桥梁上部结构的建设。实验结果表明，在多种矿物掺合料及PP纤维协同作用下表现出高密实度，高耐久性，拥有良好抗离子侵蚀能力及良好的韧性。

本发明的续强型组合胶凝体系混凝土抗蚀材料，能保证早龄期良好的体积稳定性和密实性，助力于重盐渍土腐蚀环境混凝土的长期耐久性。调节F类粉煤灰和S95粒化高炉矿渣粉的掺量，选取最优比例，在CEA-Z镁质混凝土抗蚀增强剂和PP纤维的协同作用下减少混凝土中的收缩裂缝，掺加纳米材料有效提高混凝土早期密实度，能够极好地应对混凝土收缩开裂、离子侵蚀的问题，为西部建筑结构选用高性能材料及相关领域提供了有效的技术途径。采用本发明的基本方案，物料配比在前述发明内容的变化范围内，都有发明目的所追求的良好效果。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其它的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。