[发明专利]一种用于灌注桩的抗腐蚀混凝土配方及其制备方法

说明书

技术领域

 本发明涉及一种混凝土配方，特别是一种用于灌注桩的抗腐蚀混凝土配方及其制备方法，属于土木工程技术领域。 

背景技术

在土木工程技术领域，混凝土结构的抗腐蚀问题一直是工程建设主要问题，特别是我国的沿海地区和西部地区混凝土结构的腐蚀问题更为突出。而沿海地区是我国经济发达地区，西部则是发展地区，都同样居于我国经济发展的重要地位。在混凝土结构的腐蚀中，建构（筑）物首当其中，建筑基础则是首先且腐蚀严重的结构，而灌注桩则是主要的基础形式之一，因此，灌注桩基础的抗腐蚀问题尤为重要。关于混凝土的抗腐蚀技术国内外已有很多研究成果，主要包括采用抗硫酸盐水泥，掺加抗腐蚀外加剂，涂料涂层保护等。前两种方法无疑会大大增加混凝土的成本，而后一种方法无法用于灌注桩基础。此外考虑到灌注桩用混凝土的特殊性。也有文献将粉煤灰、矿粉等掺加料用于抗腐蚀混凝土，但通常都是根据试验结果确定掺加量，是一种很不准确的掺加方法，导致的结果有可能掺加量过大，影响混凝土性能，或掺加量不足，降低抗腐蚀性能。因此，研究既能满足灌注桩混凝土的工作性能，又能满足混凝土的抗腐蚀性能的抗腐蚀混凝土配方具有重要经济和现实意义。

本发明的目的是提供一种用于灌注桩的抗腐蚀混凝土配方，其既能满足灌注桩混凝土的工作性能，又具有良好抗腐蚀性能，且成本低，材料易得。 

发明内容

本发明的目的是这样实现的。本发明利用水泥和Ⅱ级粉煤灰作为混凝土的主要胶结材料，并掺加适量高分子材料—聚丙烯酸酯和适量亚硝酸钠作为混凝土的改性材料。掺加Ⅱ级粉煤灰是利用了其中的活性物质（二氧化硅），能与水泥水化反应后的易受腐蚀的产物-氢氧化钙（CH）产生二次水化反应并生成与水泥结石类似的产物，从而消耗了易受腐蚀的物质--氢氧化钙，达到抗腐蚀的目的。此外，粉煤灰作为胶凝材料，可大大提高混凝土的密实程度，改善混凝土的工作性能，并代替部分水泥，从而节约了混凝土成本。高分子材料—聚丙烯酸酯具有减水效果，可改善混凝土的工作性能，使其满足灌注桩混凝土的特殊要求。亚硝酸钠则具有早强性，可提高混凝土的早期强度，从而减少由于大量掺加粉煤灰可能造成的混凝土早期强度低的弊端，还可利用其具有的可钝化金属得性能，阻止氯离子对混凝土中的钢筋的腐蚀。

本发明的提出是基于水泥中C₃S（硅酸三钙）和C₂S（硅酸二钙）水化反应所产生的CH（氢氧化钙）能与粉煤灰中的S(SiO₂，二氧化硅)发生火山灰反应而消耗掉，从而根据理论计算确定粉煤灰的掺加量，改变了通常大致估计粉煤灰用量的做法，使抗腐蚀混凝土的配合比更加合理。

计算原理如下：

已知条件：C₃S和C₂S的水化反应如下式：

                   （式1）

                    （式2）

CH与S发生的火山灰反应如下式：

                      （式3）

由上述反应可以得出，粉煤灰中的SiO₂可以跟C₃S（硅酸三钙）和C₂S（硅酸二钙）水化反应所产生的CH（氢氧化钙）发生火山灰反应，生成具有强度的水泥结石，从而消耗了容易受到腐蚀的物质CH。

已知化合物C₃S、C₂S、CH和S的分子量如下表1：

表1化合物分子量表

如果取100克水泥，则其中含有C₃S和C₂S分别为100a和100b克。C₃S和C₂S完全发生水化反应后生成摩尔的CH。而这些CH发生火山灰反应需要摩尔的S，即克S。如果粉煤灰中S 的含量是c，则需要克粉煤灰。即100克水泥产生的CH可以被克粉煤灰中的S发生火山灰反应而消耗掉。或者说1克水泥水化产生的CH可以刚好被克粉煤灰中的S发生火山灰反应而消耗掉。

假设混凝土中粉煤灰的最大掺量为x，则水泥含量为 1-x，需要克粉煤灰消耗CH。

于是：                   

解此方程得到:      ，         （公式A）

x即为粉煤灰的最大掺量（占水泥质量百分比）。