范立瑛單立福范德科馬 強(qiáng)

（1 中國(guó)建材檢驗(yàn)認(rèn)證集團(tuán)有限公司，北京 100024；2 中建材中巖科技有限公司，北京 100024）

低成本混凝土抗硫酸鹽侵蝕類防腐劑的研發(fā)

范立瑛1單立福2范德科2馬 強(qiáng)2

（1 中國(guó)建材檢驗(yàn)認(rèn)證集團(tuán)有限公司，北京 100024；2 中建材中巖科技有限公司，北京 100024）

根據(jù)混凝土硫酸鹽類侵蝕的實(shí)質(zhì)，選擇5種低成本原材料制備了抗硫酸鹽類侵蝕防腐劑。經(jīng)試驗(yàn)表明：能有效防止混凝土中硫酸鹽類的侵蝕，產(chǎn)品性能符合JC/T1011-2006《混凝土抗硫酸鹽類侵蝕防腐劑》標(biāo)準(zhǔn)的要求。

硫酸鹽；侵蝕；防腐劑

混凝土的硫酸鹽侵蝕破壞被認(rèn)為是引起混凝土材料失效破壞的四大主要因素之一，同時(shí)也是影響因素最復(fù)雜、危害性最大的一種環(huán)境水侵蝕。土壤、地下水、海水、腐爛的有機(jī)物以及工業(yè)廢水中都含有硫酸根離子，這些硫酸根離子滲入混凝土內(nèi)部并與水泥水化產(chǎn)物發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生膨脹、開(kāi)裂、剝落等現(xiàn)象，從而使混凝土的強(qiáng)度和粘性喪失。因此，混凝土硫酸鹽侵蝕問(wèn)題越來(lái)越受到廣大科研工作者和工程技術(shù)人員的普遍重視[1,2]。

混凝土硫酸鹽侵蝕是一個(gè)復(fù)雜的物理化學(xué)過(guò)程[3]，其侵蝕破壞的實(shí)質(zhì)[2]是硫酸鹽溶液通過(guò)混凝土的連通孔隙(或裂縫)侵入到混凝土內(nèi)部，在孔隙的內(nèi)部停留并與孔隙周圍的水化產(chǎn)物反應(yīng)，形成具有膨脹性的石膏和鈣礬石，產(chǎn)生內(nèi)部膨脹，膨脹的結(jié)果使混凝土的孔隙或裂縫擴(kuò)大；侵蝕液沿著新的裂縫深入、膨脹物積聚，當(dāng)膨脹應(yīng)力達(dá)到一定程度，就會(huì)產(chǎn)生新的裂紋；侵蝕液由裂縫和疏松區(qū)又快速地進(jìn)入其它孔隙和裂縫，在混凝土內(nèi)部造成膨脹性開(kāi)裂破壞。

因此，混凝土抗硫酸鹽侵蝕的根本途徑就是防止孔隙或裂縫的過(guò)多產(chǎn)生，阻止硫酸鹽溶液的進(jìn)入。本防腐劑是一種復(fù)合抗裂防腐材料，含有微膨脹、密實(shí)和抗腐蝕組分，具有抗?jié)B、抗裂、密實(shí)、防腐等多種功效，可直接摻入水泥中配制抗裂防腐砂漿或補(bǔ)償收縮抗?jié)B防腐混凝土，且主要原材料來(lái)源廣泛，成本低廉，能極大的降低生產(chǎn)應(yīng)用成本。本產(chǎn)品性能符合JC/T1011-2006《混凝土抗硫酸鹽類侵蝕防腐劑》標(biāo)準(zhǔn)的要求。

1 實(shí) 驗(yàn)

1.1 技術(shù)路線

根據(jù)混凝土侵蝕的實(shí)質(zhì)，阻止硫酸鹽類離子的進(jìn)入，通過(guò)選擇密實(shí)、微膨脹等組分防止孔隙和裂縫的過(guò)多產(chǎn)生，有效阻止硫酸鹽類離子進(jìn)入混凝土內(nèi)部形成破壞性膨脹。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

經(jīng)過(guò)查閱大量資料和各種相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)最終確定了防腐劑的初步配方，選用粉煤灰、硅灰、輝綠石、膨脹劑等多種原材料，從技術(shù)性和經(jīng)濟(jì)性分析，經(jīng)過(guò)大量的探索性試驗(yàn)，確定了三個(gè)基本配方：K1、K2、K3，進(jìn)行下一步試驗(yàn)。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1 物理性能

摻加抗硫酸鹽類侵蝕防腐劑的水泥凈漿標(biāo)準(zhǔn)稠度、凝結(jié)時(shí)間的檢驗(yàn)按GB/T 1346進(jìn)行，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表1所示?；鶞?zhǔn)砂漿和受檢砂漿強(qiáng)度按GB/T17671-1999進(jìn)行，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表2所示。其中防腐劑摻量（內(nèi)摻）為膠凝材料用量的12%（K-0為空白）。

表1 摻加抗硫酸鹽類侵蝕防腐劑的水泥凈漿物理性能

表2 基準(zhǔn)砂漿和受檢砂漿的抗壓強(qiáng)度比

加入本防腐劑后水泥的標(biāo)準(zhǔn)稠度稍有增加，初、終凝時(shí)間有所減短，符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：初凝時(shí)間》45min，終凝時(shí)間《10h。

加入本防腐劑后受檢砂漿的7d抗壓強(qiáng)度比》90，28d抗壓強(qiáng)度比》100，三組配方均達(dá)到合格水平。

2.2 膨脹率及膨脹系數(shù)

摻加抗硫酸鹽類侵蝕防腐劑的水泥凈漿試體，膨脹率和膨脹系數(shù)的實(shí)驗(yàn)按JC/T 313-（1982）1996進(jìn)行。膨脹率實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表3所示。膨脹系數(shù)測(cè)定時(shí)，每組試體制作兩板，每板3條，稱取水泥和防腐劑共1000g，用小勺干混1min，按標(biāo)稠用水量加水，按GB/T 17671-1999中的6.3攪拌，用小鋼勺拌合30s，成型，放入養(yǎng)護(hù)箱養(yǎng)護(hù)終凝后兩小時(shí)脫模，立即測(cè)量初始長(zhǎng)度。其中三條淡水中養(yǎng)護(hù)至35d測(cè)定淡水中的膨脹量；另外3條在淡水中養(yǎng)護(hù)至7d時(shí)移入侵蝕溶液中，養(yǎng)護(hù)至28d時(shí)測(cè)定其侵蝕膨脹量。侵蝕溶液采用5%的Na2SO4、NaCl、MgSO4溶液。膨脹系數(shù)結(jié)果如表4所示。

表3 摻加抗硫酸鹽類侵蝕防腐劑的水泥凈漿試體膨脹率

由表3可知各配比的1d膨脹率》0.05， 28d膨脹率《0.6，均合格。

膨脹系數(shù)按試體在侵蝕溶液中的膨脹率與淡水中的膨脹率之比值，公式：E=Exr/Ex

Exr：試體在淡水中7d和侵蝕溶液中28d的膨脹率；

Ex：試體在淡水中35d的膨脹率；

表4 膨脹系數(shù)

由表4可知，在各種侵蝕溶液中，侵蝕系數(shù)均《1.50，表明加入本抗裂防腐劑后水泥的抗硫酸鹽類侵蝕效果比較明顯，能有效阻止侵蝕。

2.3 抗蝕系數(shù)測(cè)定

抗蝕系數(shù)按JC/T313-1982(1996)進(jìn)行，試驗(yàn)用砂為符合GB/T 17671-1999規(guī)定的粒度范圍在0.5mm-1.0mm的中國(guó)ISO砂；水泥膠砂用水量根據(jù)水泥和抗硫酸鹽類侵蝕防腐劑總和為300g，試驗(yàn)用砂750g，流動(dòng)度為150mm±10mm確定加水量；24小時(shí)脫模，將試塊放入50℃水中，養(yǎng)護(hù)7天。將試樣分半放入20℃水和3%Na2SO4侵蝕溶液中，養(yǎng)護(hù)至28天測(cè)量抗折強(qiáng)度比。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表5所示。

表5 抗蝕系數(shù)測(cè)定

各防腐劑配方抗硫酸鹽侵蝕性能較好，抗蝕系數(shù)均大于規(guī)定值0.85，可有效抵抗硫酸鹽侵蝕。

2.4 產(chǎn)品性能

根據(jù)三個(gè)實(shí)驗(yàn)配方，對(duì)防腐劑配方經(jīng)過(guò)大量重復(fù)性試驗(yàn)，制備出混凝土抗硫酸鹽侵蝕類防腐劑，其試驗(yàn)指標(biāo)如表6所示，防腐劑摻量（內(nèi)摻）為膠凝材料用量的12%。

表6 混凝土抗硫酸鹽侵蝕類防腐劑的試驗(yàn)指標(biāo)

3 結(jié) 語(yǔ)

低成本混凝土抗硫酸鹽侵蝕類防腐劑在性能上完全滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)要求。其原材料來(lái)源廣泛，價(jià)格相對(duì)較低，能有效防止硫酸鹽類的侵蝕，是一種質(zhì)優(yōu)價(jià)廉的混凝土防腐劑。

[1]亢景富．混凝土硫酸鹽侵蝕研究中的幾個(gè)基本問(wèn)題[J]．混凝土,1995,(2):9-18

[2]游寶坤,席耀忠．鈣礬石的物理化學(xué)性能與混凝土的耐久性[J]．中國(guó)建材科技,2002,11(3):13-19．

[3]高培偉,吳勝興,等．硫酸鹽對(duì)碾壓混凝土侵蝕開(kāi)裂的機(jī)理微觀分析[J]．水利學(xué)報(bào),2005,36(3):360-364．

Experimental study on the low cost sulfate corrosion-resistance admixture for concrete

According to the essence of sulfate corrode of concrete, 5 kinds of low cost raw materials were selected to prepare sulfate corrosion-resistance admixture．The test results show that the corrosion of sulfate in concrete can be effectively prevented, and the performance of the product conforms to the requirements of the standard of JC/T1011-2006 regarding “Sulfate Corrosion-Resistance Admixture for Concrete”．

sulfate；corrode； sulfate corrosion-resistance admixture

TU528．33

B

1003-8965（2017）03-0040-02