低成本混凝土抗硫酸鹽侵蝕類防腐劑的研發(fā)

范立瑛單立福范德科馬 強

（1 中國建材檢驗認證集團有限公司，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2

（1 中國建材檢驗認證集團有限公司，北京 100024；2 中建材中巖科技有限公司，北京 100024）

根據混凝土硫酸鹽類侵蝕的實質，選擇5種低成本原材料制備了抗硫酸鹽類侵蝕防腐劑。經試驗表明：能有效防止混凝土中硫酸鹽類的侵蝕，產品性能符合JC/T1011-2006《混凝土抗硫酸鹽類侵蝕防腐劑》標準的要求。

硫酸鹽；侵蝕；防腐劑

混凝土的硫酸鹽侵蝕破壞被認為是引起混凝土材料失效破壞的四大主要因素之一，同時也是影響因素最復雜、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部并與水泥水化產物發(fā)生反應，產生膨脹、開裂、剝落等現象，從而使混凝土的強度和粘性喪失。因此，混凝土硫酸鹽侵蝕問題越來越受到廣大科研工作者和工程技術人員的普遍重視[1,2]。

混凝土硫酸鹽侵蝕是一個復雜的物理化學過程[3]，其侵蝕破壞的實質[2]是硫酸鹽溶液通過混凝土的連通孔隙(或裂縫)侵入到混凝土內部，在孔隙的內部停留并與孔隙周圍的水化產物反應，形成具有膨脹性的石膏和鈣礬石，產生內部膨脹，膨脹的結果使混凝土的孔隙或裂縫擴大；侵蝕液沿著新的裂縫深入、膨脹物積聚，當膨脹應力達到一定程度，就會產生新的裂紋；侵蝕液由裂縫和疏松區(qū)又快速地進入其它孔隙和裂縫，在混凝土內部造成膨脹性開裂破壞。

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多產生，阻止硫酸鹽溶液的進入。本防腐劑是一種復合抗裂防腐材料，含有微膨脹、密實和抗腐蝕組分，具有抗?jié)B、抗裂、密實、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償收縮抗?jié)B防腐混凝土，且主要原材料來源廣泛，成本低廉，能極大的降低生產應用成本。本產品性能符合JC/T1011-2006《混凝土抗硫酸鹽類侵蝕防腐劑》標準的要求。

1 實 驗

1.1 技術路線

根據混凝土侵蝕的實質，阻止硫酸鹽類離子的進入，通過選擇密實、微膨脹等組分防止孔隙和裂縫的過多產生，有效阻止硫酸鹽類離子進入混凝土內部形成破壞性膨脹。

1.2 實驗方法

經過查閱大量資料和各種相關標準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，從技術性和經濟性分析，經過大量的探索性試驗，確定了三個基本配方：K1、K2、K3，進行下一步試驗。

2 實驗結果與分析

2.1 物理性能

摻加抗硫酸鹽類侵蝕防腐劑的水泥凈漿標準稠度、凝結時間的檢驗按GB/T 1346進行，實驗結果如表1所示?；鶞噬皾{和受檢砂漿強度按GB/T17671-1999進行，實驗結果如表2所示。其中防腐劑摻量（內摻）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 基準砂漿和受檢砂漿的抗壓強度比

加入本防腐劑后水泥的標準稠度稍有增加，初、終凝時間有所減短，符合標準規(guī)定：初凝時間》45min，終凝時間《10h。

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

2.2 膨脹率及膨脹系數

摻加抗硫酸鹽類侵蝕防腐劑的水泥凈漿試體，膨脹率和膨脹系數的實驗按JC/T 313-（1982）1996進行。膨脹率實驗結果如表3所示。膨脹系數測定時，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)護箱養(yǎng)護終凝后兩小時脫模，立即測量初始長度。其中三條淡水中養(yǎng)護至35d測定淡水中的膨脹量；另外3條在淡水中養(yǎng)護至7d時移入侵蝕溶液中，養(yǎng)護至28d時測定其侵蝕膨脹量。侵蝕溶液采用5%的Na2SO4、NaCl、MgSO4溶液。膨脹系數結果如表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

由表4可知，在各種侵蝕溶液中，侵蝕系數均《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 抗蝕系數測定

抗蝕系數按JC/T313-1982(1996)進行，試驗用砂為符合GB/T 17671-1999規(guī)定的粒度范圍在0.5mm-1.0mm的中國ISO砂；水泥膠砂用水量根據水泥和抗硫酸鹽類侵蝕防腐劑總和為300g，試驗用砂750g，流動度為150mm±10mm確定加水量；24小時脫模，將試塊放入50℃水中，養(yǎng)護7天。將試樣分半放入20℃水和3%Na2SO4侵蝕溶液中，養(yǎng)護至28天測量抗折強度比。實驗結果如表5所示。

表5 抗蝕系數測定

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

2.4 產品性能

根據三個實驗配方，對防腐劑配方經過大量重復性試驗，制備出混凝土抗硫酸鹽侵蝕類防腐劑，其試驗指標如表6所示，防腐劑摻量（內摻）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指標

3 結 語

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標準的技術要求。其原材料來源廣泛，價格相對較低，能有效防止硫酸鹽類的侵蝕，是一種質優(yōu)價廉的混凝土防腐劑。

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

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

[3]高培偉,吳勝興,等．硫酸鹽對碾壓混凝土侵蝕開裂的機理微觀分析[J]．水利學報,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