技术领域
[0001] 本
发明属于盐沼泽区混凝土结构防腐蚀领域，具体涉及一种防腐蚀混凝土及其用于盐沼泽区筑路或筑桥的应用。
背景技术
[0002] 混凝土的防腐问题一直是
土木工程领域重点研究的方向。随着国家西部大开发战略的实施，众多的公路、
桥梁被建造，保证结构的耐久性和延长其使用寿命是工程实践中要着重考虑的问题。混凝土结构的防腐研究必然成为重点研究的方向。尤其在极端复杂的特殊环境条件，混凝土的防腐成为重中之重。目前关于混凝土的防腐问题有多种解决方案，如在其结构物表面涂抹防腐材料，
阴极保护法等等，但是从混凝土的配比出发如何解决混凝土的防腐问题还鲜有研究。高寒盐沼泽区处于干湿循环条件下的混凝土，会长期受到干湿交替作用而发生破坏；若同时受到盐的侵蚀，其破坏程度要比处于持久湿环境或干湿交替作用的混凝土更加严重。目前已有方法都造价较高，实施起来复杂，不能完全对症下药，适用于解决盐沼泽区的防腐问题。为此寻求一种合理的混凝土配合比，在不影响其结构作用的
基础上，使其发挥防腐作用。
发明内容
[0003] 本发明针对青海高寒盐沼泽区在干湿循环条件下桩基混凝土的防腐问题，提出一种防腐蚀混凝土及其用于盐沼泽区筑路或筑桥的应用，既能一定程度上提高其结构强度，又能发挥防腐作用，且材料易得，造价低，环境友好，制备方法简单。
[0004] 为解决盐沼泽区混凝土结构的干湿循环问题，特提出如下方案。
[0005] 一种防腐蚀混凝土，所述的防腐蚀混凝土为在普通混凝土中添加
粉煤灰、
硅灰和膨胀剂；
[0006] 粉煤灰、硅灰和膨胀剂的掺量分别为胶凝材料总量的21％、5％和1.2％，胶凝材料为
水泥与粉煤灰的总
质量。
[0007] 可选的，所述的普通混凝土为
水泥、砂子、碎石、水和
减水剂配制成；
[0008] 按质量比计，水泥：砂子：碎石：水：减水剂＝62.5：146.65：210.9：32.5：1。
[0009] 可选的，所述的防腐蚀混凝土由水泥、砂子、碎石、水、减水剂、粉煤灰、硅灰和膨胀剂组成；
[0010] 按质量比计，水泥：砂子：碎石：水：减水剂：粉煤灰：硅灰：膨胀剂＝62.5：146.65：210.9：32.5：1：16.63：4.21：8.34。
[0011] 可选的，所述的水泥为42.5普通
硅酸盐水泥；所述的粉煤灰为Ⅱ级粉煤灰。
[0012] 可选的，所述碎石的粒径为5～20mm。
[0013] 可选的，所述的砂子为中砂，中砂的细度模数为3.0～2.4，含泥量0.8％，堆积
密度3 3
1470kg/m，表观密度2650kg/m。
[0014] 可选的，所述硅灰的
比表面积2000m2/kg，平均粒径0.2um，密度2230kg/m3。
[0015] 可选的，所述的膨胀剂为UEA混凝土膨胀剂。
[0016] 可选的，所述的减水剂为缓凝高效引气减水剂，减水率25％。
[0017] 所述的防腐蚀混凝土用于盐沼泽区筑路和/或筑桥的应用。
[0018] 本发明有如下优点：
[0019] 本发明中，通过控制变量法，在不同外掺剂的情况下，得到膨胀剂对混凝土的密实起到有利的作用，由于添加膨胀剂产生的
钙矾石膨胀后与混凝土融为一体，填补了混凝土的孔隙，密实了混凝土。通过配比调试，混凝土配合比(质量比)水泥：砂子：碎石：水：引气减水剂：粉煤灰：硅灰：膨胀剂＝62.5：146.65：210.9：32.5：1：16.63：4.21：8.34，抗腐蚀效果明显，能有效减轻特殊环境下高浓度盐沼泽区对桩基础混凝土的损伤。
附图说明
[0020] 图1抗侵蚀系数与循环次数的关系；
[0021] 图2相对动
弹性模量与循环次数的关系；
[0022] 图3干湿循环120次下的抗侵蚀系数；
[0023] 图4为第Ⅲ组配合比干湿循环前和循环120次后混凝土微观结构SEM图；
[0024] 图5为第Ⅴ组配合比干湿循环前和循环120次后混凝土微观结构SEM图；
[0025] 以下结合
说明书附图和具体实施方式对本发明做具体说明。
具体实施方式
[0026] 普通混凝土一般指以水泥为主要胶凝材料，与水、砂、石子，必要时掺入化学外加剂和矿物掺合料，按适当比例配合，经过均匀搅拌、密实成型及养护硬化而成的人造石材。混凝土主要划分为两个阶段与状态：
凝结硬化前的塑性状态，即新拌混凝土或混凝土拌合物；硬化之后的坚硬状态，即硬化混凝土或混凝土。混凝土强度等级是以立方体抗压强度标准值划分，目前中国普通混凝土强度等级划分为14级：C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60、C65、C70、C75及C80。比如本发明中提到的普通混凝土可以由水泥：砂子：碎石：水：减水剂＝62.5：146.65：210.9：32.5：1(质量比)混配制成，在普通混凝土的基础上，通过对外掺物质的筛选和混凝土配合比的调试，得到了一种仅通过普通的外掺剂的加入即可满足干湿循环情况下，特别是盐沼泽区干湿循环条件下对混凝土的腐蚀使用要求，即在原材料经济易得、调配方法简单易行的情况下，得到盐沼泽区干湿循环条件下混凝土的防腐蚀配合比。
[0027] 本发明通过控制变量法，在不同外掺剂的情况下，得到膨胀剂对混凝土的密实起到有利的作用，由于添加膨胀剂产生的钙矾石膨胀后与混凝土融为一体，填补了混凝土的孔隙，密实了混凝土。通过配比调试，混凝土配合比水泥：砂子：碎石：水：减水剂：粉煤灰：硅灰：膨胀剂＝62.5：146.65：210.9：32.5：1：16.63：4.21：8.34，抗腐蚀效果明显，能有效减轻特殊环境下高浓度盐沼泽区对桩基础混凝土的损伤。
[0028] 配置混凝土掺入的Ⅱ级粉煤灰节约了大量的水泥和细
骨料；减少了用水量；改善了混凝土拌和物的和易性减少了混凝土的徐变；减少水化热、
热能膨胀性；提高混凝土抗渗能
力；使混凝土更加密实，充分利用了工业废渣，变废为宝，有效防止工业污染，有利于环境保护。
[0029] 本发明的混凝土配合比考虑了干湿循环，特别是盐沼泽区干湿循环条件下对混凝土的腐蚀影响，考虑因素全面，减少腐蚀损伤，效果明显，减少对桩基承载力的影响，延长使用寿命，提高耐久性。
[0030] 本发明所提出的混凝土的配合比适用于极端、复杂的盐沼泽环境中，同时可为相关类似工程提供借鉴。
[0032] 西部地区某高速公路桥梁桩基础建设穿越复杂、恶劣的高寒盐沼泽区腐蚀环境中，面临盐沼泽区的氯离子、
硫酸根离子、镁离子等对桩基础的腐蚀，为保证桩基础的使用寿命、结构耐久性、足够的承载力，混凝土防腐是课题研究中不得不攻克的一个难题。为此，针对强盐沼泽区桩基础的腐蚀损伤应用该发明所提出混凝土配合比，设计过程如下：
[0033] 水泥：42.5普通硅酸盐水泥，
[0034] 碎石：粒径为5～20mm连续级配、表面粗糙且质地坚硬，
[0035] 中砂：细度模数为3.0～2.4，含泥量0.8％，堆积密度1470kg/m3，表观密度2650kg/m3，颗粒级配良好，
[0036] 粉煤灰：Ⅱ级粉煤灰，
[0037] 硅灰：比表面积2000m2/kg，平均粒径0.2um，密度2230kg/m3，
[0038] 膨胀剂：UEA混凝土膨胀剂(粉剂)，
[0039] 减水剂：缓凝高效引气减水剂，减水率25％，
[0041] 其中，水泥、粉煤灰、硅灰
氧化物的成分含量如下表1所示：
[0042] 表1水泥、粉煤灰、硅灰氧化物的成分含量(该表中各个成分的含量单位是质量百分数)
[0043]品种 SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO Na2O K2O
水泥 23.46 3.88 3.32 66.82 1.32 0.42 0.78
粉煤灰 55.31 26.83 5.65 5.88 2.56 1.98 1.79
硅灰 47.33 6.43 1.12 40.23 3.21 0.77 0.91
[0044] 本实施例利用42.5普通硅酸盐水泥作为混凝土的主要胶结材料，粒径为5～20mm连续级配、表面粗糙且质地坚硬的碎石为粗骨料，细度模数为3.0～2.4、含泥量0.8％颗粒级配良好的中砂作为细骨料。掺入适量矿物掺和料及其他掺合料。矿物掺合料主要有Ⅱ级粉煤灰、矿渣和硅灰三种，其他掺合料主要有UEA混凝土膨胀剂，水泥基自愈合防水材料、引气减水剂，普通自来水作为拌合用水。通过控制变量法，设计5组对比试验方案(具体配比见表2)，其中一组基准试样(不掺入任何掺合料)作为对比，探究如何搭配及掺合料的最佳配比，从而更好地提高混凝土构件的强度，同时增加混凝土结构的
耐腐蚀性。
[0045] 表2配合比成分
[0046]
[0047]
[0048] 在配合比试验中，一共有三组不同腐蚀程度的盐溶液，腐蚀性依次增强，具体配置成分见下表3。A组为基准盐溶液，根据含盐量的不同，配置了基准溶液3倍、5倍的盐溶液。
[0049] 表3盐溶液配比
[0050]
[0051] 五种配合比在三种不同盐溶液浓度中经历20、40、60、80、100、120次循环后，通过取样，得到不同盐溶液浓度中抗侵蚀系数、相对动弹性模量与干湿循环次数的关系，如下图1、图2所示。
[0052] 图1、图2可知在不同盐溶液浓度、不同循环次数下只有第Ⅲ组配合比混凝土的相对动弹性模量一直保持在90％以上，且抗侵蚀系数全部保持在0.9以上，可见其抗腐蚀性能好，满足要求。在腐蚀性最强的C组盐溶液中，干湿循环120次后，各配合比的抗侵蚀系数如下图3所示，可以看出，抗侵蚀系数在配合比Ⅲ处形成明显尖点，其抗腐蚀性能远远优于其他配合比。同时，配合比Ⅰ、Ⅱ、Ⅴ组干湿循环次数未达到120次之前，其相对动弹性模量就小于60％而终止试验，腐蚀损伤严重。配合比Ⅳ在干湿循环次数120次后相对动弹性模量为41.1％，而配合比Ⅲ保持在90.12％，充分说明了配合比Ⅲ的耐腐蚀性，具有很好的抗侵蚀能力。
[0053] 另一方面，从微观结构上分析，由下图4和5可见，第Ⅲ组配合比的混凝土在干湿循环前孔隙率小，且粘结度很高，密实度高；经过120次干湿循环后，混凝土表面完整，基本无损，内部只出现少量的针状晶体，轻微的腐蚀损伤。对比第Ⅴ组基准试样由于盐离子的腐蚀作用，混凝土内部结构基本全部成为针状，腐蚀损伤严重。
[0054] 故针对干湿循环条件下高浓度盐沼泽区混凝土的腐蚀问题，具体配合比为水泥：砂子：碎石：水：引气减水剂：粉煤灰：硅灰：膨胀剂＝62.5：146.65：210.9：32.5：1：16.63：
4.21：8.34。
[0055] 其混凝土试验性能指标如表4。可以看出，由该发明配置的混凝土具有良好的和易性与拌合性，且强度满足要求，说明混凝土性能达到要求。
[0056] 表4混凝土性能指标
[0057]性能指标 试验结果 备注
塌落度(mm) 195 满足要求
稠度(s) 40 满足要求
28d抗压强度(Mpa) 46.6 满足要求
[0058] 实施方案：准备原材料，将材料按照配合比水泥：砂子：碎石：水：引气减水剂：粉煤灰：硅灰：膨胀剂＝62.5：146.65：210.9：32.5：1：16.63：4.21：8.34进行调配，拌合混凝土均匀达到要求，最后进行养护。
[0059] 配合比Ⅲ中外掺剂粉煤灰、硅灰和膨胀剂。Ⅱ级粉煤灰节约了大量的水泥和细骨料；减少了用水量；改善了混凝土拌和物的和易性减少了混凝土的徐变；减少水化热、热能膨胀性；提高混凝土抗渗能力；使混凝土更加密实，充分利用了工业废渣，变废为宝，有效防止工业污染，有利于环境保护。膨胀剂对混凝土的密实起到有利的作用，由于添加膨胀剂产生的钙矾石膨胀后与混凝土融为一体，填补了混凝土的孔隙，密实了混凝土。
[0060] 在高寒盐离子的干湿循环交替的条件下，通过对桩基础混凝土取样，该配合比混凝土的相对动弹性模量一直保持在90％以上，且抗侵蚀系数全部保持在0.9以上，可见其抗腐蚀性能好，满足要求。
[0061] 另一方面，从微观结构上分析，该组配合比的混凝土在干湿循环前孔隙率小，且粘结度很高，密实度高；经过120次干湿循环后，混凝土内部只出现少量的针状晶体，只有轻微的腐蚀损伤，这足以说明该配合比的混凝土的抗腐蚀性能完全能满足要求。
