技术领域
[0001] 本
发明涉及一种混凝土,具体涉及一种耐浓缩
海水和脱硫烟气腐蚀的混凝土。
背景技术
[0002] 海水
冷却塔是一种以海水为冷却介质,在换热设备中完成一次冷却后,再经冷却塔冷却,随后继续循环使用的水冷却技术。与传统的海水直流供水和淡
水循环冷却系统相比,海水冷却塔一方面可节省大量
淡水资源,另一方面对周围海体的热污染及化学
试剂污染小,更有利于保护海洋生态环境。随着沿海地区淡水资源日益紧缺和环保标准的逐步提高,海水冷却塔在沿海地区的应用越来越广泛。一些沿海地区的火
力发电厂也结合自身特点,开发出了烟塔合一海水冷却塔,将
锅炉烟气通过海水冷却塔冷却后再排放,既可以降低环境污染,又可以回收烟气中的余热,提高
能源利用率。
[0003] 但是,由于烟塔合一海水冷却塔内是一种湿度大、
温度高的环境,而且冷却介质中2- ˉ
还含有来自海水的SO4 和Cl 以及脱硫烟气在冷却塔塔壁上形成的腐蚀性液滴,它们对混凝土的腐蚀十分严重,因此,烟塔合一海水冷却塔的建造材料必须具有较强的
耐腐蚀性,常规的混凝土无法达到使用要求。
[0004] 现阶段用于建造烟塔合一海水冷却塔的混凝土主要有两种:一种是采用普通
硅酸盐
水泥,并在其中加入适量的
防腐剂、微膨胀剂和
纤维来配置混凝土,最后再在混凝土外表增加一层防腐涂层;另一种方式是采用抗
硫酸盐水泥配置混凝土,并在混凝土的外表增加一层防腐涂层。这两种混凝土都具有成本高、施工工序繁琐的缺点,而且采用抗
硫酸盐水泥2-
配置的混凝土只能抵抗部分SO4 的腐蚀,这种混凝土是特种混凝土,生产厂家少、成本高、价格也较高。因此,如何在保证混凝土的强度、耐腐蚀性、耐久性的前提下降低生产成本、提高施工效率一直是混凝土生产领域的研究课题。
[0005] 依据GB175-2007,
硅酸盐水泥的强度等级分为42.5、42.5R、52.5、52.5R、62.5、62.5R六个等级,普通硅酸盐水泥的强度等级分为42.5、42.5R、52.5、52.5R四个等级。水泥的
质量好坏对混凝土的性能起着重要的作用,因此使用时必须根据工程需要选择合适的等级。在混凝土生产领域,水胶比是指混凝土中用水量与凝胶材料用量的质量比。凝胶材料又称胶结料,是指在物理、化学作用下,能胶结其他物料,制成有一定机械强度的复合固体的物质,例如水泥、石灰、
沥青等。外加剂是指为改善和调节混凝土的性能而掺加的物质,如膨胀剂、
减水剂、防冻剂等,外加剂产品的质量必须符合国家标准《混凝土外加剂》(GB8076-2008)的规定。在混凝土生产中,一般都要控制各原料中的可溶性
碱含量,以免在配置混凝土时发生碱
骨料反应,导致混凝土膨胀、开裂,进而影响工程质量。可溶性碱是将水泥放入水中搅拌一定时间所能溶出的碱量。按照国家标准GB175-2007中的规定,水泥中的碱含量的测定一般以Na2O+0.658K2O的计算值表示,即以
氧化钠的质量百分含量加上
0.658乘以氧化
钾的质量百分含量来表示。另外,混凝土中的氯离子也会对
钢筋混凝土的表面造成腐蚀,影响混凝土的耐久性。因此,GB175-2007中也对氯离子含量的测定也做出了规定,并要求混凝土各组分的氯离子含量控制在适当的范围内。砂、石中的含泥量是指砂、石中公称粒径小于80μm的颗粒的含量,砂子、碎石中含泥量过高时,会影响凝胶材料的胶结效果,对混凝土的强度有害。配制混凝土时,一般是先根据需要配制一定体积的砂子和碎石的混合物,再在混合物中加入凝胶材料,凝胶材料填充到碎石和砂子的缝隙中,将作为
支撑材料的碎石和砂子连接
凝固为一体。
发明内容
[0006] 本发明需要解决的技术问题是提供一种施工方便、成本低廉、耐海水和脱硫烟气腐蚀的耐浓缩海水和脱硫烟气腐蚀的混凝土。
[0007] 为解决上述技术问题,本发明所采取的技术方案如下。
[0008] 耐浓缩海水和脱硫烟气腐蚀的混凝土,由碎石、砂子、凝胶材料、外加剂和水组成,所述胶凝材料由水泥、矿粉以及
粉煤灰组成,矿粉和粉煤灰在凝胶材料中所占质量百分比分别为23.6%~25%,余量为水泥;
[0009] 所述水泥为强度等级不低于42.5的硅酸盐水泥或强度等级不低于42.5的普通硅2
酸盐水泥,水泥的
比表面积不大于400m/kg,水泥中
铝酸三
钙的质量百分含量不超过8%,游离
氧化钙的质量百分含量不超过1.5%,碱含量不超过0.75%,氯离子含量≤0.04%;
[0010] 所述矿粉为水淬
高炉矿渣制得的S95或S105级矿粉,矿粉的比表面积为350m2/2
kg~450m/kg,
水溶性氯离子含量≤0.02%,可溶性碱含量≤0.45%;
[0011] 所述粉煤灰为Ⅰ级粉煤灰或Ⅱ级粉煤灰,粉煤灰的氯离子含量≤0.02%,可溶性碱含量≤0.3%。
[0012] 本发明的进一步改进在于:所述凝胶材料中,矿粉和粉煤灰加入的比例相同。
[0013] 本发明的进一步改进在于:所述碎石为5mm~25mm粒级的连续级配的碎石,碎石3
的堆积
密度>1450kg/m,
空隙率≤42%,含泥量≤1.5%,氯离子含量≤0.01%;
[0014] 所述砂子为河砂,砂子的细度模数为2.4~3.0,含泥量≤2%,氯离子含量≤0.01%。
[0015] 本发明的进一步改进在于:所述碎石、砂子、凝胶材料的质量份数为:碎石200~280份,砂子135~187份,凝胶材料100份;外加剂和水适量添加。
[0016] 本发明的进一步改进在于:每立方米混凝土中,碎石用量为992.5kg~1111.6kg,砂子用量为734.5kg~742.4kg,凝胶材料的用量为397kg;凝胶材料中包括粉煤灰99kg、矿粉99kg和余量的水泥;水胶比为0.38。
[0017] 本发明的进一步改进在于:每立方米混凝土中,碎石用量为1068kg~1112.5kg,砂子用量为716.5kg~729.8kg,凝胶材料的用量为445kg;凝胶材料中包括粉煤灰111kg、矿粉111kg和余量的水泥;水胶比为0.34。
[0018] 本发明的进一步改进在于:每立方米混凝土中,碎石用量为1018kg~1068.9kg,砂子用量为687.2kg~702.4kg,凝胶材料的用量为509kg,凝胶材料中包括粉煤灰127kg、矿粉127kg和余量的水泥;水胶比为0.30。
[0019] 本发明的进一步改进在于:所述外加剂是聚
羧酸高效减水剂,外加剂中氯离子含量≤0.2%,可溶性碱含量≤10%。
[0020] 本发明的进一步改进在于:配制混凝土所用的水中氯离子含量≤200mg/L,硫酸根离子含量≤0.22%。
[0021] 由于采用了上述技术方案,本发明取得的技术进步如下。
[0022] 本发明通过控制混凝土的凝胶材料中粉煤灰、矿粉和水泥的配比,并严格控制凝胶材料的碱含量和氯离子含量,提高了混凝土的氯离子渗透系数,达到了烟塔合一海水冷却塔对混凝土的强度要求和耐腐蚀性要求,省去了传统技术中必须制作防腐涂层的步骤,因此可以提高劳动效率,降低施工成本。本发明的凝胶材料中使用了较大掺量的矿粉和粉2
煤灰,可以进一步降低成本。本发明所用的水泥的比表面积不大于400m/kg,可以避免水泥早期开裂。本发明所用的水泥中铝酸三钙的含量不超过8%,可以避免出现假凝现象,有利于提高混凝土的耐久性。
[0023] 本发明所用的碎石为5mm~25mm粒级的连续级配的碎石,并对碎石的空隙率及含泥量做了限定,可以在保证耐蚀性的同时,保证混凝土有较高的强度。本发明所用的砂子为细度模数在2.4~3.0范围内的河砂,具有易于施工操作、成型密实的优点。本发明所用的外加剂是
聚羧酸高效减水剂,减水率高,而且可以对混凝土的强度、抗收缩性等性能起到有利的作用。本发明所用的凝胶材料中,当矿粉和粉煤灰加入的比例相同时,可以使混凝土的强度、耐腐蚀性、抗渗性、收缩性等性能达到最优,既可以满足烟塔合一海水冷却塔的耐腐蚀性要求,还具有强度高、耐久性好、成本低的优点。
具体实施方式
[0024] 下面结合具体
实施例对本发明作更进一步详细说明:
[0025] 实施例1:
[0026] 耐浓缩海水和脱硫烟气腐蚀的混凝土,包括碎石、砂子、凝胶材料、外加剂和水。
[0027] 配制混凝土所用的碎石为5mm~25mm粒级的连续级配的碎石,碎石的堆积密度3
>1450kg/m,空隙率≤42%,吸水率≤2%,压碎指标≤12%,含泥量≤1.5%,氯离子含量≤0.01%。
[0028] 配制混凝土所用的砂子为河砂,砂子的细度模数为2.4~3.0,含泥量≤2%,氯离子含量≤0.01%,并控制4.75mm筛的累计筛余量为0~5%,0.6mm筛的累计筛余量为40%~70%,0.15mm筛的累计筛余量大于95%。
[0029] 胶凝材料由水泥、矿粉以及粉煤灰组成。所用的水泥是强度等级不低于42.5的硅2
酸盐水泥,比表面积不大于400m/kg,水泥中铝酸三钙的质量百分含量不超过8%,游离氧化钙的质量百分含量不超过1.5%,碱含量不超过0.75%,氯离子含量≤0.04%。所用的矿粉是
2 2
水淬高炉矿渣制得的S95级或S105级矿粉,比表面积控制在350m/kg~450m/kg,水溶性氯离子含量≤0.02%,可溶性碱含量≤0.45%。所用的粉煤灰为Ⅰ级或Ⅱ级粉煤灰,粉煤灰中氯离子含量≤0.02%,可溶性碱含量≤0.3%。
[0030] 本实施例中,每立方米混凝土中,碎石的用量为992.5kg,砂子用量为742.4kg,凝胶材料用量为397kg。凝胶材料由粉煤灰94kg、矿粉94kg、水泥209kg组成。配制混凝土时,先将碎石和砂子按比例配制好以后,再加入凝胶材料。然后按0.38的水胶比加入水,即每397kg凝胶材料对应加入约150kg~151kg的水,所用的水中氯离子含量≤200mg/L,硫酸根离子含量≤0.22%。在制备浆体的过程中,加入外加剂,本实施例中所用的外加剂是聚羧酸高效减水剂,聚羧酸高效减水剂中氯离子含量≤0.2%,可溶性碱含量≤10%。
[0031] 经测试,采用上述配方制得的混凝土,28d强度为47.4Mpa,并且氯离子渗透系数-12 2DRCM为5.25×10 m/s,混凝土28天的
碳化深度为6.49mm。
[0032] 实施例2~15:
[0033] 实施例2~15的配方及制得的混凝土性能如下表所示:
[0034]
[0035] 实施例1~5配制的混凝土为C40强度等级的混凝土,每立方米混凝土中碎石用量为992.5kg~1111.6kg,砂子用量为734.5kg~742.4kg,凝胶材料用量为397kg,凝胶材料中包括粉煤灰94kg~99kg、矿粉94kg~99kg和余量的水泥。经测试,实施例1~5所-12 2 -12 2制得的混凝土,氯离子渗透系数DRCM可以达到5.23×10 m/s~5.27×10 m/s。
[0036] 实施例6~10所制得的混凝土为C45强度等级的混凝土,每立方米混凝土中碎石用量为1068kg~1112.5kg,砂子用量为716.5kg~729.8kg,凝胶材料用量为445kg,凝胶材料中包括粉煤灰105kg~111kg、矿粉105kg~111kg和余量的水泥。经测试,实施例-12 2 -12 26~10所制得的混凝土,氯离子渗透系数DRCM可以达到4.20×10 m/s~4.24×10 m/s。
[0037] 实施例11~15所制得的混凝土为C50强度等级的混凝土,每立方米混凝土中碎石用量为1018kg~1068.9kg,砂子用量为687.2kg~702.4kg,凝胶材料用量为509kg,凝胶材料中包括粉煤灰121kg~127kg、矿粉121kg~127kg和余量的水泥。经测试,实施例-12 2 -12 211~15所制得的混凝土,氯离子渗透系数DRCM可以达到3.80×10 m/s~3.83×10 m/s。
[0038] 本发明通过控制混凝土中碎石、砂子、凝胶材料之间的比例,以及凝胶材料中各组分的比例,满足了烟塔合一海水冷却塔对混凝土强度和耐蚀性的要求,而且由于矿粉和粉煤灰的搀量较大,可以显著降低成本。另外,由于本发明配制的混凝土本身就具有较高的耐腐蚀性,因而不需要再在混凝土表面制作防腐涂层,既节约了生产成本,又缩短了工艺步骤,显著提高了劳动效率。
[0039] 经测试,本发明所配制的混凝土在400次冻融循环后相对动
弹性模量最小值