CN106380099A - 一种钢筋混凝土结构用氯离子吸附剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种钢筋混凝土结构用氯离子吸附剂及其制备方法，该吸附剂包含以下质量百分含量的组分：漂珠20‑30％、介孔分子筛11‑18％、纳米SiO2 7‑14％、再生活性炭4‑8％、铝酸钙粉5‑15％、煅烧高岭土15‑25％、铁铝酸盐水泥熟料12‑20％。本发明氯离子吸附剂各组分科学配伍、协同作用，以其较大的表面积对氯离子等有害离子进行物理吸附，通过与氯离子形成化学键，生成Friedel盐，减少游离氯离子的含量，从而减少对钢筋混凝土构筑物中钢筋的锈蚀；通过发挥物理填充作用，提高了钢筋混凝土的致密度，阻止了氯离子等有害离子进入混凝土内部；通过发挥火山灰效应生成胶凝物质，填充原先由水占据的空间，提高了钢筋混凝土的致密度和强度。
Description
技术领域
本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种钢筋混凝土结构用氯离子吸附剂及其制备方法。
背景技术
众所周知，混凝土材料和钢筋组合在一起，可以互相取长补短，钢筋不仅使结构的承载力大大增强，也增强了结构的韧性，但其对环境的反应非常灵敏，不具有良好的耐久性。随着经济的发展，海洋资源日益得到开发，海洋环境下的混凝土建筑物也已越来越多。由于海洋环境的特殊性，混凝土结构容易腐蚀破坏，而且混凝土建筑物一旦破坏，维修起来将非常麻烦甚至无法维修，这已逐步引起有关方面的重视。鉴于经济、资源和安全性因素，防腐蚀破坏、提高混凝土结构的耐久性已成为土木工程界研究的重点，海工混凝土结构的防腐工作显得尤为重要。
当今世界面临的普遍而重大的耐久性问题就是钢筋锈蚀引起的混凝土的破坏。海洋环境中氯盐含量高，氯盐锈蚀钢筋的同时，也促进混凝土的冻融破坏，是钢筋混凝土结构耐久性的最重要破坏因素。环境介质中的Cl-经过混凝土保护层到达钢筋周围，破坏钢筋的钝化膜，引起钢筋锈蚀，削减其有效截面，降低其粘结强度等受力性能，使混凝土保护层顺筋胀裂，引起海工混凝土结构物的耐久性危害。因此，减缓氯离子向钢筋周围的扩散速度成为重要的研究内容。
发明内容
本发明的目的在于提供一种钢筋混凝土结构用氯离子吸附剂及其制备方法。本发明制备方法简单，能充分利用现有工业副产物，具有一定的经济效益和环保效益。
本发明提供了一种钢筋混凝土结构用氯离子吸附剂，该吸附剂包含以下质量百分含量的组分：漂珠20-30％、介孔分子筛11-18％、纳米SiO27-14％、再生活性炭4-8％、铝酸钙粉5-15％、煅烧高岭土15-25％、铁铝酸盐水泥熟料12-20％。
本发明的氯离子吸附剂组分中的漂珠为经过处理的粉煤灰空心球，具有很大的内比表面积，起到吸附氯离子的作用；同时其表面光滑，能很好的改善混凝土的工作性能。介孔分子筛是一种孔径介于微孔与大孔之间的具有巨大表面积和三维孔道结构的材料，其巨大的表面积对氯离子具有很强的物理吸附能力。纳米SiO2为超细纳米级的球形颗粒，具有很高的活性，一方面，以其极大地表面积对氯离子等有害物质进行物理吸附，另一方面，通过参与水化反应生成胶凝物质提高混凝土结构的致密度，从输运途径上阻止氯离子等有害离子进入混凝土内部。再生活性炭孔隙结构发达，比表面积大，具有很强的吸附性，是工业上常用的吸附剂。铝酸钙粉参与水化反应，通过生成胶凝物质提高混凝土的致密度和强度，此外，C3A在水化过程中可以通过化学键结合Cl-生成Friedel盐，固化氯离子。煅烧高岭土是具有火山灰活性的人工火山灰质材料，可与水泥熟料水化产物CH发生反应生成胶凝物质，也可与氯离子通过形成化学键生成Friedel盐。铁铝酸盐水泥熟料既可以通过生成胶凝物质提高混凝土强度与致密度，也可在水化反应过程中与Cl-结合生成Friedel盐，对氯离子起到固化作用。
进一步的，铝酸钙粉通过氧化钙和氧化铝在1000-1500℃下高温烧结而成。
进一步的，铝酸钙粉中Al2O3含量≥45％，CaO含量为28-32％，细度为200目。
进一步的，煅烧高岭土通过高岭土在700-900℃下高温煅烧得到，细度为4000目。
进一步的，铁铝酸盐水泥熟料的表面积为400-500m2/kg，A2O3含量≥28％，SiO2含量≤10％，Fe2O3含量≥5％。
本发明还提供了所述钢筋混凝土结构用氯离子吸附剂的制备方法：将漂珠、介孔分子筛、纳米SiO2、再生活性炭、铝酸钙粉、煅烧高岭土、铁铝酸盐水泥熟料按上述配比称量，倒入混料机，混合均匀，即得所述钢筋混凝土结构用氯离子吸附剂。
进一步的，混合前，将铁铝酸盐水泥熟料置于磨机内粉磨至比表面积为400-500m2/kg。
本发明的有益效果：本发明氯离子吸附剂各组分科学配伍、协同作用，以其较大的表面积对氯离子等有害离子进行物理吸附，通过与氯离子形成化学键，生成Friedel盐，减少游离氯离子的含量，从而减少对钢筋混凝土构筑物中钢筋的锈蚀；通过发挥物理填充作用，提高了钢筋混凝土的致密度，阻止了氯离子等有害离子进入混凝土内部；通过发挥火山灰效应生成胶凝物质，填充原先由水占据的空间，提高了钢筋混凝土的致密度和强度。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进行详细地解释说明。
实施例1
一种钢筋混凝土结构用氯离子吸附剂包含以下质量百分含量的组分：漂珠20％、介孔分子筛18％、纳米SiO214％、再生活性炭8％、铝酸钙粉5％、煅烧高岭土15％、铁铝酸盐水泥熟料20％。
上述钢筋混凝土结构用氯离子吸附剂的制备方法包括以下步骤：
1)将铁铝酸盐水泥熟料置于磨机内粉磨至比表面积为400m2/kg；
2)将漂珠、介孔分子筛、纳米SiO2、再生活性炭、铝酸钙粉、煅烧高岭土和铁铝酸盐水泥熟料按上述配比称量，倒入混料机，混合均匀，即得钢筋混凝土结构用氯离子吸附剂。
按照混凝土配合比：水泥400kg/m3，砂800kg/m3，石子1000kg/m3，减水剂占水泥重量的0.6％，水灰比为0.35，上述氯离子吸附剂占水泥重量的2％，成型混凝土试件。
按照GB/T 50082-2009《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》中RCM法对混凝土试件的28d氯离子扩散系数进行测量。按照GB50081-2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》对混凝土的28d强度进行测量。
实施例2
一种钢筋混凝土结构用氯离子吸附剂包含以下质量百分含量的组分：漂珠24％、介孔分子筛14％、纳米SiO212％、再生活性炭6％、铝酸钙粉9％、煅烧高岭土18％、铁铝酸盐水泥熟料17％。
上述钢筋混凝土结构用氯离子吸附剂的制备方法包括以下步骤：
1)将铁铝酸盐水泥熟料置于磨机内粉磨至比表面积为450m2/kg。
2)将漂珠、介孔分子筛、纳米SiO2、再生活性炭、铝酸钙粉、煅烧高岭土和铁铝酸盐水泥熟料按上述配比称量，倒入混料机，混合均匀，即得海工钢筋混凝土结构用氯离子吸附剂。
按照混凝土配合比：水泥400kg/m3，砂800kg/m3，石子1000kg/m3，减水剂占水泥重量的0.6％，水灰比为0.35，上述氯离子吸附剂占水泥重量的2％，成型混凝土试件。
按照GB/T 50082-2009《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》中RCM法对混凝土试件的28d氯离子扩散系数进行测量。按照GB50081-2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》对混凝土的28d强度进行测量。
实施例3
一种钢筋混凝土结构用氯离子吸附剂包含以下质量百分含量的组分：漂珠27％、介孔分子筛11％、纳米SiO210％、再生活性炭5％、铝酸钙粉12％、煅烧高岭土22％、铁铝酸盐水泥熟料13％。
上述钢筋混凝土结构用氯离子吸附剂的制备方法包括以下步骤：
1)将铁铝酸盐水泥熟料置于磨机内粉磨至比表面积为480m2/kg。
2)将漂珠、介孔分子筛、纳米SiO2、再生活性炭、铝酸钙粉、煅烧高岭土和铁铝酸盐水泥熟料按上述配比称量，倒入混料机，混合均匀，即得海工钢筋混凝土结构用氯离子吸附剂。
按照混凝土配合比：水泥400kg/m3，砂800kg/m3，石子1000kg/m3，减水剂占水泥重量的0.6％，水灰比为0.35，上述氯离子吸附剂占水泥重量的4％，成型混凝土试件。
按照GB/T 50082-2009《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》中RCM法对混凝土试件的28d氯离子扩散系数进行测量。按照GB50081-2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》对混凝土的28d强度进行测量。
实施例4
一种钢筋混凝土结构用氯离子吸附剂包含以下质量百分含量的组分：漂珠30％、介孔分子筛8％、纳米SiO28％、再生活性炭4％、铝酸钙粉15％、煅烧高岭土25％、铁铝酸盐水泥熟料10％。
上述钢筋混凝土结构用氯离子吸附剂的制备方法包括以下步骤：
1)将铁铝酸盐水泥熟料置于磨机内粉磨至比表面积为500m2/kg。
2)将漂珠、介孔分子筛、纳米SiO2、再生活性炭、铝酸钙粉、煅烧高岭土和铁铝酸盐水泥熟料按上述配比称量，倒入混料机，混合均匀，即得海工钢筋混凝土结构用氯离子吸附剂。
按照混凝土配合比：水泥400kg/m3，砂800kg/m3，石子1000kg/m3，减水剂占水泥重量的0.6％，水灰比为0.35，上述氯离子吸附剂占水泥重量的4％，成型混凝土试件。
按照GB/T 50082-2009《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》中RCM法对混凝土试件的28d氯离子扩散系数进行测量。按照GB50081-2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》对混凝土的28d强度进行测量。
本发明氯离子吸附剂制得的混凝土的抗压强度和氯离子扩散系数的结果如表1所示，由表1可知：本发明氯离子吸附剂制得的混凝土28d抗压强度为52-55.2MPa，氯离子扩散系数为1.6×10-12-1.83×10-12m2/s。
表1本发明氯离子吸附剂对混凝土强度和氯离子扩散系数的影响
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明实质内容上所作的任何修改、等同替换和简单改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种钢筋混凝土结构用氯离子吸附剂，其特征在于，该吸附剂包含以下质量百分含量的组分：漂珠20-30％、介孔分子筛11-18％、纳米SiO27-14％、再生活性炭4-8％、铝酸钙粉5-15％、煅烧高岭土15-25％、铁铝酸盐水泥熟料12-20％。
2.根据权利要求1所述的钢筋混凝土结构用氯离子吸附剂，其特征在于，铝酸钙粉通过氧化钙和氧化铝在1000-1500℃下高温烧结而成。
3.根据权利要求1所述的钢筋混凝土结构用氯离子吸附剂，其特征在于，铝酸钙粉中Al2O3含量≥45％，CaO含量为28-32％，细度为200目。
4.根据权利要求1所述的钢筋混凝土结构用氯离子吸附剂，其特征在于，煅烧高岭土通过高岭土在700-900℃下高温煅烧得到，细度为4000目。
5.根据权利要求1所述的钢筋混凝土结构用氯离子吸附剂，其特征在于，铁铝酸盐水泥熟料的表面积为400-500m2/kg，A2O3含量≥28％，SiO2含量≤10％，Fe2O3含量≥5％。
6.一种制备权利要求1所述的钢筋混凝土结构用氯离子吸附剂的方法，其特征在于，将漂珠、介孔分子筛、纳米SiO2、再生活性炭、铝酸钙粉、煅烧高岭土、铁铝酸盐水泥熟料按上述配比称量，倒入混料机，混合均匀，即得所述钢筋混凝土结构用氯离子吸附剂。
7.根据权利要求6所述的钢筋混凝土结构用氯离子吸附剂的制备方法，其特征在于，混合前，将铁铝酸盐水泥熟料置于磨机内粉磨至比表面积为400-500m2/kg。
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