[发明专利]一种抗硫酸盐介质侵蚀的结构混凝土的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于海工结构物材料的制备技术领域，具体涉及一种抗硫酸盐介质侵蚀的结构混凝土的制备方法。

背景技术

自从19世纪20年代波特兰水泥问世以来，水泥混凝土因其原材料来源广泛、经济、适应性强、综合性能好等特点，已广泛应用于港口码头、海底隧道、跨海大桥、岛礁工程等海洋工程中。近几年来随着我国“一带一路战略”和“南海战略”的稳步推进，混凝土材料的使用量继续稳定增长。

有关调查数据表明，发达国家上世纪70年代建成并投人使用的以跨海大桥工程为代表重大海洋基础设施已逐渐显示出过早破坏和失效迹象。日本太平洋沿岸的许多港口建筑、桥梁建成后不到10年间，混凝土表面就出现开裂、剥落，钢筋锈蚀外露现象。日本引以自豪的“新干线”铁路使用不到10年出现大面积混凝土开裂、剥蚀现象。挪威Freifjord海底隧道建成通车20年后，混凝土表层就发生严重剥落。我国海洋工程结构物劣化情况也不容忽视，国内有关调查资料显示，山东潍坊地区建于20世纪70-80年代后期的几十座沿海混凝土桥梁几乎全部发生了不同程度的破坏而导致结构混凝土的耐久性不足。中国交通建设股份有限公司四航工程研究院等单位对使用1-26年的我国各种海港码头进行现调研发现，使用时间13年以上的码头均不同程度出现钢筋锈蚀现象。华北和华南地区海港码头锈蚀情况更为严重。20世纪50-70年代末建造的海工港口码头结构，使用七八年后就出现钢筋锈胀混凝土开裂、剥落情况，20世纪80年代中后期建造的海工码头运行10-15年后大部分构件发生轻度和中度破坏。据估计，21世纪初我国将出现海工混凝土结构的维修高潮，每年所需维修费用可高达数千亿元。

海洋结构混凝土性能劣化程度与所处环境密切相关，海洋环境中含有大量硫酸根腐蚀性离子，这些有害物质传输到混凝土内部而引起混凝土膨胀，膨胀力过大会引起混凝土本身开裂。硫酸盐侵蚀是海洋结构物最广泛和最普遍的腐蚀形式，被认为是引起海工混凝土结构失效破坏的四大主要因素之一。如何提高海工结构混凝土材料抵抗硫酸盐介质侵蚀能力已成为国内外海洋工程领域普遍关注的热点问题。

上世纪九十年代开始，国内外已开展了提高海工结构混凝土抵抗硫酸盐介质侵蚀方法的研究，如通过采用C₃A含量低的水泥、控制C₃S的含量、掺加粉煤灰和磨细矿渣等工业废弃物等方法来提高海工结构混凝土材料抵抗硫酸盐介质侵蚀的能力。但这些提高结构混凝土材料抵抗硫酸盐介质侵蚀能力的方法还存在一些问题，如使用低C₃A含量水泥和掺工业废弃物的海工结构混凝土早期发展缓慢，只能减缓有害硫酸盐介质侵蚀结构混凝土材料的速度。一些相关研究人员还尝试通过在结构混凝土中掺加废弃橡胶轮胎粉来提高结构混凝土抵抗硫酸盐膨胀的能力，结果表明掺废弃橡胶轮胎粉的结构混凝土有很高的体积稳定性，能显著减少结构混凝土开裂和外界有害介质对结构混凝土的侵蚀破坏，但废弃橡胶轮胎粉掺到混凝土中，常常会因为橡胶轮胎粉表面憎水而导致废弃橡胶轮胎粉与水泥界面粘结性减弱，橡胶轮胎颗粒未达到最高拉伸强度前已和混凝土分离，如何提高废弃橡胶轮胎粉与水泥基体之间的粘结性是废弃橡胶轮胎大量应用于结构混凝土材料中需解决的最关键问题之一。

针对传统掺废弃橡胶轮胎粉的结构混凝土界面粘结性差、硬化混凝土表面不致密、混凝土抗压强度有所下降等难题。近年来，一些研究人员采用了等离子体表面处理、偶联剂表面改性、表面接枝反应、CCl₄和NaOH溶液清洗等技术对废弃橡胶轮胎粉表面进行改性处理来提高废弃橡胶轮胎粉与混凝土界面的粘结性能。但是值得注意的是，这些对废弃橡胶轮胎粉进行改性的方法，不是工艺复杂、生产成本高，就是表面改性效果不佳，而制约这些改性方法在实际工程中应用。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的不足，提供了一种抗硫酸盐介质侵蚀的结构混凝土的制备方法，该制备方法简单，通过加入改性的废弃橡胶轮胎粉以及经过CO₂气体养护，能显著提高结构混凝土抗硫酸盐介质侵蚀的能力，且具有优良的力学性能。

本发明为实现上述目的，采用的技术方案如下：

一种抗硫酸盐介质侵蚀的结构混凝土的制备方法，包括如下步骤：

(1)将废弃橡胶轮胎粉碎成颗粒状，过筛去除杂质，再研磨得到废弃橡胶轮胎粉，备用；

(2)将重铬酸钠、水、浓硫酸按质量比1:1.5～1.8:20配制成处理液，然后将步骤(1)得到的废弃橡胶轮胎粉浸泡其中，搅拌混合，固液分离得到改性的废弃橡胶轮胎粉，再用蒸馏水反复清洗，晾干待用；