高耐久性排水管道用混凝土及其应用制造技术

本发明专利技术涉及建筑材料技术领域，具体涉及一种高耐久性排水管道用混凝土及其应用，按重量份计，该混凝土包括以下原料：水泥200

【技术实现步骤摘要】
高耐久性排水管道用混凝土及其应用


[0001]本专利技术涉及建筑材料
，具体涉及一种高耐久性排水管道用混凝土及其应用。

技术介绍

[0002]排污管道系统作为城市建设中的重要基础设施，其在加速城市生产建设，提高人民生活水平和保护人们身心健康中扮演着非常重要的角色，是城市的血脉，普遍分布在每个城市中。它的建造涉及因素多，投资金额大，并且均为埋地工程。当其因为外界因素出现安全问题时，检查修复的难度大，投资费用高。因此，研究混凝土排污管道的破坏过程意义重大。统计资料显示，我国在建以及已经建成的城市排污管网中，大部分的排污管道仍以混凝土材质为主。其中对于现存的混凝土排污管道，尤其是建成于几十年之前的混凝土排污管道，已经遭受污水侵蚀和其他环境影响多年，结构本身已经存在一定程度的腐蚀破坏，一旦其由于承载性能不足会导致污水外泄、路面坍塌等后果，从而会影响人们的正常生活生产。另外，由于经济的不断发展，我国城市规模不断扩大，面临着排污管网满足不了现有的耐久性需求。通过分析发现，城市污水成分对混凝土排污管产生侵蚀的因素中，硫酸盐、硫化氢、氯盐产生的侵蚀占主导地位。生活污水中的各种腐蚀成分在通过混凝土排污管时，其必定会对管壁造成腐蚀，随着作用时间的发展以及其他环境因素的影响，管壁的力学性能必然会受到影响。由于氯离子与硫酸根离子是对钢筋混凝土结构腐蚀性很强的离子，如何提高强腐蚀环境中混凝土材料的耐久性是工程建设需要去解决的问题。
[0003]中国专利技术专利CN108947408B公开了一种输送用混凝土管道及其制备方法(公开日：2021年)，其制备的混凝土管道具有较低的导电量(978C)和较高的抗硫酸盐等级(KS90)，但总体来说耐久性仍不够理想。
[0004]高耐久性混凝土排水管道的研究符合当前我国社会发展和市政建设中大力提倡的重视环保、节能减排与可持续发展的战略方针，具有重要的经济意义、生态意义和社会意义。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种高耐久性排水管道用混凝土及其应用，该混凝土具有优异的抗腐蚀性能，且在现有技术的基础上并不较大增加生产成本。
[0006]本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的：
[0007]一种高耐久性排水管道用混凝土，按重量份计，包括以下原料：水泥200
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220份，矿物掺合料90
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100份，砂790
‑
810份，小石470
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490份，大石710
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730份，防腐剂25
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35份，水145
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155份，外加剂6
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6.5份；
[0008]所述矿物掺合料由矿粉、磷矿渣和锂矿渣复配，所述防腐剂由偏高岭土、碳酸钡、硬脂酸钙和碳酸锂复配，所述外加剂为减水剂。
[0009]进一步的是，按重量份计，包括以下原料：水泥216份，矿物掺合料94份，砂804份，
小石482份，大石724份，防腐剂31份，水150份，外加剂6.2份。
[0010]进一步的是，所述矿物掺合料中，矿粉、磷矿渣和锂矿渣的质量比为2.0
‑
3.6:4.0
‑
6.0:1.0
‑
2.2。
[0011]进一步的是，所述矿物掺合料中，矿粉、磷矿渣和锂矿渣的质量比为2.7
‑
2.9:4.7
‑
4.9:1.5
‑
1.7。
[0012]进一步的是，所述防腐剂中，偏高岭土、碳酸钡、硬脂酸钙和碳酸锂的质量比为20.0
‑
30.0:2.6
‑
3.6:1.0
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2.0:0.01
‑
0.1。
[0013]进一步的是，所述防腐剂中，偏高岭土、碳酸钡、硬脂酸钙和碳酸锂的质量比为24.0
‑
26.0:3.0
‑
3.2:1.4
‑
1.6:0.01
‑
0.05。
[0014]进一步的是，所述防腐剂的性能指标为：比表面积640m2/kg，抗蚀系数0.95，膨胀系数1.02，初凝时间180min，终凝时间330min，7天抗压强度比105％，28天抗压强度比110％。
[0015]进一步的是，所述小石的粒径为5
‑
10mm，所述大石的粒径为10
‑
20mm。
[0016]本专利技术还提供一种高耐久性排水管道用混凝土在城市排污管道中的应用。
[0017]管道耐久性破坏的实质分为物理侵蚀和化学侵蚀，物理侵蚀：指混凝土处在含硫酸盐的介质中，当结构内部孔隙中的硫酸盐随着水分的蒸发而过饱和时，硫酸盐将形成结晶，由于结晶生长作用在有限体积的毛细孔内，毛细孔壁受到的结晶压力会随着晶体的不断生长变得越来越大，这种压力超过毛细孔壁的强度阈值时，混凝土就会膨胀、开裂甚至突然破坏。化学侵蚀：环境水中硫酸根离子与水泥水化产物Ca(OH)2反应生成膨胀性产物钙矾石和石膏，其主要作用对象是水泥熟料中铝酸三钙(C3A)和硅酸三钙(C3S)成份。当反应产物在混凝土孔隙中持续堆聚并产生膨胀，从而产生膨胀内应力，引起水泥基材料膨胀、开裂、剥落等现象，最终导致混凝土结构破坏。另一方面也可使硬化水泥石中的Ca(OH)2和水化硅酸钙凝胶(C
‑
S
‑
H)等组分溶出或分解，不仅使水泥基材料强度降低还使其粘结性能损伤。
[0018]本专利技术在混凝土组分中添加矿物掺合料，具有以下优点：
[0019]一，填充密实效应。矿物掺合料具有比水泥更高的比表面积，能够填充在水泥石的内部孔隙中，使水泥石的孔隙率降低，增大硫酸盐、氯盐的侵入难度；
[0020]二，火山灰活化效应。矿物掺合料一般具有一定的火山灰活性，掺入到水泥基材料中后，能与水泥水化产物Ca(OH)2反应生成二次凝胶，该凝胶可进一步密实水泥石中的毛细孔，提高水泥石的密实度，硫酸盐、氯盐的侵入变得更加困难。同时由于一部分Ca(OH)2被二次水化所消耗，这样就降低了毛细孔中的Ca(OH)2浓度，并且促进水化生成C
‑
S
‑
H凝胶，从而改善微观结构，降低水泥砂浆的空隙率，使集料截面区的粘结力得到强化，以及使得水泥石孔隙中石膏的结晶受阻，结晶速度和数量也随之大大减少，避免引起混凝土膨胀、开裂。
[0021]三，稀释效应，矿物掺合料取代部分水泥后，水泥基材料整个体系中有害矿物相C3A和C3S(硅酸三钙)的含量随之降低，受侵蚀时可参与反应的水化产物大大减少；
[0022]四，晶核效应，矿物掺合料加入到水泥基材料中后，可以作为水泥水化产物的结晶晶核，加速水泥的水化进程，细化水化产物晶型，减少水泥石孔隙率，改善水化产物的微观结构，从而增加其抗侵蚀性。
[0023]本专利技术在混凝土的组分中添加防腐剂，可以明显改善其抗盐腐蚀性能，其中的原理为：通过本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高耐久性排水管道用混凝土，其特征在于，按重量份计，包括以下原料：水泥200
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220份，矿物掺合料90
‑
100份，砂790
‑
810份，小石470
‑
490份，大石710
‑
730份，防腐剂25
‑
35份，水145
‑
155份，外加剂6
‑
6.5份；所述矿物掺合料由矿粉、磷矿渣和锂矿渣复配，所述防腐剂由偏高岭土、碳酸钡、硬脂酸钙和碳酸锂复配。2.根据权利要求1所述的一种高耐久性排水管道用混凝土，其特征在于，按重量份计，包括以下原料：水泥216份，矿物掺合料94份，砂804份，小石482份，大石724份，防腐剂31份，水150份，外加剂6.2份。3.根据权利要求1所述的一种高耐久性排水管道用混凝土，其特征在于，所述矿物掺合料中，矿粉、磷矿渣和锂矿渣的质量比为2.0
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3.6:4.0
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6.0:1.0
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2.2。4.根据权利要求3所述的一种高耐久性排水管道用混凝土，其特征在于，所述矿物掺合料中，矿粉、磷矿渣和锂矿渣的质量比为2.7
‑
2.9:4.7
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【专利技术属性】
技术研发人员：刘洋，张洪波，何肖云峰，徐创霞，毛海勇，
申请(专利权)人：四川省建筑科学研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：