一种防腐PHC管桩及其制备方法

摘要

本发明涉及电力设施领域，具体为一种防腐PHC管桩及其制备方法，由以下重量份数的原料制备而成：水泥30‑45份、矿渣80‑100份、河砂70‑80份、硅粉20‑30份、粉煤灰10‑15份、棒状石墨相氮化碳10‑15份、氟硅改性环氧树脂乳液10‑20份、胺类固化剂0.1‑0.5份、烷基醇胺0.5‑1份、玄武岩纤维5‑10份、外加剂5‑10份、水30‑40份，本发明PHC管桩力学性能和防腐性能优良，能够满足使用要求。

权利要求

1.一种防腐PHC管桩，其特征在于，由以下重量份数的原料制备而成：

水泥30‑45份、矿渣80‑100份、河砂70‑80份、硅粉20‑30份、粉煤灰10‑15份、棒状石墨相氮化碳10‑15份、氟硅改性环氧树脂乳液10‑20份、胺类固化剂0.1‑0.5份、烷基醇胺0.5‑1份、玄武岩纤维5‑10份、外加剂5‑10份、水30‑40份；

所述棒状石墨相氮化碳的制备方法如下：

将三聚氰胺于550‑580℃煅烧3‑5h后，得到块状石墨相氮化碳，将其研磨加入水中搅拌均匀，得到悬液，将悬液转移至水热反应釜中，180‑200℃反应12‑15h，所得产物洗涤后真空干燥至恒重即可；

所述氟硅改性环氧树脂乳液的制备方法如下：

将环氧树脂、乳化剂混合，升温至70‑80℃，搅拌10‑20min后加水，继续搅拌1‑2h，加入过硫酸铵溶液、乙烯基硅烷偶联剂和全氟烷基乙基甲基丙烯酸酯，保温反应2‑3h，降至室温即可。

2.如权利要求1所述的防腐PHC管桩，其特征在于，由以下重量份数的原料制备而成：水泥40份、矿渣85份、河砂70份、硅粉25份、粉煤灰12份、棒状石墨相氮化碳10份、氟硅改性环氧树脂乳液20份、胺类固化剂0.3份、烷基醇胺1份、玄武岩纤维8份、外加剂6份、水35份。

3.如权利要求1所述的防腐PHC管桩，其特征在于，所述乳化剂为OP‑10和十二烷基磺酸钠，两者质量比为1‑5：1‑5。

4.如权利要求1所述的防腐PHC管桩，其特征在于，所述乙烯基硅烷偶联剂为硅烷偶联剂A‑151、硅烷偶联剂A‑171、硅烷偶联剂A‑172、硅烷偶联剂KH‑570中的任意一种或多种。

5.如权利要求1所述的防腐PHC管桩，其特征在于，所述胺类固化剂为乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、四亚甲基二胺、六亚甲基二胺、十二亚甲基二胺中的任意一种或多种。

6.如权利要求1所述的防腐PHC管桩，其特征在于，所述烷基醇胺为三乙醇胺、三异丙醇胺、二乙醇单异丙醇胺中的任意一种或多种。

7.如权利要求1所述的防腐PHC管桩，其特征在于，所述外加剂为聚羧酸减水剂、引气剂和膨胀剂。

8.一种如权利要求1‑7中任一项所述的防腐PHC管桩的制备方法，其特征在于，将水泥、矿渣、河砂、硅粉、粉煤灰、棒状石墨相氮化碳、氟硅改性环氧树脂乳液、胺类固化剂、烷基醇胺、玄武岩纤维、外加剂、水混合均匀，得到拌合物，将拌合物浇筑在PHC管桩模具中，离心成型，得到半成品，于80‑90℃蒸汽养护4‑6h后脱模，自然养护即可。

说明书

一种防腐PHC管桩及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及电力设施领域，具体涉及一种防腐PHC管桩及其制备方法。

背景技术

[0002] PHC管桩，即预应力高强度混凝土管桩，具有承载力高、桩身质量好、施工速度快等优点，被广泛应用于高层建筑、铁路、公路、桥梁、港口、码头等工程，由于PHC管桩要长时间承受土壤的挤压力，在外部荷载作用下，如果PHC管桩强度不够，很容易产生变形，导致出现裂缝，减少了PHC管桩的使用年限，而且若环境介质中有酸类或某些盐类时，容易侵蚀PHC管桩，也会造成使用寿命的降低。

[0003] 中国专利CN104291754A公开了一种耐腐蚀PHC管桩，混凝土的各组分材料的重量份比为：胶凝材料1，水0.28，砂1.58，石2.92，减水剂0.023，有机阻锈剂HQ 0.005‑0.03；有机阻锈剂HQ占胶凝材料重量的0.5％‑3％。

发明内容

[0004] 发明目的：针对现有技术的缺陷或改进需求，本发明提供了一种防腐PHC管桩及其制备方法。

[0005] 本发明所采用的技术方案如下：

[0006] 一种防腐PHC管桩，由以下重量份数的原料制备而成：

[0007] 水泥30‑45份、矿渣80‑100份、河砂70‑80份、硅粉20‑30份、粉煤灰10‑15份、棒状石墨相氮化碳10‑15份、氟硅改性环氧树脂乳液10‑20份、胺类固化剂0.1‑0.5份、烷基醇胺0.5‑1份、玄武岩纤维5‑10份、外加剂5‑10份、水30‑40份。

[0008] 进一步地，由以下重量份数的原料制备而成：

[0009] 水泥40份、矿渣85份、河砂70份、硅粉25份、粉煤灰12份、棒状石墨相氮化碳10份、氟硅改性环氧树脂乳液20份、胺类固化剂0.3份、烷基醇胺1份、玄武岩纤维8份、外加剂6份、水35份。

[0010] 进一步地，所述棒状石墨相氮化碳的制备方法如下：

[0011] 将三聚氰胺于550‑580℃煅烧3‑5h后，得到块状石墨相氮化碳，将其研磨加入水中搅拌均匀，得到悬液，将悬液转移至水热反应釜中，180‑200℃反应12‑15h，所得产物洗涤后真空干燥至恒重即可。

[0012] 进一步地，所述氟硅改性环氧树脂乳液的制备方法如下：

[0013] 将环氧树脂、乳化剂混合，升温至70‑80℃，搅拌10‑20min后加水，继续搅拌1‑2h，加入过硫酸铵溶液、乙烯基硅烷偶联剂和全氟烷基乙基甲基丙烯酸酯，保温反应2‑3h，降至室温即可。

[0014] 进一步地，所述乳化剂为OP‑10和十二烷基磺酸钠，两者质量比为1‑5：1‑5。

[0015] 进一步地，所述乙烯基硅烷偶联剂为硅烷偶联剂A‑151、硅烷偶联剂A‑171、硅烷偶联剂A‑172、硅烷偶联剂KH‑570中的任意一种或多种。

[0016] 进一步地，所述胺类固化剂为乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、四亚甲基二胺、六亚甲基二胺、十二亚甲基二胺中的任意一种或多种。

[0017] 进一步地，所述烷基醇胺为三乙醇胺、三异丙醇胺、二乙醇单异丙醇胺中的任意一种或多种。

[0018] 进一步地，所述外加剂为聚羧酸减水剂、引气剂和膨胀剂。

[0019] 本发明还提供了一种防腐PHC管桩的制备方法：

[0020] 将水泥、矿渣、河砂、硅粉、粉煤灰、棒状石墨相氮化碳、氟硅改性环氧树脂乳液、胺类固化剂、烷基醇胺、玄武岩纤维、外加剂、水混合均匀，得到拌合物，将拌合物浇筑在PHC管桩模具中，离心成型，得到半成品，于80‑90℃蒸汽养护4‑6h后脱模，自然养护即可。

[0021] 本发明的有益效果：

[0022] 本发明提供了一种防腐PHC管桩，棒状石墨相氮化碳可以发挥“晶种”的功效，使水化产物特别是氢氧化钙迅速聚集在“现成晶核”表面，减少氢氧化钙的取向度，加速水化进程，使水泥水化过程直接跳过“形成CSH稳定晶种过程，即CSH直接在棒状石墨相氮化碳表面生长，从而加速水化进程，还可填充混凝土内部空隙，提高防腐抗渗性能，棒状结构可以更有效的强化界面结构，起致结构增韧的效果，氟硅改性环氧树脂乳液能够能够填充集料表面的微裂缝或缺陷，硬化形成的网络结构，提高集料强度，阻止裂纹扩展，所成聚合物膜能够改善界面过渡区，降低原有界面的刚性，增加柔性，在受力过程中能吸收更多的能量，抑制裂缝的形成，而且聚合物膜的存在能够阻止酸类或某些盐类离子的渗入，提高了防腐性能，硅氧烷结构能够参与水泥水化过程，并能与水化的水泥发生反应形成聚硅氧烷互穿网络结构，和含氟烷基长链一起改善防水抗渗效果，本发明PHC管桩力学性能和防腐性能优良，能够满足使用要求。

附图说明

[0023] 图1为本发明实施例1中PHC管桩制备过程中水化后的SEM图。

具体实施方式

[0024] 实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

[0025] 水泥：硅盐酸水泥PO42.5，海螺建材；

[0026] 矿渣：S95级矿渣，广东韶钢嘉羊新型材料有限公司；

[0027] 河砂：细度模数2.8，含泥量小于1％；

[0028] 硅粉：EBS‑S型硅粉，成都东蓝星科技发展有限公司；

[0029] 粉煤灰：河北创天工程材料有限公司；

[0030] 棒状石墨相氮化碳：自制；

[0031] 氟硅改性环氧树脂乳液：自制；

[0032] 乙二胺：济南润昌化工有限公司；

[0033] 二乙醇单异丙醇胺：济南润昌化工有限公司；

[0034] 玄武岩纤维：灵寿县金灿矿产品加工厂；

[0035] 聚羧酸减水剂：台前县恒大化工有限公司；

[0036] 三萜皂苷引气剂：台前县恒大化工有限公司；

[0037] UEA膨胀剂：云南卓一化工建材有限公司

[0038] 实施例1：

[0039] 一种防腐PHC管桩，由以下重量份数的原料制备而成：

[0040] 水泥40份、矿渣85份、河砂70份、硅粉25份、粉煤灰12份、棒状石墨相氮化碳10份、氟硅改性环氧树脂乳液20份、乙二胺0.3份、二乙醇单异丙醇胺1份、玄武岩纤维8份、聚羧酸减水剂2份、三萜皂苷引气剂1份、UEA膨胀剂3份、水35份。

[0041] 其中，棒状石墨相氮化碳的制备方法如下：

[0042] 将100g三聚氰胺于570℃煅烧4h后，得到块状石墨相氮化碳，将其研磨加入400mL水中搅拌均匀，得到悬液，将悬液转移至水热反应釜中，185℃反应14h，所得产物洗涤后50℃真空干燥至恒重即可。

[0043] 氟硅改性环氧树脂乳液的制备方法如下：

[0044] 将50g环氧树脂E‑44、1g OP‑10和5g十二烷基磺酸钠混合，升温至75℃，搅拌20min后加100mL水，继续搅拌2h，加入5mL 5wt％过硫酸铵溶液、10.46g硅烷偶联剂A‑151和10g全氟烷基乙基甲基丙烯酸酯，保温反应2.5h，降至室温即可。

[0045] 上述防腐PHC管桩的制备方法：

[0046] 将水泥、矿渣、河砂、硅粉、粉煤灰、棒状石墨相氮化碳、氟硅改性环氧树脂乳液、乙二胺、二乙醇单异丙醇胺、玄武岩纤维、聚羧酸减水剂、三萜皂苷引气剂、UEA膨胀剂、水混合均匀，得到拌合物，将拌合物浇筑在PHC管桩模具中，离心成型，得到半成品，于90℃蒸汽养护5h后脱模，自然养护28d即可。

[0047] 实施例2：

[0048] 一种防腐PHC管桩，由以下重量份数的原料制备而成：

[0049] 水泥45份、矿渣100份、河砂80份、硅粉30份、粉煤灰15份、棒状石墨相氮化碳15份、氟硅改性环氧树脂乳液20份、乙二胺0.5份、二乙醇单异丙醇胺1份、玄武岩纤维10份、聚羧酸减水剂2份、三萜皂苷引气剂1份、UEA膨胀剂3份、水40份。

[0050] 其中，棒状石墨相氮化碳的制备方法如下：

[0051] 将100g三聚氰胺于580℃煅烧5h后，得到块状石墨相氮化碳，将其研磨加入400mL水中搅拌均匀，得到悬液，将悬液转移至水热反应釜中，200℃反应15h，所得产物洗涤后50℃真空干燥至恒重即可。

[0052] 氟硅改性环氧树脂乳液的制备方法如下：

[0053] 将50g环氧树脂E‑44、1g OP‑10和5g十二烷基磺酸钠混合，升温至80℃，搅拌20min后加100mL水，继续搅拌2h，加入5mL 5wt％过硫酸铵溶液、10.46g硅烷偶联剂A‑151和10g全氟烷基乙基甲基丙烯酸酯，保温反应3h，降至室温即可。

[0054] 上述防腐PHC管桩的制备方法：

[0055] 将水泥、矿渣、河砂、硅粉、粉煤灰、棒状石墨相氮化碳、氟硅改性环氧树脂乳液、乙二胺、二乙醇单异丙醇胺、玄武岩纤维、聚羧酸减水剂、三萜皂苷引气剂、UEA膨胀剂、水混合均匀，得到拌合物，将拌合物浇筑在PHC管桩模具中，离心成型，得到半成品，于90℃蒸汽养护6h后脱模，自然养护28d即可。

[0056] 实施例3：

[0057] 一种防腐PHC管桩，由以下重量份数的原料制备而成：

[0058] 水泥30份、矿渣80份、河砂70份、硅粉20份、粉煤灰10份、棒状石墨相氮化碳10份、氟硅改性环氧树脂乳液10份、乙二胺0.1份、二乙醇单异丙醇胺0.5份、玄武岩纤维5份、聚羧酸减水剂2份、三萜皂苷引气剂1份、UEA膨胀剂3份、水30份。

[0059] 其中，棒状石墨相氮化碳的制备方法如下：

[0060] 将100g三聚氰胺于550℃煅烧3h后，得到块状石墨相氮化碳，将其研磨加入400mL水中搅拌均匀，得到悬液，将悬液转移至水热反应釜中，180℃反应12h，所得产物洗涤后50℃真空干燥至恒重即可。

[0061] 氟硅改性环氧树脂乳液的制备方法如下：

[0062] 将50g环氧树脂E‑44、1g OP‑10和5g十二烷基磺酸钠混合，升温至70℃，搅拌10min后加100mL水，继续搅拌1h，加入5mL 5wt％过硫酸铵溶液、10.46g硅烷偶联剂A‑151和10g全氟烷基乙基甲基丙烯酸酯，保温反应2h，降至室温即可。

[0063] 上述防腐PHC管桩的制备方法：

[0064] 将水泥、矿渣、河砂、硅粉、粉煤灰、棒状石墨相氮化碳、氟硅改性环氧树脂乳液、乙二胺、二乙醇单异丙醇胺、玄武岩纤维、聚羧酸减水剂、三萜皂苷引气剂、UEA膨胀剂、水混合均匀，得到拌合物，将拌合物浇筑在PHC管桩模具中，离心成型，得到半成品，于80℃蒸汽养护4h后脱模，自然养护28d即可。

[0065] 实施例4：

[0066] 一种防腐PHC管桩，由以下重量份数的原料制备而成：

[0067] 水泥45份、矿渣80份、河砂80份、硅粉20份、粉煤灰15份、棒状石墨相氮化碳10份、氟硅改性环氧树脂乳液20份、乙二胺0.1份、二乙醇单异丙醇胺1份、玄武岩纤维5份、聚羧酸减水剂2份、三萜皂苷引气剂1份、UEA膨胀剂3份、水40份。

[0068] 其中，棒状石墨相氮化碳的制备方法如下：

[0069] 将100g三聚氰胺于550℃煅烧5h后，得到块状石墨相氮化碳，将其研磨加入400mL水中搅拌均匀，得到悬液，将悬液转移至水热反应釜中，180℃反应15h，所得产物洗涤后50℃真空干燥至恒重即可。

[0070] 氟硅改性环氧树脂乳液的制备方法如下：

[0071] 将50g环氧树脂E‑44、1g OP‑10和5g十二烷基磺酸钠混合，升温至70℃，搅拌20min后加100mL水，继续搅拌1h，加入5mL 5wt％过硫酸铵溶液、10.46g硅烷偶联剂A‑151和10g全氟烷基乙基甲基丙烯酸酯，保温反应3h，降至室温即可。

[0072] 上述防腐PHC管桩的制备方法：

[0073] 将水泥、矿渣、河砂、硅粉、粉煤灰、棒状石墨相氮化碳、氟硅改性环氧树脂乳液、乙二胺、二乙醇单异丙醇胺、玄武岩纤维、聚羧酸减水剂、三萜皂苷引气剂、UEA膨胀剂、水混合均匀，得到拌合物，将拌合物浇筑在PHC管桩模具中，离心成型，得到半成品，于80℃蒸汽养护6h后脱模，自然养护28d即可。

[0074] 实施例5：

[0075] 一种防腐PHC管桩，由以下重量份数的原料制备而成：

[0076] 水泥30份、矿渣100份、河砂70份、硅粉30份、粉煤灰10份、棒状石墨相氮化碳15份、氟硅改性环氧树脂乳液10份、乙二胺0.5份、二乙醇单异丙醇胺0.5份、玄武岩纤维10份、聚羧酸减水剂2份、三萜皂苷引气剂1份、UEA膨胀剂3份、水30份。

[0077] 其中，棒状石墨相氮化碳的制备方法如下：

[0078] 将100g三聚氰胺于580℃煅烧3h后，得到块状石墨相氮化碳，将其研磨加入400mL水中搅拌均匀，得到悬液，将悬液转移至水热反应釜中，200℃反应12h，所得产物洗涤后50℃真空干燥至恒重即可。

[0079] 氟硅改性环氧树脂乳液的制备方法如下：

[0080] 将50g环氧树脂E‑44、1g OP‑10和5g十二烷基磺酸钠混合，升温至80℃，搅拌10min后加100mL水，继续搅拌2h，加入5mL 5wt％过硫酸铵溶液、10.46g硅烷偶联剂A‑151和10g全氟烷基乙基甲基丙烯酸酯，保温反应2h，降至室温即可。

[0081] 上述防腐PHC管桩的制备方法：

[0082] 将水泥、矿渣、河砂、硅粉、粉煤灰、棒状石墨相氮化碳、氟硅改性环氧树脂乳液、乙二胺、二乙醇单异丙醇胺、玄武岩纤维、聚羧酸减水剂、三萜皂苷引气剂、UEA膨胀剂、水混合均匀，得到拌合物，将拌合物浇筑在PHC管桩模具中，离心成型，得到半成品，于90℃蒸汽养护4h后脱模，自然养护28d即可。

[0083] 对比例1

[0084] 与实施例1基本相同，区别在于，不加入棒状石墨相氮化碳。

[0085] 对比例2

[0086] 与实施例1基本相同，区别在于，不加入氟硅改性环氧树脂乳液。

[0087] 对比例3

[0088] 与实施例1基本相同，区别在于，用市售氮化碳代替棒状石墨相氮化碳。

[0089] 对比例4

[0090] 与实施例1基本相同，区别在于，用市售环氧树脂乳液代替氟硅改性环氧树脂乳液。

[0091] 性能测试：

[0092] 以本发明实施例1‑5及对比例1‑4中PHC管桩原料制备而成的混凝土试件作为样品；

[0093] 力学性能测试：按照GB/T50081‑2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》规定的方法进行：单位MPa；

[0094] 防腐性能测试：RCM法又称快速氯离子迁移系数法，用以测定氯离子在混凝土中非‑12 2稳态迁移的扩散系数来确定混凝土抗氯离子渗透性能，以此表征防腐性能，单位×10 m /s；

[0095] 长龄期盐溶液浸泡试验：将样品放入3.5％的NaCl溶液中浸泡90d后，取出，进行力学性能测试，计算力学性能下降率，单位％。

[0096] 测试结果如下表1所示：

[0097] 表1

[0098]

[0099] 由上表1可知，本发明PHC管桩力学性能和防腐性能优良，能够满足使用要求。

[0100] 以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。