[发明专利]地下管道用混凝土及其制备方法

说明书

本发明公开了一种地下管道用混凝土及其制备方法，按质量份计，该混凝土包括如下组分：胶凝材料200‑240份、天然砂280‑310份、粗骨料380‑420份和激发剂80‑90份，所述胶凝材料包括粉煤灰120‑140份、硅灰40‑50份、矿粉20‑25份和偏高岭土20‑25份。本发明以粉煤灰、矿粉、硅灰和偏高岭土作为原料，在水化过程中不会产生钙钒石，而且由于这些矿物掺合料的钙含量较少，所以引起体积膨胀的石膏含量也很低，进而有利于抗硫酸腐蚀抵抗力的提高，再配合少量碱‑激发剂，大幅度减少了二氧化碳的排放量。

技术领域

本发明涉及地下管道，具体地，涉及一种地下管道用混凝土及其制备方法。

背景技术

随着我国城市化水平的不断提升，着力推进基础设施建设已成为必然趋势，作为城市“血管”的城市排水管网系统是不可或缺的基础设施重要组成部分，在城市建设、生产发展、人们生活水平提高以及保障城市的正常运行中起到着重要作用，是城市水污染治理和城市排涝、防洪的关键一环。近年来，随着城市人口激增，生活用水也大大增加，同时水污染程度也随之提高，我国的城市污水管道多以混凝土材料为主，很多地下管道埋地时间过长且缺少防腐措施，在成分复杂的污水常年累月的侵蚀之下，容易产生局部腐蚀和破损，一方面污水渗漏导致土壤和地下水污染，另一方面管道结构功能丧失，严重的会造成路面塌陷。截至2016年末，中国内地的地下管线总长度为346.5万公里，其中，城市地下管线总长度为212.7万公里，占全国地下管线总长度的61.39％。但是近年来，国内城市多次发生地下管道事故，造成严重的生命财产损失，仅2018年下半年国内地下管线相关事故298起。据住建部规划管理中心统计，全国每年由于地下开挖造成的直接经济损失高达2000亿元。

地下管道内污水主要包括工业废水和生活污水。工业废水主要来源于制造业和能源产业的排放，污水中含有大量的腐蚀性酸、碱类无机化合物，主要是是硫化物和各种盐类。生活废水中含有大量的新生有机废物(如粪便)、腐蚀性洗涤用品、浮游微生物。按成分种类不同，污水腐蚀可分为无机物腐蚀、有机物腐蚀和微生物腐蚀，而这之中酸性物质的腐蚀作用是地下管道化学腐蚀产生的重要来源，酸性腐蚀是指酸性水与混凝土中的Ca(OH)₂反应生成可溶性的钙盐，这些钙盐通过滤析被带走，造成混凝土侵蚀。除了污水中本身含有的酸性物质以外，微生物的生命活动产生酸性物质被认为是导致地下污水管道腐蚀破坏的主要原因，主要表现为硫酸类腐蚀。

混凝土管道制造主要使用普通硅酸盐水泥，水泥的生产会消耗大量资源和能源，并产生较高的温室气体排放，生产1吨硅酸盐水泥熟料的二氧化碳排放量约1吨，全球每年约8％的二氧化碳排放来自于硅酸盐水泥的生产。开发新型低碳耐腐蚀胶凝材料并推广到管道工程应用将为我国水泥混凝土可持续发展以及城市管网建设提供有力支撑。

发明内容

本发明一方面所要解决的问题是提供一种地下管道用混凝土，该混凝土采用特有的配方取代普通硅酸盐水泥熟料，能够大幅度减少二氧化碳排放量，并且有较好的力学性能和耐久性。

为了实现上述目的，本发明一方面提供一种地下管道用混凝土，该混凝土按质量份计，包括如下组分：胶凝材料200-240份、天然砂280-310份、粗骨料380-420份和激发剂80-90份，所述胶凝材料包括粉煤灰120-140份、硅灰40-50份、矿粉20-25份和偏高岭土20-25份。

优选地，所述粉煤灰为F型1级粉煤灰。

优选地，所述硅灰的比表面积为1800-1900cm²/g。

优选地，所述矿粉为S95级矿粉。

优选地，所述矿粉中含有铜和/或钴。

优选地，所述激发剂包括氢氧化钠溶液和可溶性硅酸钠液体和/或固体，所述激发剂模数为1.5-2.5，其中氧化钠所占胶凝材料质量百分比为4％-8％。