本發(fā)明涉及建筑材料領(lǐng)域，特別涉及一種防微生物腐蝕的混凝土。

背景技術(shù)：

在城市環(huán)境工程中，輸送和處理污水的設(shè)施因長(zhǎng)期受酸堿、沖刷、微生物等多種腐蝕作用而導(dǎo)致的混凝土結(jié)構(gòu)失效問(wèn)題日益嚴(yán)重，所造成的經(jīng)濟(jì)損失已引起世界范圍的普遍關(guān)注。1945年，Parker首次認(rèn)識(shí)到，硫細(xì)菌的代謝產(chǎn)物——生物硫酸是造成混凝土污水管道腐蝕的主要原因。還有實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，硝化細(xì)菌通過(guò)對(duì)胺的硝化作用生成硝酸，同樣對(duì)混凝土造成了嚴(yán)重酸腐蝕。當(dāng)前我國(guó)城市化進(jìn)程不斷加快,需配套大量市政排污工程，開(kāi)展混凝土微生物腐蝕防治領(lǐng)域的研究，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

目前國(guó)內(nèi)外有關(guān)混凝土污水腐蝕的防治研究主要包括混凝土改性，涂層保護(hù)和生物滅殺三大類。單純的混凝土改性并不能顯著緩解混凝土的腐蝕，惰性涂層則存在開(kāi)裂、脫落和易磨損等缺陷，而建立在微生物腐蝕作用機(jī)理基礎(chǔ)上的殺菌劑的應(yīng)用屬于主動(dòng)措施，其通過(guò)阻止污水中微生物的繁殖代謝，抑制或減少生物硫酸的生成，對(duì)控制混凝土微生物腐蝕十分有效。不過(guò)殺菌劑作為功能組分摻入混凝土中時(shí)，其種類、摻量的選擇、長(zhǎng)期留存率以及對(duì)混凝土其它性能的影響還缺乏系統(tǒng)研究。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于克服現(xiàn)有技術(shù)缺陷，提供一種殺菌性好、成本低且不影響混凝土自身性能的防微生物腐蝕的混凝土。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是：

一種防微生物腐蝕的混凝土，所述混凝土包括以下重量配比組分：

水泥250-325份；

粉煤灰50-100份；

水140-200份；

砂子650-750份；

石子1100-1200份；

減水劑1-3份；

銅酞菁0.08-1.2份。

優(yōu)選的，水泥278份，粉煤灰64份，水160份，砂子687份，石子1154份，減水劑1.5份，銅酞菁0.08-1.2份。

進(jìn)一步優(yōu)選的，水泥278份，粉煤灰64份，水160份，砂子687份，石子1154份，減水劑1.5份，銅酞菁0.3份。

優(yōu)選的，所述減水劑為聚羧酸高效減水劑。

優(yōu)選的，所述水泥為普通硅酸鹽42.5水泥。

優(yōu)選的，所述粉煤灰為Ⅰ級(jí)粉煤灰。

優(yōu)選的，所述砂子的細(xì)度模數(shù)為3.0-2.6。

優(yōu)選的，所述石子的粒徑為5mm-20mm。

以上混凝土配合比是通過(guò)粗骨料不同組合振實(shí)密度試驗(yàn)，確定粗骨料的最優(yōu)組合比例；通過(guò)不同砂率時(shí)砂-粗骨料組合密度試驗(yàn)，確定最優(yōu)砂率；通過(guò)不同摻合料品種和摻量時(shí)膠砂流動(dòng)度和膠砂強(qiáng)度試驗(yàn)，確定合適的摻合料品種和摻量；通過(guò)外加劑和膠凝材料適應(yīng)性試驗(yàn)，確定合適的外加劑品種和摻量；通過(guò)混凝土試拌確定滿足和易性要求的用水量，從而確定最終的混凝土配合比。

采用上述技術(shù)方案所產(chǎn)生的有益效果在于：本發(fā)明綜合考慮了把殺菌劑作為一種功能組分摻入混凝土中時(shí)，其對(duì)混凝土自身性能影響、對(duì)強(qiáng)化污水殺菌率以及在混凝土內(nèi)部留存率三方面的性能，并在此基礎(chǔ)上優(yōu)選配制出了一種能提高混凝土流動(dòng)性、強(qiáng)度(坍落度增大30％、強(qiáng)度提高58％)、生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單并且殺菌劑摻量少(摻量?jī)H為膠凝材料的0.025-0.4％)、成本低(約25元/千克)、殺菌功效好(殺菌率約為83％)、殺菌劑留存率高(留存率99％以上)的防微生物腐蝕的混凝土。

附圖說(shuō)明

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。

圖1是本發(fā)明實(shí)施例4中五種不同摻量殺菌劑對(duì)新拌混凝土的坍落度的影響曲線圖；

圖2是本發(fā)明實(shí)施例4中五種不同摻量殺菌劑對(duì)硬化混凝土28d抗壓強(qiáng)度的影響曲線圖；

其中■為摻溴化鈉CX的混凝土，●為摻鎢酸鈉CW的混凝土，▲為摻氧化鋅CY的混凝土，★為摻銅酞菁CT的混凝土，◆為摻十二烷基二甲基芐基氯化銨CS的混凝土；

圖3是本發(fā)明實(shí)施例7不摻殺菌劑混凝土在污水中表面附著生物膜的激光共聚焦掃描顯微鏡圖；

圖4是本發(fā)明實(shí)施例7摻加0.1％銅酞菁?xì)⒕鷦┗炷猎谖鬯斜砻娓街锬さ募す夤簿劢箳呙栾@微鏡圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)闡述，以使本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和特征能更易于被本領(lǐng)域技術(shù)人員理解，從而對(duì)本發(fā)明的保護(hù)范圍做出更為清楚明確的界定。

實(shí)施例1

本例中各組分質(zhì)量份如下：普通硅酸鹽42.5水泥278kg/m³；Ⅰ級(jí)粉煤灰64kg/m³；水160kg/m³；細(xì)度模數(shù)為3.0-2.6的砂子687kg/m³；粒徑為5mm-20mm石子1154kg/m³；聚羧酸高效減水劑1.5kg/m³；銅酞菁0.3kg/m³。

將上述質(zhì)量份的水泥、粉煤灰、砂子、石子投入攪拌機(jī)攪拌均勻后，加入上述質(zhì)量份的減水劑、水和銅酞菁進(jìn)行攪拌，得到防微生物腐蝕的混凝土。

實(shí)施例2

本例中各組分質(zhì)量份如下：普通硅酸鹽42.5水泥250kg/m³；Ⅰ級(jí)粉煤灰50kg/m³；水140kg/m³；細(xì)度模數(shù)為3.0-2.6的砂子650kg/m³；粒徑為5mm-20mm石子1100kg/m³；聚羧酸高效減水劑1kg/m³；銅酞菁0.08kg/m³。

將上述質(zhì)量份的水泥、粉煤灰、砂子、石子投入攪拌機(jī)攪拌均勻后，加入上述質(zhì)量份的減水劑、水和銅酞菁進(jìn)行攪拌，得到防微生物腐蝕的混凝土。

實(shí)施例3

本例中各組分質(zhì)量份如下：普通硅酸鹽42.5水泥325kg/m³；Ⅰ級(jí)粉煤灰100kg/m³；水200kg/m³；細(xì)度模數(shù)為3.0-2.6的砂子750kg/m³；粒徑為5mm-20mm石子1200kg/m³；聚羧酸高效減水劑3kg/m³；銅酞菁1.2kg/m³。

將上述質(zhì)量份的水泥、粉煤灰、砂子、石子投入攪拌機(jī)攪拌均勻后，加入上述質(zhì)量份的減水劑、水和銅酞菁進(jìn)行攪拌，得到防微生物腐蝕的混凝土。

實(shí)施例4

本實(shí)施例中所制備的基準(zhǔn)混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C30，水膠比0.47，具體配合比如下：普通硅酸鹽42.5水泥278kg/m³；Ⅰ級(jí)粉煤灰64kg/m³；水160kg/m³；細(xì)度模數(shù)為3.0-2.6的砂子687kg/m³；粒徑為5mm-20mm石子1154kg/m³；聚羧酸高效減水劑1.5kg/m³。

為對(duì)比不同殺菌劑對(duì)混凝土的影響，從鹵代化合物、鎢粉或鎢的化合物、(銅、鋅、鉛、鎳)金屬氧化物、(銅、鋅、鉛、錳、鎳)酞菁、季胺鹽這五類常用于混凝土的殺菌劑中，分別選出環(huán)保、低成本的代表性物質(zhì)：溴化鈉、鎢酸鈉、氧化鋅、銅酞菁和十二烷基二甲基芐基氯化銨，其中十二烷基二甲基芐基氯化銨為液體殺菌劑，可采用沸石做載體吸附后制成粉劑使用。

選取選擇殺菌劑摻量分別為膠凝材料(水泥和粉煤灰)的0.025％、0.05％、0.1％、0.2％和0.4％，用以研究不同品種殺菌劑對(duì)新拌混凝土的坍落度和硬化混凝土28d抗壓強(qiáng)度的影響規(guī)律。從圖1和圖2可以看出，相比不摻殺菌劑的基準(zhǔn)混凝土，銅酞菁的摻入可明顯提高混凝土的流動(dòng)性和強(qiáng)度，特別是當(dāng)摻量為0.1％時(shí)改善效果顯著，混凝土坍落度和強(qiáng)度可分別提高30％和58％；其它四種殺菌劑隨摻量的變化對(duì)混凝土流動(dòng)性和強(qiáng)度影響規(guī)律不一，但總體看均有些或多或少的不利影響。

實(shí)施例5

通過(guò)在清水中添加一定比例的用于供給微生物生長(zhǎng)所需的葡萄糖、淀粉、尿素、蛋白胨等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，并用取自污水廠二沉池的活性污泥對(duì)微生物進(jìn)行培養(yǎng)和馴化，配制出COD值達(dá)到6000mg/L(通常城市污水的COD值約為300-500mg/L)左右的人工強(qiáng)化污水。采用MiSeq高通量測(cè)序技術(shù)對(duì)不摻及摻有不同品種殺菌劑的污水試樣進(jìn)行了DNA測(cè)序以得出污水中微生物種類和含量，以反映殺菌劑的作用功效。通過(guò)公式(1)對(duì)每種殺菌劑的殺菌率進(jìn)行了計(jì)算，結(jié)果見(jiàn)表1，可以看出這五種殺菌劑在污水中的殺菌效果由強(qiáng)到弱的順序依次為：銅酞菁>溴化鈉>十二烷基二甲基芐基氯化銨>鎢酸鈉>氧化鋅，其中殺菌效果最好的銅酞菁對(duì)四種微生物的平均殺菌率約為83％.

式中S為殺菌劑對(duì)某種微生物的殺菌率，％；N₀為不摻殺菌劑的污水中微生物含量；N₁為摻加某種殺菌劑的污水中微生物含量。

表1

實(shí)施例6

采用電感耦合等離子質(zhì)譜儀對(duì)不摻殺菌劑的基準(zhǔn)混凝土及摻0.1％(相對(duì)膠凝材料的質(zhì)量，下同)不同品種殺菌劑的混凝土試件，在人工強(qiáng)化污水中分別浸泡7d、28d、90d和120d后的元素溶出率進(jìn)行測(cè)試，并由下式進(jìn)一步計(jì)算五種殺菌劑在混凝土中的留存率，結(jié)果見(jiàn)表2。從表2中可以看出，這五種殺菌劑的留存率由高到低的順序依次為：銅酞菁>氧化鋅>十二烷基二甲基芐基氯化銨>鎢酸鈉>溴化鈉。當(dāng)在污水環(huán)境下浸泡120d后，銅酞菁和氧化鋅這兩種殺菌劑在混凝土內(nèi)部的留存率仍高達(dá)99％以上，溴化鈉和鎢酸鈉在混凝土中的留存率則約為87％和92％。

式中R為殺菌劑在混凝土中的留存率，％；M₀為摻入混凝土中的殺菌劑元素總量，mg/L；M₁和M₂分別為摻加殺菌劑和未摻殺菌劑的混凝土經(jīng)污水浸泡不同時(shí)間后的元素溶出量，mg/L。

表2

實(shí)施例7

對(duì)比不摻殺菌劑的基準(zhǔn)混凝土及摻有0.1％銅酞菁?xì)⒕鷦┑幕炷猎嚰?，在人工?qiáng)化污水中浸泡3個(gè)月后的表面生物膜中微生物情況。通過(guò)細(xì)胞死活熒光染色試劑盒對(duì)生物膜進(jìn)行標(biāo)記，并采用激光共聚焦掃描顯微鏡進(jìn)行觀察，從圖3可以看出強(qiáng)化污水環(huán)境下基準(zhǔn)混凝土表面生物膜中大部分微生物(白色物質(zhì))都是活的，從圖4中可以看出摻加銅酞菁?xì)⒕鷦┑幕炷猎嚰砻嫔锬ぶ写婊畹奈⑸飻?shù)量明顯減少。由此可看出，防微生物腐蝕的混凝土一種非常適合用于抵抗污水環(huán)境下微生物腐蝕的混凝土。