[发明专利]一种水泥混凝土抗硫酸盐侵蚀改性剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及建筑材料技术领域，具体涉及一种水泥混凝土抗硫酸盐侵蚀改性剂及其制备方法。

背景技术

近年来，水泥混凝土的耐久性问题日益受到重视，其中硫酸盐引起的侵蚀破坏是混凝土耐久性的重要影响因素之一。在我国，西北、华南以及沿海地区，均存在有大量的盐渍土和硫酸盐土，与此同时，海水、酸雨和工业废水等也带来了大量对混凝土有害的硫酸根离子。在国外，德国、日本、加拿大、美国等国家也存在有硫酸盐侵蚀混凝土结构的现象，从而带来了严重的经济损失。基于此，硫酸盐引起的混凝土侵蚀破坏亟需得到解决。

混凝土的硫酸盐侵蚀是硫酸根离子与水泥水化产物中的矿物之间发生的对混凝土起破坏作用的物理化学过程，原因为硫酸根离子在混凝土内部发生的膨胀反应所引起的膨胀开裂，以及水化产物中Ca(OH)2和C-S-H凝胶溶出导致的混凝土强度下降。常见的硫酸盐包括Na2SO4、MgSO4、(NH4)2SO4、K2SO4等。

硫酸盐侵蚀破坏的程度主要取决于混凝土中的水泥铝酸三钙含量、水泥用量和混凝土的密实度。目前，改善混凝土抗硫酸盐侵蚀的方法主要集中于使用矿物掺合料改善混凝土的密实度，延缓硫酸根离子在混凝土内部的传输。与此同时，掺入矿物掺合料减少了混凝土中的水泥用量，进一步改善了混凝土的抗硫酸盐侵蚀性能。然而，大量矿物掺合料的使用对混凝土力学性能和抗碳化性能均有不利影响，目前的工程中尚缺少一种高效的抗硫酸盐侵蚀改性剂，改善混凝土的抗硫酸盐侵蚀性能。

偏高岭土是一种在混凝土应用中有着大量研究的矿物掺合料，由高岭土脱去水和羟基而形成，随着煅烧温度的升高，高岭土层状结构被破坏，形成了结晶度很差的过渡相，即为偏高岭土。偏高岭土作为矿物掺合料已在混凝土中得到了广泛的应用，其填充效应和火山灰效应在水泥基材料中可促进其水化作用，提高混凝土的早期强度和后期强度，增强其抗渗性能和体积稳定性。插层水滑石是一种层状结构的新型功能材料，其主要特征是层状主体结构为带正电的结构单元，而层间为可交换的阴离子。在加热至450~550℃时，层间阴离子脱去而破坏其层板结构，但在有阴离子和水存在的环境下，插层水滑石可以吸附阴离子以重建层板结构。因此，经过焙烧的插层水滑石具有吸附阴离子的作用。粉煤灰和石灰石粉均为常用的矿物掺合料，可以改善混凝土的耐久性。上述掺合料均具有改善混凝土抗硫酸盐侵蚀性能的功效，但其综合效果仍有待研究。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种水泥混凝土抗硫酸盐侵蚀改性剂及其制备方法，本发明解决了如何提高水泥混凝土的抗硫酸盐侵蚀性能及综合改善混凝土的耐久性技术问题。

本发明通过以下技术方案实现：

一种水泥混凝土抗硫酸盐侵蚀改性剂，由偏高岭土、焙烧水滑石、粉煤灰、石灰石粉制备而成，其中偏高岭土掺量为50~70%，焙烧水滑石掺量为15%~30%，粉煤灰掺量为10~20%，石灰石粉掺量为0~10%，以上为质量百分含量。

按照上述方案，所述偏高岭土使用如下方法得到：（1）将大块高岭土放入球磨机中进行20~40分钟的粉磨，得到高岭土粉末；（2）将高岭土粉末在500~800℃下煅烧1~5个小时，快速冷却到室温，并在球磨机中进行20~40分钟的粉磨，得到偏高岭土。

按照上述方案，所述焙烧水滑石使用如下方法得到：镁铝碳酸根水滑石在300℃-750℃的温度下焙烧0.5-6h后快速冷却制得，焙烧水滑石的Al₂O₃和MgO含量50wt%-60wt%之间，颗粒的质量平均粒径小于10μm。

按照上述方案，所述粉煤灰为火电厂煤燃烧后的烟气中捕捉到的飞灰，其45μm方孔筛筛余不大于12%，需水量比不大于95%。

按照上述方案，所述石灰石粉为石灰石磨细后的粉体，其比表面积不大于400m²/kg。

上述的一种水泥混凝土抗硫酸盐侵蚀改性剂及其制备方法，包括如下步骤：

（1）配料：偏高岭土掺量为40~60%，焙烧水滑石掺量为10%~30%，粉煤灰掺量为10~20%，石灰石粉掺量为0~10%。

（2）将水滑石、粉煤灰、石灰石粉进行混合后，将混合料与偏高岭土进行混合，混合均匀后得到水泥混凝土抗硫酸盐侵蚀改性剂。

本发明与现有技术相比，具有以下明显优点：