[发明专利]一种用于海洋工程混凝土结构的纳米改性复合粉体

说明书

本发明涉及海洋工程材料及工程技术领域，旨在提供一种用于海洋工程混凝土结构的纳米改性复合粉体。该复合粉体是由重量份数的下述原料组分混合而成：粉煤灰20～30份、高炉矿渣粉25～40份，硅灰10～20份；纳米CaCO3 5～10份，纳米分散剂0.8～1份。本发明有效的解决了单一矿物组分对混凝土性能影响的局限性，复合多功能组分能有效优化混凝土结构颗粒级配，达到大大提高混凝土结构耐久性的目的。本发明充分发挥纳米颗粒的高活性与威晶核效应，对海洋工程混凝土结构抗渗性与耐久性的提高效果要远远优于普通矿物掺合料。本发明促使高活性颗粒合理级配、均匀混合，达到配方设计的最优化，产品具备优良的耐蚀、减缩、低水化热和补偿收缩等特性。

技术领域

本发明涉及海洋工程材料及工程技术领域，具体涉及一种专用于海工混凝土结构的纳米改性复合超细粉体及其制备方法。

背景技术

随着我国海洋经济的高速发展，海港码头、跨海大桥、海底隧道等众多大型海洋工程开始大量投建，海洋工程建设规模达到了空前的程度，而建筑材料尤其是混凝土在海洋工程建设中发挥着至关重要的作用。但由于海洋坏境的特殊性，对混凝土结构造成严重的侵蚀及破坏效果：一方面，由于海水中存在大量Cl^-、SO₄^2-、Mg²⁺等侵蚀性离子以及微生物，要求混凝土具备优良的耐腐蚀性能；另一方面，海浪的冲击、磨损、疲劳和气蚀等作用会对混凝土结构造成一定程度的破坏。因此，海洋环境下的混凝土不仅要求具有足够强度，还应具有良好的抗冲击、抗疲劳、耐磨损等力学性能。

利用矿物掺合料制备高性能混凝土是提高海工混凝土抗腐蚀性能的一项重要措施，但传统的矿物掺合料加入后，虽然也能较好的改善混凝土结构密实度，但同时也可能导致钢筋混凝土的碱度降低，引起混凝土钢筋表面钝化膜的稳定性下降，当氯离子从外部渗入到混凝土的钢筋表面时，反而更快引起钢筋的腐蚀，很难达到目前100年的设计要求。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，克服现有技术中的不足，开发出一种纳米改性复合超细粉体，提高海洋工程结构混凝土耐久性。

为解决技术问题，本发明的解决方案是：

提供一种用于海洋工程混凝土结构的纳米改性复合粉体，是由重量份数的下述原料组分混合而成：粉煤灰20～30份、高炉矿渣粉25～40份，硅灰10～20份；纳米CaCO₃ 5～10份，纳米分散剂0.8～1份。

本发明中，所述粉煤灰为Ⅱ级灰，符合GB/T1596-2005执行标准，比表面积为400～600m²/kg。

本发明中，所述高炉矿渣粉为S95级，符合GB/T18046-2008执行标准，比表面积为400～600m²/kg。

本发明中，所述硅灰符合GB/T27690-2011执行标准，比表面积为15～30m²/g。

本发明中，所述纳米CaCO₃为链锁状纳米CaCO₃，符合GB/T19590-2011执行标准，粒径为15～40nm。

本发明中，所述纳米分散剂是SP-1800聚酯类超分散剂，其有效成分为十六烷基三甲基溴化铵。

本发明进一步提供了所述纳米改性复合粉体的制备方法，包括下述步骤：

(1)将干燥的纳米CaCO₃与纳米分散剂按照所述的重量比例混合，恒温110℃下搅拌30min，制得改性的纳米CaCO₃；

(2)按所述的重量比例称取粉煤灰、高炉矿渣粉和硅灰，添加助磨剂后在立磨设备中预磨；然后以雾化加料方式加入球磨设备中，混磨得到复合矿物超细粉体；