[发明专利]一种轻质导电砂浆材料及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种轻质导电砂浆材料及其制备方法与应用。本发明的轻质导电砂浆材料，按重量份数计，包括如下组分：水泥100份，负载改性琼脂凝胶的导电多孔轻骨料25~60份，水30~45份。本发明的轻质导电砂浆材料能够满足抹面砂浆的力学性能要求，抗压性能以及抗折性能好，同时具备较高的导电均匀性且能维持砂浆内部的高碱度，在阴极保护过程中能有效抑制阳极酸化效应造成的阳极酸化侵蚀和主阳极与砂浆之间的局部劣化开裂，具有碱环境稳定能力，在提高阴极保护系统保护效率的同时延长阳极服役寿命。

技术领域

本发明涉及钢筋混凝土结构防护领域，具体涉及一种轻质导电砂浆材料及其制备方法与应用。

背景技术

钢筋混凝土因其优良的力学性能在土木工程领域应用广泛，然而在滨海构筑物中，由钢筋腐蚀造成的钢筋混凝土结构劣化会严重影响其结构安全性，缩短构筑物服役寿命。钢筋混凝土腐蚀破坏的主要诱因为混凝土中钢筋钝化膜层在氯离子侵蚀或者混凝土层碳化作用下遭到破坏，进而在含氧条件下发生腐蚀反应。

针对钢筋混凝土结构的腐蚀防治，业内已经开发出了诸多腐蚀手段，包括钢筋涂层、混凝土涂层、阴极保护或阻锈剂等等。在上述这些方法中，阴极保护技术被众多权威机构鉴定认为是在氯盐侵蚀环境下唯一有效的腐蚀控制技术。阴极保护技术是结合外部阳极以及电源与钢筋构成电回路系统，使得钢筋得到充分保护。在该技术中，外加阳极材料通常采用含有惰性金属氧化物涂层的惰性金属条或者丝网作为主阳极电极，并采用砂浆或者导电砂浆将主阳极掩埋固定于所保护结构中。

但是，在阴极保护技术运行过程中，保护系统中的阳极在极化条件下将发生4OH^-→O₂+2H₂O+4e^-或2H₂O→O₂+4H⁺+4e^-为主的阳极反应，使得导电砂浆中水泥基材料发生酸化溶解，提高了主阳极金属与导电水泥砂浆的接触电阻，导致主阳极金属的腐蚀破坏以及二次阳极砂浆的结构破坏，并最终造成系统保护效率的降低；该阳极酸化效应严重局限了阴极保护系统在钢筋混凝土结构中的应用。

目前阳极导电砂浆材料大多采用外掺碳纤维、石墨粉、金属或金属氧化物(牺牲阳极)以及焦炭颗粒等与水泥浆体拌和制备，所制得砂浆的电阻率范围为1.0～0.05Ω·m。但此类阳极导电砂浆材料存在诸如成本高昂、制备过程繁琐等局限性。此外，该阳极导电砂浆虽然能够对阳极金属电极起到固定埋覆的作用，但是对于阳极酸化电极反应产生的酸化溶解效应没有抑制效果，所添加的导电增强组分也并不能够起到补充阳极反应所消耗的碱性电解质。

发明内容

本发明的目的在于针对现有阴极保护技术的不足，提供了一种轻质导电砂浆材料。该轻质导电砂浆材料以低电阻率且负载有功能性改性琼脂的导电多孔轻质骨料为原料，替代传统石英质骨料作为砂浆的导电增强相。

本发明的目的还在于提供制备所述的一种轻质导电砂浆材料的方法。

本发明的目的还在于提供所述的一种轻质导电砂浆材料在钢筋混凝土结构阴极保护技术中的应用。将轻质导电砂浆材料作为固定主阳极金属的二次阳极材料涂覆在钢筋混凝土结构的表面，或用于填充包含有主阳极金属电极的混凝土凿除凹槽，与主阳极金属作为复合阳极并通过外加电流对钢筋混凝土结构进行阴极保护。

本发明的目的通过如下技术方案实现。

一种轻质导电砂浆材料，按重量份数计，包括如下组分：水泥100份，负载改性琼脂凝胶的导电多孔轻骨料25～60份，水30～45份。

进一步地，所述水泥为强度等级42.5(PII 42.5R)以上的普通硅酸盐水泥或复合型硅酸盐水泥。

进一步地，所述负载改性琼脂凝胶的导电多孔轻骨料通过如下方法制备得到：