[发明专利]一种低碳耐蚀混凝土及其制备方法

说明书

本发明公开了一种低碳耐蚀混凝土及其制备方法。属于钢筋锈蚀防护技术领域，由水泥、辅助胶凝材料、赤泥耐蚀组分、骨料、减水剂及拌合水混合而成；制备步骤：首先制得赤泥耐蚀组分；然后按照骨料、水泥、辅助胶凝材料的顺序混合搅拌；依次加入拌合水、赤泥耐蚀组分、减水剂继续搅后完成浇筑，经养护得到低碳耐蚀混凝土；本发明通过一种固废材料赤泥与酸性耐蚀剂的协同作用，在中和赤泥中对混凝土耐久性不利的高碱性组分之外，通过在钢筋表面强吸附耐蚀分子及赤泥颗粒实现对钢筋的保护，降低钢筋腐蚀速率；另一方面赤泥颗粒通过改善混凝土孔隙结构并固化侵蚀性氯盐，延缓氯离子等侵蚀性物质到达钢筋表面的时间，提升和保障钢筋混凝土结构耐久性。

技术领域

本发明属于钢筋锈蚀防护技术领域，涉及一种低碳耐蚀混凝土及其制备方法。

背景技术

钢筋混凝土结构是中国乃至全世界占比最多的建筑结构形式，由于其出色的经济性及施工性使得目前国内外对于钢筋混凝土结构的需求仍然十分巨大。然而在高盐、高温高湿、浪溅冲刷等严酷环境作用下，混凝土微结构破坏加剧、胶凝力下降导致钢筋锈蚀速率增加，带来结构未达设计服役年限出现过早失效的风险，结构后续维护与修缮成本巨大；加之混凝土建造所需原材料品质存在劣化趋势，结构建造之初充分考虑混凝土材料与结构的长耐久是实现其可持续发展的重要保障。

出于绿色环保性和良好的生物相容性的长远需求，混凝土低碳的同时实现耐久成为近几年研究的热点。专利CN 108439833 A、专利CN 102976672 B、CN110128072A、专利CN113336488 A通过使用粉煤灰、矿渣、偏高领土等固废材料，并引入纳米级硅土和粘土，运用微集料填充作用、充分的二次水化作用和改善水泥石、界面过渡区微结构以提高混凝土的耐久性，可以看出，低碳高耐久的混凝土大多涉及固体废弃物部分替代水泥并实现高性能化，然而这些专利技术未有涉及材料对钢筋耐蚀性能的影响。

近年来，随着氧化铝工业的迅猛发展，赤泥(RM)作为一种固体废弃物的产量迅速增加。由于拜耳法每生产1吨氧化铝排放赤泥0.8-1.5吨，烧结或联合工艺生产的每吨氧化铝排放赤泥1.5-2.5吨，中国赤泥存量已达7.9亿吨。大部分RM采用常规方法在池塘中处理，导致不利的环境问题，例如地下水污染和存储占用问题。基于绿色、低碳发展的需求，越来越多的研究关注赤泥的再利用，其中研究发现RM可以替代制备水泥和混凝土中的一部分胶凝材料：首先赤泥的主要化学成分(包括SiO₂、Al₂O₃、CaO)均为凝胶成分，可降低混凝土中氯离子的迁移速率；此外，RM中Fe₂O₃的存在稳定了钝化层，并且RM颗粒充当了Ca²⁺的吸附位点。然而赤泥中高碱性Na₂O给赤泥在混凝土中大规模的应用带来了碱骨料反应的风险，限制了赤泥在建筑材料领域的推广与应用。基于赤泥在建筑材料领域的再利用，专利CN113880475 A公开了一种赤泥基磷酸镁水泥及其制备方法，引入赤泥形成含C₄AF固溶体改善水泥水化，提升耐水性能。专利CN 113860783A提出一种赤泥基水泥混凝土后期强度增强胶凝材料的制备方法，使赤泥中形成大量的硅酸二钙(2CaO·SiO₂)胶凝矿物和易通过磁选技术分离的磁性物质，不仅得到了能够显著提升水泥混凝土后期强度的胶凝材料，而且得到了铁精矿，实现了赤泥的资源化利用。专利CN 110627467 A、专利CN 109467324 B、专利CN 113754331 A、CN 112723764 A将赤泥与钢渣、矿粉、石膏等组合用于制备防腐蚀的胶凝材料，低碳环保的同时达到混凝土本身高性能或高耐蚀的特点，少有将钢筋耐蚀防护和基体防腐设计在一起赤泥基混凝土或胶凝材料，但这在实际工程中需求广泛且意义重大。

发明内容

发明目的：本发明的目的是基于建筑材料低碳绿色发展与钢筋混凝土结构长期耐久性保障的双重需求，基于赤泥与耐蚀剂对钢筋腐蚀协同抑制及赤泥对混凝土孔隙的优化调控机制，将固废材料赤泥再利用并提升钢筋混凝土整体耐蚀防腐性能，提供一种低碳耐蚀混凝土及其制备方法。