[发明专利]可恢复氯离子固化能力的地聚合物材料及制备方法与应用

说明书

本发明提供一种可恢复氯离子固化能力的地聚合物材料，其按质量百分数计，包括：粉煤灰8～11％；矿渣33～40％；偏高岭土5～8％；硅粉5～8％；石英砂11～13％；复合碱激发剂15～17％；水10～11％；阴离子交换树脂1.4～1.8％；所述阴离子交换树脂由D201大孔强碱型阴离子交换树脂经碱液浸泡和研磨预处理获得，其粒径为200～250目。本发明还提供了上述可恢复氯离子固化能力的地聚合物材料的制备方法，该方法工艺简单、操作方便。本发明提供的可恢复氯离子固化能力的地聚合物材料在模拟海水氯盐溶液中对氯离子的固化率可达到40～47％，远高于普通的海工混凝土，该地聚合物材料还具有早期强度高、凝结时间合理等优势，且该材料经强碱碱洗后氯离子固化能力可恢复66～77％，适于循环使用，具有广阔的推广及应用前景。

技术领域

本发明属于地聚合物基材料技术领域，具体涉及一种可恢复氯离子固化能力的地聚合物材料及其制备方法，还涉及上述可恢复氯离子固化能力的地聚合物材料的应用。

背景技术

在海洋或除冰盐道路等高氯盐环境中，混凝土结构中的钢筋很容易受到氯离子的锈蚀。阻止或延缓氯离子锈蚀钢筋的方法可分为“外防”和“内控”。“外防”是利用诸如阴极保护、外覆盖层等方法进行化学和物理保护，但依旧面临二次锈蚀，且“外防”成本过高；“内控”是利用水泥特性进行物理吸附和化学结合作用对氯离子进行固化，相对“外防”，“内控”的方法具有更好的氯离子固化效果，并能够有效降低成本。因此，一些具有氯离子固化能力的水泥修补材料在海工结构中得到推广和应用。然而，在实际修补过程中，为了使加固后的混凝土结构能尽快投入使用，除了要求修补材料有较好的氯离子固化效果外，对于修补材料的力学性能及修补时间还有着严格的要求。

现阶段，防止氯盐侵蚀的“内控”手段主要是通过掺入外加剂以提高材料自身抵抗氯离子的能力。常见的外加剂主要有纳米碳纤维、氧化镁等无机外加剂以及苯丙等有机添加剂。然而，部分添加剂在提高氯离子固化能力的同时会导致水泥的力学性能下降，例如氧化镁的加入会造成水泥膨胀；此外，部分添加剂如纳米碳纤维等价格过高，也不适于大范围工程的应用。

基于此，如何对现有的具有氯离子固化能力的快速修补材料进行改进，使其不仅能够对环境中的氯离子进行固化，还具备较高的力学性能和理想的修补时间，同时生产成本较低，能够更好的满足海洋环境下施工及大范围工程应用的需求，是亟需解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种能够对环境中的氯离子进行固化、力学性能较高、凝结时间理想，且氯离子固化能力可恢复的地聚合物材料。

本发明的目的之二在于提供一种工艺简单、操作方便的能够对环境中的氯离子进行固化的地聚合物材料的制备方法。

本发明的目的之三在于提供一种可恢复氯离子固化能力的地聚合物材料的应用。

本发明实现目的之一采取的技术方案是：提供一种可恢复氯离子固化能力的地聚合物材料，其特征在于，该地聚合物材料的组分按质量百分数计，包括：

粉煤灰8～11％；矿渣33～40％；偏高岭土5～8％；硅粉5～8％；石英砂11～13％；复合碱激发剂15～17％；水10～11％；阴离子交换树脂1.4～1.8％；

所述阴离子交换树脂由D201大孔强碱型阴离子交换树脂经碱液浸泡和研磨预处理获得，其粒径为200～250目。

本发明提供的可恢复氯离子固化能力的地聚合物材料的总体思路如下：