[发明专利]一种混凝土抗氯盐渗透剂及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种混凝土抗氯盐渗透剂及其应用，属于建筑材料技术领域。

背景技术

严重的暴雪和特大暴雪将造成交通路网陷于瘫痪状态，为及时通车，传统腐蚀性较强的融雪剂成为融雪的首选材料。然而随着大雪的消融，诸多公路基础设施遭到损坏，融雪剂对公路桥梁等基础设施耐久性的长期负面影响已经引起国内外土木工程界的关注。尽管氯盐类融雪剂对混凝土结构和环境带来巨大的损坏，但从融雪效能、速度、方便快捷到成本效益的比较，目前在世界范围内仍难以取代。

据估算，美国每年由氯盐腐蚀破坏环境的成本可占GNP的4％(相当于美国国防开支)；氯盐融雪剂造成哥本哈根地区102座桥中50％出现严重的钢筋锈蚀；法国每年冬季消耗150万吨氯盐类融雪剂，耗资4亿法郎。我国化冰盐的使用时间较国外短，混凝土结构的损坏尚未完全显现；但化冰盐造成北京西直门老立交桥在使用20年便被迫拆除的工程实例足以给我们警示。据报导，近年来我国冬季融雪剂的用量逐年增加。2001年北京市使用融雪剂1000吨左右，2002年增至7000吨；2008年我国南方特大雪灾，仅京珠高速公路洒落近千吨融雪剂；2009年2月北京3场降雪便消耗融雪剂9000多吨；2010年我国大面积地区遭遇大雪和历史上罕见低温天气，仅1月份北京首场降雪便消耗融雪剂3万吨；2011年我国大面积地区再次遭遇大雪，融雪剂不得不广泛使用。近年来，不少发达国家致力于开发新型环保型融雪材料，但终因价格和适用性等原因无法推广。因此，如何通过提高混凝土材料的抗氯离子渗透特性以从根本上减小或避免其对土木工程的损坏十分重要。

我国正处于经济高速发展时期，诸多耗资巨大的重要构筑物，如跨海大桥、海底隧道、海上采油平台、海港、近海与海岸工程等已经或正在兴建，其中混凝土结构始终是普遍采用的结构形式。然而，海洋环境、融雪环境中水分和氯离子渗透至混凝土内部将直接导致钢筋锈蚀、混凝土开裂，进一步加速钢筋锈蚀，形成恶性循环致使混凝土结构劣化，甚至引发灾难性事故的工程案例不胜枚举。自上个世纪50年代至今，氯离子在普通混凝土中渗透作用成为国内外普遍关注的课题，国内外学者在氯离子扩散模型、氯离子渗透预测、裂缝对氯离子渗透影响、荷载对氯离子渗透作用影响等方面开展了广泛的试验研究、理论分析和数值模拟，取得了丰硕的成果。然而，如何从材料层次出发，通过提高材料的抗氯离子渗透特性以从根本上改善混凝土结构耐氯盐侵蚀性能的研究尚有待开展。

本发明旨在研制一种高抗氯离子渗透性水泥混凝土配合比，利用一种纳米高岭土改善水泥混凝土材料的抗氯离子渗透性能，确保所研制混凝土的强度不降低，同时经济性要得到保障。本发明首先给出了纳米高岭土在水泥基材料中的最佳分散方法、确定了提高水泥砂浆、水泥混凝土抗氯离子渗透性的最佳纳米高岭土掺量。基于上述方法，所研制水泥砂浆抗氯离子渗透性提高50％，强度提高20％，每立方米混凝土造价提高不足5％。目前国内外学者对不同纳米SiO₂、纳米CaCO₃等纳米颗粒对水泥基材料增韧机理、物理力学性能等方面开展了研究。但是相关研究工作中没有涉及本发明中使用的纳米高岭土，对于所涉及纳米材料在水泥混凝土中的最佳掺量、纳米颗粒改性水泥混凝土抗氯离子渗透性能改善情况的定量结果也尚未见到。

发明内容

本发明的目的是提供一种混凝土抗氯盐渗透剂，从而解决冰雪环境混凝土路面及桥梁结构损伤、破坏，耐久性退化的难题。

本发明所述的抗氯盐渗透剂是一种价格低廉的纳米高岭土粒子，利用该纳米高岭土粒子对普通水泥基材料进行改性处理，研制出新型耐融雪环境混凝土的配合比设计指标，并给出其制作工艺。

一种混凝土抗氯盐渗透剂，所述混凝土抗氯盐渗透剂为纳米高岭土粒子。

本发明所述混凝土抗氯盐渗透剂优选纳米高岭土粒子的平均粒径为370nm，相对密度2.58，pH值7.9。

本发明所述纳米高岭土粒子指平均粒径为200～400nm的高岭土粒子。

本发明的另一目的是提供利用混凝土抗氯盐渗透剂制备的改性水泥、水泥胶砂和混凝土。

一种改性抗氯盐水泥，由普通水泥和本发明所述混凝土抗氯盐渗透剂组成，其中，抗氯盐渗透剂的质量为普通水泥质量的1％～9％，优选为普通水泥质量的1％～5％。

一种改性抗氯盐水泥胶砂，由上述改性抗氯盐水泥和砂组成，其制备工艺步骤如下：

a.按比例称取普通水泥和纳米高岭土粒子；

b.将纳米高岭土粒子在水中高速搅拌12～16分钟；