海洋工程抗氯离子侵蚀混凝土用复合掺合料

摘要

本发明涉及一种海洋工程抗氯离子侵蚀混凝土用复合掺合料，该复合掺和料的原料易购，生产简便，成本相对较低，用于海洋高性能混凝土时，所得混凝土具有优良的抗海水氯离子渗透能力。所述复合掺合料，其质量百分比组成为，矿粉15％‑30％，钢渣粉10％‑20％，硅灰5％‑10％，天然沸石粉5％‑10％，粉煤灰漂珠5％‑10％，水泥抗渗粉4％‑6％，余量为粉煤灰。

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于海洋工程高性能混凝土的复合掺和料，属于建筑材料领域，具体地，是一种海洋工程抗氯离子侵蚀混凝土用复合掺合料。

背景技术

海洋是氯离子的主要来源，海水中通常含有3％的盐，其中主要是氯离子。以Cl^-计，海水中的含量约为19000mg/L。海风、海雾中也含有氯离子，海砂中更含有不等量的氯离子。我国的海岸线很长，大规模的基本建设多集中在沿海地区。海洋工程如岛礁码头、护坡和防护堤等由于氯离子引起的钢筋锈蚀破坏是十分突出的。混凝土中钢筋锈蚀可由两种因素诱发，一是海水中Cl^-侵蚀，二是大气中的CO₂使混凝土中性化。国内外大量工程调查和科学研究结果表明，海洋环境下导致混凝土结构中钢筋锈蚀破坏的主要因素是Cl^-进入混凝土中，并在钢筋表面集聚，促使钢筋产生电化学腐蚀，从而锈蚀钢筋膨胀使混凝土结构发生破坏。Cl^-进入混凝土中通常有两种途径：其一是“混入”，如掺用含氯离子外加剂、使用海砂、施工用水含氯离子、在含盐环境中拌制浇注混凝土等；其二是“渗入”，环境中的氯离子通过混凝土的宏观、微观缺陷渗入到混凝土中，并到达钢筋表面。“渗入”现象是综合技术的问题，与混凝土材料多孔性、密实性、工程质量，钢筋表面混凝土层厚度等多种因素有关。为了减少氯离子渗入混凝土中的速度，延长海洋工程混凝土构筑物使用寿命，目前最主要的方法是使用混凝土矿物掺和料使混凝土更致密。

优质矿物掺合料已经成为高性能混凝土必备的重要原材料。海洋工程混凝土所用的矿物掺和料主要有粉煤灰、矿粉及硅灰，而且很多重点海洋工程所用的掺和料都是粉煤灰或矿粉双掺或者粉煤灰、矿粉及硅灰三掺。复合化是矿物掺合料发展的必然趋势，是解决目前局部地区粉煤灰、矿粉、硅灰等资源供给困难，同时提升矿物掺合料利用水平的有效措施。随着海洋工程设计、施工技术的不断发展，海洋工程混凝土也面临新的要求，需要高强度、抗氯离子侵蚀、高致密性及高耐久性，这也促成了发展海洋工程混凝土复合掺和料技术的需求。复合掺合料通过复合胶凝效应、诱导激活效应、表面微晶化效应、界面耦合效应、微集料效应等，不仅可以改善混凝土的工作性能而且对提高海洋工程混凝土的耐久性都具有重要意义。掺合料的复合化，可以将工业废渣与部分资源搭配使用，通过合理的配方组成，科学的混合粉磨，既实现了有效供给，又提高了技术经济效益，对当地循环经济的发展起推动作用。

发明内容

发明目的

本发明的目的是提供一种海洋工程抗氯离子侵蚀混凝土用复合掺合料，该复合掺和料原料易购，生产简便，成本相对较低，用于海洋高性能混凝土时，所得混凝土具有优良的抗氯离子渗透能力。

发明概述

本发明提供了一种海洋工程抗氯离子侵蚀混凝土用复合掺合料，其质量百分比组成为，矿粉15％-30％，钢渣粉10％-20％，硅灰5％-10％，天然沸石粉5％-10％，粉煤灰漂珠5％-10％，水泥抗渗粉4％-6％，余量为粉煤灰。

优选的，所述复合掺合料的质量百分比组成为，矿粉20％-30％，钢渣粉15％-20％，硅灰8％-10％，天然沸石粉8％-10％，粉煤灰漂珠8％-10％，水泥抗渗粉4％-6％，余量为粉煤灰。

优选的，所述复合掺合料的比表面积为≥420m²/kg。

所述矿粉、钢渣粉、硅灰、天然沸石粉、粉煤灰漂珠、水泥抗渗粉和粉煤灰均为公知公用的产品，可市售。其中，粉煤灰漂珠为一种能浮于水面的粉煤灰空心球，呈灰白色，表面封闭而光滑，其化学成份中SiO₂约为50％-65％，Al₂O₃约为25％-35％，具有颗粒细、壁薄中空、质轻、高强度、耐磨、耐高温、保温绝缘等多种特性，比表面积为320-360m²/kg；水泥抗渗粉为经过有机硅表面处理的纳米级SiO₂白色粉体，SiO₂含量≥98％，颗粒表面呈负电性，化学活性高，具有增稠絮凝保水作用，可明显提高水泥基材料的抗渗能力。

优选的，所述矿粉为符合标准GB/T18046-2008的S95级矿粉。

优选的，所述钢渣粉为符合标准GB/T 20491-2006的S85级钢渣粉。

优选的，所述硅灰中SiO₂合量为92％(重量)以上。

优选的，所述天然沸石粉为FS-II型天然沸石粉。

优选的，所述水泥抗渗粉由河北华挺纳米科技有限公司生产，型号为HT-101。

优选的，所述粉煤灰为符合标准GB/T1596-2005的一级或二级粉煤灰。

生产所述复合掺合料，只需要把各种原材料计量后直接混合均匀，可选的，根据产品细度要求进行研磨，这里不再赘述。

针对海洋工程混凝土采用此复合掺和料，掺量为混凝土胶凝材料总重量的20％～50％，不仅可以降低水泥用量节约成本，降低混凝土水化热减少结构开裂，而且可以发挥矿物掺和料之间的互补充填效应和氯离子吸附固化效应，所得海洋工程混凝土具有优良的抗氯离子渗透能力，从而确保海洋工程混凝土结构安全服役、长期耐久。

具体实施方式

为了进一步了解本发明，下面结合实施例对本发明的优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特点和优点而不是对本发明的限制。

以下所有实施例涉及物质的厂家及型号如下所示：

矿粉：S95级，比表面积420-450m²/kg，日照京华新型建材有限公司生产。

钢渣粉，S85级，比表面积400-430m²/kg，日照京华新型建材有限公司生产。

硅灰，SiO₂合量92％以上，比表15000-20000m²/Kg，北京建研昆仑科技有限公司生产。

天然沸石粉，FS-II型，信阳中核矿业有限公司生产。

粉煤灰漂珠，比表面积320-360m²/kg，河北邢台干佳漂珠制造有限公司生产。

水泥抗渗粉，型号HT-101，主要成分为有机硅改性的纳米SiO₂，河北华挺纳米科技有限公司生产。

粉煤灰，二级灰，日照德升新型建材有限公司生产。

水泥为42.5级普通硅酸盐水泥，中联日照水泥公司生产。

河砂，为中砂，细度模数为2.6，临沂沂河产。

碎石，为5-25mm连续级配碎石，日照港湾混凝土有限公司。

PC聚羧酸缓凝高效减水剂，浓度20％，山东宏艺科技股份有限公司生产。

水：自来水或干净的河水。

实施例的重量百分比组成具体如表1。

表1

实施例1实施例2实施例3实施例4实施例5实施例6实施例7矿粉25％30％25％20％15％30％15％钢渣粉18％15％20％18％20％20％10％硅灰9％8％10％8％5％5％10％天然沸石粉9％8％5％8％10％5％10％粉煤灰漂珠9％5％8％8％10％5％10％水泥抗渗粉5％6％4％5％5％6％4％粉煤灰余量余量余量余量余量余量余量

按照表1所述重量百分比组成，准确计量后进入混料机或者球磨机混合粉磨均匀后出料，得到实施例1-7所述复合掺合料。参照建筑工业行业标准JG/T486-2015《混凝土用复合掺合料》进行检测，具体数据指标如表2。

应用实施例

混凝土抗氯离子渗透试验，按照GB/T 50082-2009《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》中快速氯离子迁移系数法(RCM法)对海工水泥混凝土的氯离子扩散系数进行测试，结果如表3所示。混凝土的电通量按照GB/T50082-2009《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》规定的方法进行，结果如表4所示。其中：

对比样为常态的C50级海洋工程高性能混凝土，配合比如下：

自来水165，水泥250，粉煤灰100，矿粉125，硅灰25，河砂720，碎石1070，PC聚羧酸外加剂(20％浓度)6.0，单位Kg/m³；

应用实施例混凝土配合比如下：

自来水165，水泥250，实施例所得复合掺和料250，河砂720，碎石1070，PC聚羧酸外加剂(20％浓度)6.0，单位Kg/m³。

从表3表4可以看出，海工复合掺和料具有较好的抗氯离子侵蚀效果，可以在海洋工程高性能混凝土中推广应用。

表2实施例1-6性能指标

表3海洋工程混凝土氯离子扩散系数

表4海洋工程混凝土的电通量