[发明专利]高抗酸雨侵蚀混凝土掺合料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于建筑材料类，具体涉及高抗酸雨侵蚀混凝土掺合料及其制备方法。

背景技术

随着现代工业的高速发展，大气污染日益加剧，酸雨已成为世界许多国家及地区中的一种普遍天气现象，从而给其所在环境下的道路、桥梁等大型混凝土结构造成严重的侵蚀破坏。因而，酸雨环境下的混凝土抗酸雨侵蚀破坏能力的高低，将直接影响所在环境下的混凝土结构服役寿命。

对于酸雨环境下的混凝土结构来说，目前提高其抗腐蚀性的举措分为3类：一是在水泥混凝土中单掺或双掺辅助胶效凝材料(如矿渣、粉煤灰、硅灰等)、优化骨料级配、降低水灰比或使用抗硫水泥来实现。这些技术手段的核心都是从改善混凝土孔结构及减小混凝土界面薄弱区入手。例如矿渣微粉，因具有二次水化作用、微集料效应和填充效应，对混凝土的密实度及界面薄弱区有较明显的改善作用，从而可在一定程度上延缓及减轻酸雨对掺矿渣混凝土的侵蚀破坏。但是，酸雨侵蚀是一类较为特殊的化学侵蚀，既有一般酸侵蚀的属性，同时又有硫酸盐侵蚀属性，在Ca(OH)₂、C-S-H凝胶和AFt等水化产物没有与侵蚀介质被“隔离”或“保护”起来，在其服役周期内仍将逐渐遭到侵蚀介质的强烈侵蚀，而上述单掺或双掺辅助胶凝材料仅只是从提高混凝土密实度及降低侵蚀对象Ca(OH)₂等含量角度考虑，显然没有达到“隔离”或“保护”作用；二是在水泥混凝土中单掺或双掺水玻璃、聚合物(如聚醋酸乙烯乳液)来实现，该技术核心主要是利用聚合物或/和水玻璃的“包裹”与“填充”作用，在水泥石内部形成具有空间网状结构的保护膜，以避免水泥水化产物与侵蚀介质直接接触，大幅度提高其抗腐蚀性。但该技术缺点也很明显，例如水玻璃或/和聚合物用量大，混凝土强度下降、收缩大等，混凝土结构服役寿命受到明显影响，且成本也较高；第三类是利用“非水泥”胶凝材料，例如水玻璃和硫磺，制备无水泥胶结料耐酸特种混凝土。但是，这种利用“非水泥”胶凝材料制备抗酸侵蚀混凝土的技术手段，显然与提高广泛使用在酸雨环境下硅酸盐水泥混凝土(水泥用作胶结料)抗酸雨侵蚀性的技术有着明显的本质区别。

因而，利用传统的技术路线配置高抗酸雨侵蚀混凝土，将无法达到国家有关部门对实际混凝土结构抗酸雨侵蚀性能设计要求的相关规定。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高抗酸雨侵蚀混凝土掺合料及其制备方法，该方法制备的混凝土掺合料使用在酸雨环境下的混凝土中，能显著提高其抗酸雨侵蚀性能，延长混凝土结构服役寿命，且价格低廉。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：高抗酸雨侵蚀混凝土掺合料，其特征在于：它主要由磨细矿渣、高钙粉煤灰、硅灰、聚合物、有机纤维和功能强化组分材料制备而成，各原料所占重量份数为：磨细矿渣：100份，高钙粉煤灰：150-300份，硅灰：10-50份，聚合物、有机纤维和功能强化组分的加入量分别为磨细矿渣、高钙粉煤灰和硅灰总质量的3-5％、0.5-2.5％和3-8％。

所述的磨细矿渣为：选用符合国家标准的市售高炉水淬磨细矿渣，将其烘干，烘干后的含水率小于2％；其玻璃体含量大于80％，最可几粒径20-30μm，勃氏比表面积380-400m²/kg。

所述的高钙粉煤灰为：选用燃煤火电厂所排放的磨细高钙灰，将其烘干，烘干后的含水率小于2％；其氧化钙含量10-20％，游离氧化钙含量小于2.5％，三氧化硫含量小于1％，最可几粒径15-20μm，勃氏比表面积400-450m²/kg。

所述的硅灰为：选用市售中密质的活性二氧化硅微粉，将其烘干，烘干后的含水率小于1％；其活性SiO₂含量大于90％，最大粒径小于1.0μm，平均粒径0.1μm，勃氏比表面积20000-25000m²/kg。

所述的功能强化组分是一种由激发剂与分散剂按质量比1∶0.02-0.08复配而成的化学外加剂，其中激发剂采用固溶比1∶3-4的碱硅酸盐溶液与碳酸钠按质量比1∶0.1-0.5或采用固溶比1∶1-2.5的碱硅酸盐溶液与氢氧化钠按质量比1∶0.05-0.1复配而成的二元体系；分散剂为一种聚羧酸盐类超分散剂，其固含量不低于30％。

所述的聚合物由两性离子型聚丙烯酰胺与磷酸三丁酯按质量比5-6∶1复配而成。

所述的有机纤维为由2-4mm长的聚丙烯纤维与5-8mm长的聚丙烯腈纤维按质量比2∶1-3混合、经改性而成的混杂纤维。

上述高抗酸雨侵蚀混凝土掺合料的制备方法，其特征在于它包括如下步骤：