[发明专利]一种钢筋混凝土用氯离子固化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明属于氯离子固化剂技术领域，尤其涉及一种钢筋混凝土用氯离子固化剂及其制备方法和应用。所述固化剂为其是由CaFe‑NO₃LDHs和CaFeAl‑NO₃LDHs纳米片复配而成的具有层状结构的金属双氢氧化物，其为微纳米级颗粒状；按重量份计，所述CaFe‑NO₃LDHs为50‑80份，CaFeAl‑NO₃LDHs为20‑50份。本发明制备的氯离子固化剂不仅对水泥基材料无损害作用，而且在模拟混凝土孔隙溶液中能够稳定、高效吸附氯离子，经3.5％的氯化钠浸泡的净浆试样中氯离子的侵蚀性明显减弱，取得优异的效果，是一种高效、稳定的氯离子固化剂。

技术领域

本发明属于氯离子固化剂技术领域，尤其涉及一种钢筋混凝土用氯离子固化剂及其制备方法和应用。

背景技术

本发明背景技术中公开的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

混凝土中游离的氯离子(Cl^-)易造成钢筋混凝土结构和性能劣化，危害工程的安全性、可靠性及服役寿命。这主要表现为：当氯离子进入混凝土中会促使钢筋发生电化学腐蚀(阳极：Fe→Fe²⁺+2e^-；阴极：O₂+2H₂O+4e^-→4OH^-)。当混凝土中钢筋腐蚀起始后，一方面，钢筋腐蚀使钢筋的有效截面减小，导致钢筋混凝土结构承载力减少及钢筋握裹力下降；另一方面，因腐蚀产物的积累，钢筋表面体积膨胀3～8倍，致使混凝土结构出现顺筋胀裂、层裂及剥落等症状。目前，针对钢筋混凝土的保护措施主要有：

(1)添加粉煤灰、矿渣和富铝矿物掺合料，生成C-S-H凝胶、Friedel’s salt(C₃A·CaCl₂·10H₂O)、Kuzel’s salt(C₃A·0.5CaCl₂·0.5CaSO₄·10H₂O)来达到对Cl^-的吸附。然而，本发明人研究发现：虽然水泥熟料中的C₃A相能够和氯离子反应生成Friedel’s salt，但当富铝酸盐相含量较高时，其结晶水化产物将造成更多的多孔结构，为氯离子侵蚀提供了便利通道，这一作用甚至可抵消掉其固化氯离子的优势。另外，由于C₃A早期水化放热高，导致混凝土内部升温，这在海工混凝土结构中尤为不利。

(2)牺牲阳极阴极保护法：该方法中阴极保护法所需要的替代钢筋成本较高。

(3)环氧涂层钢筋：尽管有机涂层具有较好的防水性和韧性，但其抗老化、抗磨损能力较差，导致其使用寿命较低。另外，无机涂层与钢筋的粘结力、韧性较差，导致钢筋表面的涂层易于脱落，从而引发钢筋锈蚀。

(4)应用混凝土阻锈剂；无机阻锈剂虽能在钢筋表面形成致的氧化膜，但当阻锈剂浓度低于自身成膜所需浓度时，将会加速氯离子对钢筋的锈蚀。而有机阻锈剂在混凝土中不易分散，且对钢筋的作用效果不明显。因此，制备新型氯离子固化剂来大剂量的固化氯离子就显得尤为重要。

除此之外，专利文献CN200810030796.X公开了一种提高水泥基材料固化游离氯离子性能的外加剂及其使用方法，该外加剂具有较好的氯离子固化效果，其配方中硅铝氧化物矿物、亚硝酸盐质量比为8～9:1，混合掺入水泥材料中能够显著提高水泥基材料的氯离子固化能力，但掺量高达水泥基材料的25～35％，成本较高，且亚硝酸盐具有一定的毒性，大剂量的掺加对人体有害。