[发明专利]一种应用于海砂的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，尤其涉及一种应用于海砂的氯离子固化剂及其制备方法和应用。所述固化剂原料组成包括：CaFe‑NO₃LDHs纳米片、CaFeAl‑NO₃LDHs纳米片、碱性的阴离子交换树脂、聚乙烯吡咯烷酮，CaFe‑NO₃LDHs、CaFeAl‑NO₃LDHs纳米片是具有层状结构的双金属氢氧化物；各组分比例为：CaFe‑NO₃LDHs 20‑40份，CaFeAl‑NO₃LDHs 20‑40份，碱性的阴离子交换树脂20‑30份，聚乙烯吡咯烷酮5‑10份。该氯离子固化剂为无机‑有机的复合，掺量少，对氯离子的固化效果显著，同时能显著增强水泥基材料的力学性能和防腐抗渗效果。

技术领域

本发明属于氯离子固化剂技术领域，尤其涉及一种应用于海砂的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。

随着建筑行业飞速发展，我国河砂资源逐年减少已无法满足建筑用砂的需求，同时河砂的过度开采，对生态环境也造成极大的破坏。因此，避免河砂的过度开采并积极寻找其它替代资源，是目前社会急需解决的问题。近些年我国开始使用机制砂来替代河沙，但机制砂在形状、级配及细粉等方面都与河沙有较大差异，导致其单独使用效果较差，同时由于对山石的保护力度逐渐加强，使得机制砂的产量下降，仍不能满足建筑市场的需求。海砂相比于河砂具有粒度好、泥沙含量低、价格低等特点，且我国海岸线绵延数千里，海砂总量丰富，达1.65万亿吨。

然而，海砂中氯离子含量较高，会侵蚀混凝土中的钢筋，当混凝土中的氯离子含量达到钢筋锈蚀的临界氯离子浓度时，钢筋会发生腐蚀，致使混凝土结构出现顺筋胀裂、层裂及剥落等症状，从而导致混凝土结构的破坏。因此，海砂作为建筑用砂，应用前需要进行氯离子去除处理。针对海砂中氯离子的处理，目前的措施主要有：

①海滩自然放置法，此种方法是将海砂堆积处理，一般需要两个月以上，但盐析的作用效果不明显，不能解决应急需要。

②淡水冲洗法和机械法。其原理都是让海砂中的氯离子溶解到淡水中，达到降低海砂中氯离子的含量。但我国的淡化技术薄弱，浪费大量淡水资源，且水洗方式消除氯离子效果有限，很难将氯离子清洗干净，因此很多工程都明令禁止水洗砂的应用。

③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(3CaO·Al₂O₃·CaCl₂·10H₂O)、Kuzel’s salt(3CaO·Al₂O₃·0.5CaCl₂·0.5CaSO₄·10H₂O)来达到对海砂中氯离子的吸附、固化和传输阻滞。虽然水泥熟料中的C₃A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，现有一些通过氯离子固化材料解决上述问题的技术措施，但所采用的固化材料比较昂贵，对海砂这种廉价建筑材料来说不具有推广价值。因此，需要新的氯离子固化剂对未经水洗的海砂进行直接固化，同时又不损害水泥基材料结构就显得尤为重要。

另外，专利文献CN201810376484公开了一种海砂氯离子固化材料及其使用方法，该外加剂同样具有良好的氯离子固化性，其组分是由100份水、1份聚丙烯酰胺、20-25份水溶性固型胶水和5-10份聚醋酸乙烯乳液混合而成。然而，本发明人研究发现，这种方法需先将海砂进行固化处理，步骤较为繁琐，且大量有机成分的加入会影响混凝土的力学性能和成本的增加。

发明内容