[发明专利]一种提高海工混凝土抗渗性及减缓钢筋锈蚀的外加剂及其制备方法与应用

说明书

本发明涉及海工混凝土技术领域，具体涉及一种提高海工混凝土抗渗性及减缓钢筋锈蚀的外加剂及其制备方法与应用。按质量百分数计，所述外加剂的原料组成包括如下组分：强碱性阴离子交换树脂40‑60％、水溶性磷酸盐1‑5％、CaFeAl‑NO₂插层材料30‑55％、纳米材料分散剂1‑5％。本发明的外加剂既能固化氯离子，又能提升混凝土致密性，增强其抗氯离子渗透性；同时还能释放阻锈剂(NO₂^‑)阴离子，作用于钢筋的表面使其钝化，以此达到提升海工混凝土的抗渗性和减缓钢筋的锈蚀的目的。

技术领域

本发明涉及海工混凝土技术领域，具体涉及一种提高海工混凝土抗渗性及减缓钢筋锈蚀的外加剂及其制备方法与应用。

背景技术

公开该背景技术部分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。

海工混凝土虽属于高性能混凝土的一个分支，相比于普通混凝土具有较低的水化热和徐变、高的弹性模量和强度、良好的抗氯离子渗透性及高的密实度等，但其仍然是一种非均质多孔结构的脆性材料，导致内部存在较多的毛细孔、微裂纹及气泡等缺陷，是外界侵蚀性介质(海水中游离的有害离子、碳化、浪击和湿热等)侵入混凝土内部的通道；而其中的氯离子等有害离子易进入混凝土内部促使混凝土中钢筋发生电化学腐蚀破坏钢筋的结构完整性；海工混凝土中钢筋发生腐蚀后，会使钢筋的有效截面降低，导致其结构承载力减弱；此外，因钢筋表面腐蚀产物的增加，使其体积膨胀数倍，致使混凝土结构出现顺筋胀裂、层裂和剥落等现象，从而造成海工混凝土结构及性能劣化，危害工程的安全性、可靠性，并对设计使用寿命产生不利影响。

当前，提升海工混凝土抗渗性和减缓钢筋锈蚀的保护措施主要有：提高混凝土的密实度、掺加大量的钢筋阻锈剂、改变混凝土内部有害孔的亲疏水特性、改善混凝土的孔隙结构、混凝土表面防水涂层、牺牲阳极阴极保护等。例如，增强混凝土密实度常掺加纳米材料、抗渗水泥、微膨胀材料、优化颗粒级配等，此种方法有的较为复杂，有的掺量过大时会降低混凝土和易性，且会显著增加混凝土的成本。掺加的钢筋阻锈剂主要分为无机阻锈剂、有机阻锈剂和复合阻锈剂，无机阻锈剂虽能在钢筋表面形成致密的氧化膜，但当阻锈剂浓度低于成膜所需的浓度时，会加快有害离子对钢筋锈蚀，而有机阻锈剂在混凝土中分散性较差，且对钢筋的保护效果有限；而复合阻锈剂因目前国内技术不成熟，导致其应用受到限制。改变混凝土内部有害孔的亲疏水特性主要使用一些柔性抗渗剂，诸如羟丙基甲基纤维素、有机硅防水剂、苯丙乳液等，此种方法虽能提升混凝土的抗氯离子渗透性，但会减缓水泥的水化，降低其力学性能。改善混凝土的孔隙结构主要是通过掺加矿物掺合料的方法，此方法虽成本较低，但对混凝土防腐抗渗性提升效果有限。混凝土表面防水涂层主要是通过降低混凝土表面张力，形成防水薄膜而达到对试样防腐抗渗的目的，但有机涂层的抗老化和抗磨损能力较差，导致其使用寿命较低。而无机涂层与钢筋的粘结力及韧性较差，致使钢筋表面的涂层易于脱落；牺牲阳极阴极保护所需的替代钢筋成本相对较高，且需经常更换。

发明内容

本发明的目的是解决现有海工混凝土抗渗性较差及钢筋易锈蚀的问题，为此，本发明公开一种提高海工混凝土抗渗性及减缓钢筋锈蚀的外加剂及其制备方法与应用。本发明的外加剂既能固化氯离子，又能提升混凝土致密性，增强其抗氯离子渗透性；同时还能释放阻锈剂(NO₂^-)阴离子，作用于钢筋的表面使其钝化，以此达到提升海工混凝土的抗渗性和减缓钢筋锈蚀的目的。

具体地，为实现上述目的，本发明的技术方案如下所示：

在本发明的第一方面，提供了一种提高海工混凝土抗渗性及减缓钢筋锈蚀的外加剂，按质量百分数计，所述外加剂的原料组成包括如下组分：强碱性阴离子交换树脂40-60％、水溶性磷酸盐1-5％、CaFeAl-NO₂插层材料30-55％、纳米材料分散剂1-5％。