[发明专利]一种改性水滑石及其制备方法和应用

说明书

本发明提供一种改性水滑石及其制备方法和应用。所述改性水滑石原料包括铝镁钡水滑石和表面改性剂，所述铝镁钡水滑石由以下质量份的原料制备：铝质材料35～70份，钡质材料15～50份，镁质材料15～50份。本发明提供的改性水滑石用于海工混凝土中，发挥“外阻内吸”作用，混凝土抗硫酸盐侵蚀和抗氯离子渗透性能显著提升，改善了混凝土的耐久性。

技术领域

本发明涉及建筑材料和化学建材技术领域，尤其涉及一种改性水滑石及其制备方法和应用。

背景技术

水是混凝土制备必不可缺的材料，水泥通过水化反应产生水化硅酸钙凝聚将混凝土的各种骨料粘结成人工石。但是外界环境中的氯离子、硫酸根离子等有害离子也会随着水分浸入到混凝土中，影响混凝土的耐久性。

目前混凝土工程建设逐渐向海洋扩展，但是海水中的氯离子和硫酸根离子会侵蚀混凝土，影响混凝土的耐久性。氯离子可破坏混凝土钢筋的钝化膜，加速钢筋的腐蚀。低浓度的氯离子与水泥水化产物多硫型水化硫铝酸钙(AFm)反应，生成库泽尔盐；高浓度的氯离子与AFm反应生成弗里德尔盐，减少了钙矾石等水化产物的产量。硫酸根离子与水化产物AFm反应生成二次钙矾石，体积增加一倍，造成膨胀破坏。硫酸根离子还可以与水化产物氢氧化钙反应，生成二次石膏，发生体积膨胀破坏。海水中同时含有氯离子和硫酸根共同作用，对混凝土的腐蚀比单独条件的腐蚀更加严重。

目前海工混凝土中常采用的方法是使用大掺量的辅助胶凝材料(粉煤灰、矿渣粉等)，通过火山灰效应，减少水泥水化反应产生的氢氧化钙，来减少二次石膏的产生，同时辅助胶凝材料的水化可以增加混凝土的后期强度，但这种方法的作用效果有限。CN201410535703.4将硫化钡或硫酸钡加入到混凝土，其与硫酸根反应生成硫酸钡来减少硫酸根的影响，但这种形式的钡盐比表面积小，吸收固化硫酸根的能力有限。

发明内容

本发明实施例提供一种改性水滑石。本发明提供的改性水滑石用于海工混凝土中，发挥“外阻内吸”作用，混凝土抗硫酸盐侵蚀和抗氯离子渗透性能显著提升，改善了混凝土的耐久性。

根据本发明，经研究发明人发现，层状结构的水滑石对氯离子、硫酸根离子等腐蚀离子具有较强的吸附能力，是良好吸附材料。因此，将钡离子引入到水滑石结构中，制备铝镁钡水滑石，可大大提高吸附结合硫酸根的能力。但是，钡离子于铝、镁离子半径比相差太大，需要优化合成方法，合成一种钡离子插层的水滑石的层状结构。而且海工混凝土还可以在混凝土表面涂刷疏水的防腐蚀涂层来减少海水中腐蚀离子的侵入，但在表面涂刷涂层增加了施工步骤，且涂层的强度和耐久性也很难保证。通过内掺疏水的水滑石材料，可在混凝土中形成疏水网络，有效阻止腐蚀离子侵入。同时，水滑石的层状结构，可以提高材料的表面粗糙度，进一步加强了改性铝镁钡水滑石的疏水能力，有限减少有害离子随水分进入到混凝土中。

本发明实施例提供一种改性水滑石，一种改性水滑石，原料包括铝镁钡水滑石和表面改性剂，所述铝镁钡水滑石由以下质量份的原料制备：

铝质材料 35～70份

钡质材料 15～50份

镁质材料 15～50份。

本发明中，铝镁钡水滑石与表面改性组分反应，得到疏水性钡离子插层水滑石；尤其是，通过调整钡质材料的用量，使得钡离子能更有效的插入到水滑石层间。

根据本发明实施例提供的改性水滑石，所述表面改性剂与所述铝镁钡水滑石的质量比为1～10：90～99。

根据本发明实施例提供的改性水滑石，所述铝质材料为硝酸铝、碳酸铝或氢氧化铝，所述镁质材料为硝酸镁、碳酸镁或氢氧化镁，所述钡质材料为硝酸钡、碳酸钡或氢氧化钡。

根据本发明实施例提供的改性水滑石，所述表面改性剂选自十六烷基三甲基溴化铵、3-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷和γ-巯丙基三乙氧基硅烷中的一种或多种。