[发明专利]一种抗氯盐腐蚀绿色混凝土及其制备方法

说明书

本发明属于建筑材料领域，涉及利用工业固体废弃物制备抗氯盐腐蚀绿色混凝土技术，其技术方案要点是：按照质量百分比由以下组分组成：20~25%粉料；25~35%细骨料；35~45%粗骨料；8~12%水；0.3~0.6%减水剂和0.6~1.5%玄武岩纤维组成，以上各组分的质量百分比之和为100%；其中：所用粉料由以下质量百分比的组分组成：矿渣50~60%，石膏15~20%，沸石粉15~25%，碳酸钠8~10%，水滑石5.0~10.0%，以上各粉料组分的质量百分比之和为100%；该混凝土充分利用工业固体废弃物，不掺加硅酸盐水泥，减轻二氧化碳排放，适于在含氯盐较高的区域应用。

技术领域

本发明属于建筑材料领域，涉及利用工业固体废弃物制备抗氯盐腐蚀绿色混凝土。

背景技术

以硅酸盐水泥为基本胶凝材料组成的混凝土，是当前土木工程领域使用量最大的人工建筑材料。经过200余年的工程实践，混凝土的生产工艺、制造设备、质量控制等体系标准非常成熟。由于混凝土在工程领域的性能稳定、成本低廉，满足人类对工程建设的需求，混凝土已经成为土木工程最重要的建筑材料之一。

然而，硅酸盐水泥本身存在固有的不足，一是能源消耗大，生产过程中所用的原料需要1450℃的高温加热，消耗大量燃料和电能；二是生产过程中煅烧石灰石（CaCO₃），产生二氧化碳（CO₂）等有害气体，严重污染环境。据计算，每生产一吨硅酸盐水泥，大约产生0.9吨二氧化碳气体。2019年中国混凝土生产量27.38亿立方米，每立方米混凝土使用水泥量平均为0.3吨，产生的二氧化碳总量大约在8.2亿吨，巨大的二氧化碳排放给地球带来严重的温室效应，对环境和生态造成严重破坏，制约人类的可持续发展。混凝土已经成为人类社会资源消耗和环境污染的大户。寻找适合的胶凝材料全部或部分替代硅酸盐水泥，从而减少硅酸盐水泥的使用量，降低环境污染和减少碳排放是本领域急需解决的问题之一。

工业固体废弃物综合利用是节能环保战略性新兴产业的重要组成部分。据统计，2019年我国大宗工业固体废弃物产生量约36.98亿吨，其中，冶金矿渣占有17.85%，工业副产品石膏占有6.11%。大量固体废弃物长期堆放形成尾矿库，不仅占有土地，废弃物中的有害物质伴随雨水和雪水渗流入地下，产生环境污染，更为严重的是尾矿库的存在对周围的人民生命财产带来严重的威胁，对社会构成不稳定因素。

氯离子是钢筋混凝土结构服役环境中最危险的腐蚀介质。混凝土中氯离子的来源，一是沿海地区的海风、海砂、海雾中都含有丰富的氯离子；二是中国北方地区，冬季下雪气候，为保障交通顺利，在路面和桥梁喷撒除冰盐，除冰盐中含有大量氯盐化合物；三是中国西北和西南地区有大量的盐湖和盐碱地，含有大量丰富的氯盐化合物。氯盐在混凝土中导致钢筋锈蚀膨胀，产生裂缝，影响建筑物的使用寿命，严重的导致工程结构开裂甚至破坏。制备抗氯盐腐蚀混凝土，有效保护结构构件，不仅提高建筑物的耐久性和安全性，而且能获得经济效益并保护生态环境。

吴中伟院士认为，绿色混凝土应该具备三个特征，一是使用工业固体废弃物，降低硅酸盐水泥用量，减少固体废弃物排放；二是绿色混凝土应该具有优良的力学性能和耐久性能；三是能够持续使用，低碳排放，寿命结束后不对环境造成破坏。

专利申请公布号CN 113045272 A《一种绿色环保混凝土及其制备方法》，公开了一种绿色环保混凝土的配比，各组分的质量份数为：胶凝材料265-285份；粗骨料900-1100份；纳米碳化硅35-35份；硼酸钾25-30份；氯化钙20-25份；水160-175份；其中的胶凝材料采用水泥100-105份、矿粉75-85份和粉煤灰90-95份。

专利申请公布号CN 112408927 A《一种化学发泡低密度碱矿渣泡沫混凝土及制备方法》，公布了一种碱矿渣泡沫混凝土及制备方法，技术方案要点是：质量百分比由以下组分组成：矿渣56-58%；水玻璃16-20%;氢氧化钠2-4%；化学发泡剂1-2%；稳泡剂0.057-0.082%；水2-18%；表面活性剂1-1.2%。