[发明专利]一种海港混凝土抗蚀增强剂及其制备方法

说明书

本发明提供了一种海港混凝土抗蚀增强剂，按重量份数包括：密实组分25～45份，抗裂组分20～35份，抗冲磨组分4～15份，防腐阻锈组分22～35份。本发明的抗蚀增强剂同时具有密实、抗裂、抗冲磨、防腐阻锈等功能，大大提高混凝土密实度，阻止氯离子渗透；有效补偿混凝土收缩，降低混凝土裂缝的产生几率；提高混凝土的抗冲磨性能，防止海水冲蚀破坏；同时抵抗氯离子和硫酸根离子的侵蚀，真正综合性提高海工混凝土耐久性能。

技术领域

本发明属于混凝土外加剂技术领域，具体涉及一种海港混凝土抗蚀增强剂及其制备方法。

背景技术

我国沿海地区是我国人口最密集、经济最发达的区域，大量的沿海建筑为快速发展的经济和密集的人口提供了物质基础支撑。伴随海洋经济发展，其基础设施建设量越来越大。这些设施主要包括海上交通设施、海上能源设施及海边建筑三大类。

而混凝土因其原材料丰富、价格低廉、力学性能优越，再加上良好的耐久性，一直是海洋工程中用量最大、最广泛的工程材料。随着越来越多的海岸工程和离岸工程进入规划和施工，对高性能海工混凝土的需求也日益增多。美国、英国相关部门调查表明，现存75％左右的钢筋混凝土桥梁受到Cl^-的侵蚀作用，维护维修费用高达原造价的23倍。国内相关部门调查也表明，钢筋海工混凝土构筑物的使用年限仅30～40年，大大降低了工程效益，增加维护费用，直接和间接的损失触目惊心。2000年据交通部公路科研所研究报道，在南方高温地区，若不采取任何防护措施，新建的海中桥梁在3～4年后就有相当程度的钢筋锈蚀，混凝土保护层因体积应力作用而破坏。因此，海工混凝土的耐久性问题俨然已成为当今海洋工程界面临的世界性难题。

海洋环境中的盐分、气候、生物等多重复杂因素相互叠加，是公认的材料最为严酷的服役环境，对于建设海洋基础设施用的主要材料水泥混凝土而言更是如此。海水中平均含盐量为3.5％，主要是Na⁺、Mg²⁺、Cl^-、SO4^2-等。一方面，海水中的这些盐分能与水泥硬化体的主要成分发生化学反应，如Mg²⁺与水泥硬化体中的C-S-H(Ⅱ)凝胶发生反应，使其变成胶凝性较弱甚至无胶凝性的M-S-H；另一方面，海水长期浸泡造成水泥硬化体中相对易溶的组分如羟钙石Ca(OH)₂发生溶解，从而造成硬化体碱度降低和密实结构出现破坏。这些就是海洋环境对水泥混凝土的化学腐蚀。海洋环境除了对其中服役的水泥混凝土有化学腐蚀之外，还有物理腐蚀和生物腐蚀。物理腐蚀主要是动态的海水与环境共同作用对水泥混凝土造成物理性破坏，如海水及其中的泥沙等夹杂物随着海浪、潮汐长期对水泥混凝土的冲刷作用；潮汐、海浪作用下处在水位变动区及浪溅区的水泥混凝土反复经历被海水浸湿—水分蒸发干燥的过程，盐分不断浓缩析出及结晶生长造成水泥混凝土破坏；冬季海水结冰造成水泥混凝土冻融破坏等。生物腐蚀是海洋生物如贝类、藻类及微生物在水泥混凝土表面附着生活产生酸性物质，酸性物质对水泥混凝土产生腐蚀作用。海洋环境的这些腐蚀作用往往都是同时发生且相互促进，极大地加剧了对海洋环境的破坏程度，海洋工程及海边建筑都同样面临着极大的挑战。

目前，常用的提高海工混凝土耐久性的方法主要包括：(1)在混凝土中掺入一定量的矿物掺合料，来提高混凝土的密实度，从而阻挡有害物质的侵入；(2)在混凝土中掺入单一功能的阻锈剂；(3)外涂防腐涂料；(4)在混凝土中掺入具有水化热抑制型混凝土防腐阻锈剂；(5)采用抗硫酸盐水泥。然而这些措施都存在各自的局限性：(1)应用效果有限，不能阻止钢筋锈蚀和海浪冲蚀；(2)对氯盐引气的钢筋锈蚀起到抑制作用，但对混凝土本身性能无改善，也不能减缓海浪冲蚀；(3)作用时间有限，且效果受施工影响较大；(4)对大体积混凝土水化温升抑制效果明显，但对混凝土开裂影响没有具体描述，且也不能减缓海浪冲蚀；(5)原材料供应有限，且价格较贵。为了解决上述实际应用问题，开发一种具有密实、抗裂、抗冲磨、防腐阻锈等多功能的海港混凝土抗蚀增强剂显得尤为重要。