[发明专利]一种用于高抗渗海工混凝土的掺合料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种用于高抗渗海工混凝土的掺合料及其制备方法，将硅烷偶联剂的水溶液与粉煤灰的乙醇悬浮液混合搅拌，过滤、洗涤、干燥制得硅烷改性粉煤灰；所得硅烷改性粉煤灰加入氧化石墨烯的水分散液混合搅拌，过滤、洗涤、干燥制得氧化石墨烯/硅烷改性粉煤灰复合材料，即用于高抗渗海工混凝土的掺合料；其中所用原料按质量百分数计如下：硅烷偶联剂10‑15％、粉煤灰70‑85％、氧化石墨烯5‑10％；本发明在赋予海工混凝土高抗渗性的同时能够提升基体的致密度，改善其力学性能，显著提升海工混凝土的耐久性；另外还能够减轻市面上粉煤灰质量参差不齐引发的质量问题，实现粉煤灰在水泥基材料中的高效应用，具有较高的经济效益与环保效益。

技术领域

本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种混凝土掺合料及其制备方法。

背景技术

混凝土作为一种非均质多孔材料，其本身具有较高的渗透性，这为外界水分以及各类有害侵蚀离子提供了传输通道。依据过往工程实例，混凝土的高渗透性显著降低了建筑工程的耐久性，造成严重的安全事故与极大的经济损失。

特别地，氯离子引发的钢筋锈蚀是造成钢筋混凝土结构破坏的首要因素。因此，对于海洋工程而言，由于海水中含有大量的氯离子，制备具有高抗渗性的海工混凝土显得尤为重要。目前，提高海工混凝土抗渗性与耐久性的主要方式为表面涂覆，其中硅烷类材料表现出优异的防护性能。然而，由于海工混凝土的服役环境较为恶劣，硅烷涂覆等表面防护手段常因风浪荷载等因素而提前失效，导致海工混凝土的抗渗性与耐久性大幅降低。

相比于表面防护的方法，整体疏水混凝土更适用于提升严酷海洋环境下建筑工程的抗渗性与耐久性。目前，国内外关于整体疏水混凝土的研究依然较为缺乏，大多围绕内掺硅烷等疏水物质进行整体疏水混凝土的制备。虽然内掺硅烷对于提升海工混凝土的抗渗性具有显著的效果，但硅烷对早期水化的抑制作用不利于混凝土的力学性能与长期耐久性。因此实现海工混凝土整体疏水的同时能够满足其力学性能的需求成为亟待解决的问题，对于提高海洋工程的耐久性、降低海洋腐蚀损失具有重大而深远的意义。

发明内容

本发明的目的在于针对水分与有害离子侵蚀导致的混凝土耐久性问题，提供一种用于高抗渗海工混凝土的掺合料及其制备方法，该方法在赋予海工混凝土高抗渗性的同时能够提升基体的致密度，改善其力学性能，显著提升海工混凝土的耐久性；另外本发明还能够减轻市面上粉煤灰质量参差不齐引发的质量问题，实现粉煤灰在水泥基材料中的高效应用，具有较高的经济效益与环保效益。

为达到上述目的，采用技术方案如下：

一种用于高抗渗海工混凝土的掺合料，按以下方式制备而来：

(1)将硅烷偶联剂的水溶液与粉煤灰的乙醇悬浮液混合搅拌，过滤、洗涤、干燥制得硅烷改性粉煤灰；

(2)所得硅烷改性粉煤灰加入氧化石墨烯的水分散液混合搅拌，过滤、洗涤、干燥制得氧化石墨烯/硅烷改性粉煤灰复合材料，即用于高抗渗海工混凝土的掺合料；

其中，所用原料按质量百分数计如下：硅烷偶联剂10-15％、粉煤灰70-85％、氧化石墨烯5-10％。

按上述方案，所述硅烷偶联剂为3-氨丙基三乙氧基硅烷(KH-550)，其以Si原子为核心，由1个氨丙基与3个乙氧基所构成，外观为无色透明液体。

按上述方案，所述粉煤灰为电厂燃料燃烧所产生烟气灰分中的细微固体颗粒物，其中SiO₂质量百分含量比50wt％，Al₂O₃质量百分含量比30wt％，45μm方孔筛筛余20％。

按上述方案，所述氧化石墨烯为粉状的氧化石墨烯纳米片，其纯度99％，粒径为0.6～1.2nm，单层片径为0.5～9.5μm，可剥离率95％。

上述用于高抗渗海工混凝土的掺合料的制备方法，包括以下步骤：