一种抗氯盐侵蚀砂浆及其制备方法与流程

本发明涉及建筑材料技术领域，尤其是涉及水泥砂浆技术领域。

背景技术：

目前几乎所有的跨海大桥，其本身的损伤劣化均是荷载与环境因素共同作用的结果，而环境因素主要包括氯盐侵蚀、硫酸盐侵蚀碳化以及冻融破坏，而氯离子的侵蚀破坏是被认为最为严重的因素之一。氯离子通过混凝土保护层到达混凝土与钢筋的界面，并逐渐积累，在适度条件下形成原电池，使钢筋发生腐蚀，铁转化成铁锈后，伴有体积的增加，其体积可增大到铁的 6 倍，致使混凝土保护层随钢筋膨胀而开裂、起鼓、剥落，钢筋完全失去保护，因此，钢筋的锈蚀速度会更快，锈蚀使钢筋断面受损，降低钢筋自身的力学性能，特别对处于高应力状态下的高强预应力钢筋，腐蚀敏感性更高，可能发生突然断裂和造成事故。

针对氯离子对钢筋的侵蚀问题，目前较常用的方法是在混凝土中掺入钢筋阻锈剂。钢筋阻锈剂是指加入混凝土中或涂刷在混凝土表面，能阻止或减缓钢筋腐蚀的化学物质。但是，钢筋阻锈剂往往组分多而复杂，多含有机化学物质，自身稳定性较差，与其它外加剂同用时，有可能相互影响，例如造成阻锈能力下降等。同时，高性能钢筋阻锈剂的作用机理主要是在钢筋表面形成一层保护膜，以阻止氯离子穿透，因此，钢筋阻锈剂在使用时必须保证其有效量与钢筋充分接触，对钢筋阻锈剂在砂浆、混凝土中的混料均匀性要求高，使用不方便。钢筋阻锈剂的大量使用也不利于环保，不当使用有可能造成水体环境的污染。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种抗氯盐侵蚀砂浆及其制备方法，该砂浆不含有机化学物质类钢筋阻锈剂，具有良好的抗氯盐侵蚀性能和耐久性，砂浆的制备和使用方法简单、方便。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种抗氯盐侵蚀砂浆，其组分按质量份数包括：水泥18.9-21份，砂子55.4-61份，水12.7-13.9份，海泡石纤维3.1-8.3份。

所述海泡石纤维的长度为1-3mm。

所述组分按质量份数还包括减水剂1-4.7份。

如前所述抗氯盐侵蚀砂浆的制备方法，按质量比称取水泥、砂子和海泡石纤维并混合搅拌一段时间，再向其中加入水，进行二次搅拌，且二次搅拌时先进行低速搅拌，再进行高速搅拌。

进一步地，向水泥、砂子和海泡石纤维的混合料中还加入减水剂，将减水剂混于所述水中，随所述水一同加入。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本发明着眼于砂浆材料及其组分配比的优化，公开了一种抗氯盐侵蚀砂浆，该砂浆成型后对氯离子的渗透具有显著的抑制作用，氯离子在其中的扩散系数显著下降，因而具有优良的抗氯盐侵蚀性能，能够降低氯盐对钢筋的侵蚀，起到良好的保护效果，克服了现有技术必须在砂浆中添加钢筋阻锈剂的缺点。

本发明抗氯盐侵蚀砂浆成型后的抗压强度和抗折强度相比于现有技术砂浆均得到明显改善，具有更好的结构强度，作为钢筋保护层不易开裂，起到更好的保护作用， 耐久性更好，使用寿命更长。

本发明抗氯盐侵蚀砂浆不含有机化学物质类钢筋阻锈剂，采用了廉价、易得的海泡石纤维，海泡石纤维是一种无机材料，与水泥有很好的亲和性，现有技术主要用于保温材料使用，有绿色矿物纤维的称号，无毒环保。

本发明砂浆的制备和使用方法与添加钢筋阻锈剂的砂浆相比，技术难度小、步骤更简单、实施更方便。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1是本发明所用海泡石纤维的SEM形貌；

图2是不同海泡石纤维含量试样的吸水性能图表；

图3是不同海泡石纤维含量试样的强度性能图表；

图4是不同海泡石纤维含量试样的氯离子扩散系数图表。

图1为海泡石纤维的SEM微观形貌，其微观形貌多为棒状和片状结构，且表面粗糙，对于增强混凝土的粘结力，提高混凝土强度具有优势。

图2为不同海泡石纤维含量试样的吸水性能，其中JZ为基准试件，不同百分数分别表示试件中海泡石纤维含量，从图中可以看出，随着吸水时间的延长，试件中的含水率越来越大，但所有海泡石纤维砂浆的吸水率均超过了基准试件，这与海泡石纤维本身对离子及水的强大吸附性能有关。一方面海泡石纤维吸水后会产生体积膨胀，会密实混凝土的结构，阻止离子相混凝土内部扩散；另一方面，海泡石纤维对离子具有吸附作用。两个方面的作用会增强混凝土抗氯离子侵蚀的能力。

具体实施方式

本发明采用采用海泡石纤维作为水泥砂浆的组分，通过组分配比的选择及制备方法的优化，来达到提高水泥砂浆耐久性和抗氯盐侵蚀能力。

抗氯盐侵蚀砂浆，其组分包括水泥，砂子，水和海泡石纤维，其配比按质量份数包括：水泥18.9-21份，砂子55.4-61份，水12.7-13.9份，海泡石纤维3.1-8.3份。

所述海泡石纤维的长度为1-3mm。

所述组分按质量份数还包括减水剂1-4.7份。减水剂作为砂浆制备常用的外加剂，用于改善砂浆中颗粒的分散性、砂浆的流动性、降低水或水泥的用量等，本领域技术人员根据需要可自行选择，不存在技术障碍。

如前所述抗氯盐侵蚀砂浆的制备方法，按质量比称取水泥、砂子和海泡石纤维并混合搅拌一段时间，再向其中加入水，进行二次搅拌，且二次搅拌时先进行低速搅拌，再进行高速搅拌。所述低速搅拌和高速搅拌相对而言，用以说明砂浆加水后的配制过程中存在搅拌速度不同的两次，且搅拌由慢变快。

加入减水剂时，将其混于所加水中，随水一同加入。

下面举例对本发明砂浆、制备方法及性能做详细说明。

实施例1-4

实施例1-4中各实施例砂浆的组分及配比（质量百分比）见下表表1，其中实施例1砂浆作为基准组。

各实施例中，水泥选用普通硅酸盐水泥，水为自来水。

实施例1-4中各实施例砂浆及其成型试件的制备,以及各试件的测试，方法如下。

1.成型工艺：按组分配比，将称取的水泥、砂子（细度模数为2.4）和海泡石纤维（长度为1-3mm）搅拌均匀放入搅拌器中，并将称取的减水剂加入到水中，待用。然后立即开动搅拌机，低速搅拌30s后，再缓慢的加入水（含减水剂），再低速（145±5R/min）搅拌30s后，再高速（280±5R/min）搅拌30s，中停90s；然后高速下继续搅拌60s。各个阶段时间误差应在±1s内。将模具固定在振实台上，把新拌好的砂浆分两次添加到模具内。装第一层时，每个槽里约放300g砂浆，打开开关振60次。再装入第二层砂浆，加入砂浆略高于模具，再振实60次，移走模套，从振实台上取下模具，并用刮尺在水平方向抹平。用纸条标明好，放在室内24小时。

2.养护：将振捣完毕的试件在室温环境下，覆盖塑料薄膜，静养24h，24h后拆模，将试件放进标准养护室，进行28天养护。

3.测试：将实施例1基准试样和其余实施例掺加不同含量海泡石纤维试样进行基本性能测试，包括抗压强度、抗折强度、抗氯盐侵蚀性能，测试结果见下表表2。

由表2可见，本发明实施例2-4砂浆的抗折强度、抗压强度均有明显改善，尤其是能改善其抗氯离子侵蚀性能，即有效降低氯离子在砂浆中的扩散系数。

作为对比，以上述实施例的同样方法、水灰比为0.67，分别制备了不同海泡石纤维含量的砂浆及其试件，其测试结果见图3和图4。

从图3中可以看出，随着海泡石纤维含量的的增加，砂浆试件的抗折强度和抗压强度均有不同程度的提高。从图4中可以看出，随着海泡石纤维含量的增加，砂浆的抗氯盐侵蚀性能显著改善，表现为氯离子在砂浆中的扩散系数显著下降，从海泡石纤维的含量5%-20%，氯离子传输系数分别较未掺加海泡石纤维的砂浆试样减小了26.9%、21.2%、21.7%和10.8%。结合图3、图4可以认为，海泡石纤维的掺入，引起特殊的结构，增强了砂浆的强度和对离子的渗透的抑制作用，增强了水泥砂浆抗氯盐的性能。

本发明在水灰比一定的情况下，对砂浆在材料及配比上进行优化，采用海泡石纤维作为原料，突破以往掺合料（粉煤灰、矿渣及硅灰等）的限制，达到提升砂浆性能的目的，提升了砂浆的力学性能，提高了砂浆的服役寿命。目前这种新型水泥基复合材料的研究在国际上，尚数空白，对于改善结构混凝土的长期服役性能具有重要的社会及经济效益。

本发明实施例强度测试方法按照国标：《水泥胶砂强度检验方法》（ISO法）GB/T17671-1999

扩散系数测试方法按照：《水运工程混凝土试验规程》JTJ-270/98，测其自由氯离子含量，并带入菲克第二定律计算所得。

以上对本发明进行了详细介绍，本发明中应用具体个例对本发明的实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明，应当指出，对于本技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可对本发明进行若干改进，这些改进也落入本发明权利要求的保护范围内。