本发明属于公路桥梁混凝土技术领域，特别涉及一种改善公路低强度等级混凝土耐盐冻性能的复合防水剂。
背景技术：
严寒地区因腐蚀病害导致桥梁安全性状恶化，需进行维修改造的桥梁结构数量逐年升高，盐冻破坏是严寒地区道路桥梁混凝土结构最典型的腐蚀病害之一。混凝土盐冻破坏是指在除冰盐溶液和冻融循环的共同作用下引起的混凝土破坏，其破坏程度和速度比普通冻融要大很多倍，主要表现为初期混凝土结构表面严重剥蚀，逐步发展引起钢筋锈蚀，从而导致混凝土结构被过早破坏。
与高强混凝土相比，公路低强度等级混凝土由于水胶比较大，混凝土毛细孔隙率和可冻水量均增加，所以低强度等级混凝的抗盐冻性能很差。目前采取的解决措施主要有降低水胶比同时掺入矿物掺合料和引气剂的方法来提高混凝土的耐盐冻性能（方法1）；或在混凝土结构表面喷涂防腐涂层的方式（方法2）。然而，采用方法1对混凝土的抗盐冻性能的改善效果有限；采用方法2能够有效延缓除冰盐对混凝土结构的腐蚀，但增加了混凝土结构的材料及施工成本。
本发明研究了一种成本较低的复合防水剂用来改善公路低强度等级混凝土耐盐冻性能，对提高严寒地区高速公路混凝土桥梁耐久性、延长使用寿命具有重要的应用价值。
技术实现要素：
针对现有技术的不足，本发明采用研制了一种复合防水剂来提高公路低强度等级混凝土耐盐冻性能。为了实现上述技术目的，本发明是通过以下技术方案实现的：一种改善公路低强度等级混凝土耐盐冻性能的复合防水剂，包括硫铝酸盐水泥，其技术要点是：所述复合防水剂还包括有硬石膏组分、矿物微粉、引气组分、保水组分、憎水组分和缓凝组分，其中矿物微粉由超细粉煤灰、矿粉、粉煤灰三种矿物掺合料组成，引气组分由三萜皂苷类引气剂组成，保水组分由纤维素醚或白糊精组成，憎水组分由高效可再分散有机硅粉末（以下简称有机硅粉末）组成，缓凝组分由六偏磷酸钠组成，各组分的占比为硫铝酸盐水泥A：15～20%、硬石膏B：1～3%份、超细粉煤灰、矿粉、粉煤灰三种矿物掺合料C：70～85%，（三者比例为：1:1.2:1）、有机硅粉末成分D：1.5/‰～3.5/‰份、三萜皂苷类引气剂E：1.5/‰～2.5/‰份、纤维素醚或白糊精F：0.2/‰～1.5/‰、六偏磷酸钠G：5/‰～10/‰。
本发明所述的复合防水剂的制备方法为：按配方比例称取所需的水泥、矿物微粉、引气组分、保水组分、憎水组分、缓凝组分，进行混合拌制10分钟，使各组分均匀地混合，进行包装，即得所述的复合防水剂。
本发明的特点和有益效果是：本发明采用的原材料为常规的材料，配制成复合防水剂后价格低廉，掺入混凝土中后成本较低；本发明通过各组分的搭配，使混凝土获得较好的工作性能和力学性能的同时，使混凝土获得了优良的抗盐冻性能；本产品原材料稳定，在混凝土搅拌时加入，操作简单不增加额外的施工工序。
具体实施方式
以下结合实施例来进一步说明本发明。本复合防水剂可用于公路C20～C35混凝土，掺量为胶凝材料的8%～12%。运输到搅拌站（或施工现场）后，在混凝土搅拌时加入，采用强制搅拌机搅拌，即可得到工作性能良好，同时具有优异力学性能和耐久性能的混凝土。
本发明的技术方案为：一种改善公路低强度等级混凝土耐盐冻性能的复合防水剂，包括硫铝酸盐水泥，其中，所述复合防水剂还包括有矿物微粉、硬石膏组分、引气组分、保水组分、憎水组分和缓凝组分，其中矿物微粉由超细粉煤灰、矿粉、粉煤灰三种矿物掺合料组成，引气组分由三萜皂苷类引气剂组成，保水组分由纤维素醚或白糊精组成，憎水组分由有机硅粉末组成，缓凝组分由六偏磷酸钠组成，各组分的占比为硫铝酸盐水泥A：15～20%、硬石膏B：1～3%份、超细粉煤灰、矿粉、粉煤灰三种矿物掺合料C：70～85%，（三者比例为：1:1.2:1）、有机硅粉末成分D：1.5/‰～3.5/‰份、三萜皂苷类引气剂E：1.5/‰～2.5/‰份、纤维素醚或白糊精F：0.2/‰～1.5/‰、六偏磷酸钠G：5/‰～10/‰。
本发明的工作原理如下：复合防水剂掺入混凝土中，通过硫铝酸盐水泥、硬石膏组分、不同粒径矿物微粉可以与普通硅酸盐水化产物反应生成钙矾石、水化硅酸钙使混凝土过渡区更加密实。憎水组分可以在胶凝材料表面形成有机硅疏水膜，阻止有害介质向混凝土内部传输，提高混凝土的抗渗性能。同时矿物微粉的“微填充”和“滚珠”效应减少了混凝土的单方用水量，降低了混凝土内部毛细孔率。此外憎水、保水、缓凝组分的加入使混凝土获得优良的工作性，提高硬化混凝土的匀质性。通过优良的引气剂以及合理的掺量来改善硬化混凝土内部气泡间距系数，使混凝土获得优良的抗冻性能。各组分的合理搭配，改善了混凝土的工作性能和力学性能，综合提高了低强度等级混凝土耐盐冻性能。
实施例：本发明提供一种复合防水剂，由硫铝酸盐水泥、矿物微粉、硬石膏组分、引气组分、保水组分、憎水组分和缓凝组分，可根据工程实际和混凝土结构作用环境的要求，选择合理的组分比例，得到所需的性能产品。在具体实施过程中，可优先考虑以下方案。
实例中混凝土配合比均相同，为验证复合防水剂的普遍适用性，采用了三种不同厂家生产的普通硅酸盐水泥，复合防水剂的掺量为8～12%。
实施例1某公司生产P.O42.5R水泥1，采用的复合防水剂配合比如下：硫铝酸盐水泥15%，硬石膏1%，超细粉煤灰、矿粉、粉煤灰三种矿物掺合料合计83%，有机硅粉末2.0/‰，三萜皂苷类引气剂2.0/‰，白糊精2.0/‰，六偏磷酸钠8/‰。
实施例2某公司生产P.O42.5水泥2，硫铝酸盐水泥20%，硬石膏1.5%，超细粉煤灰、矿粉、粉煤灰三种矿物掺合料77.0%，有机硅粉末2.0/‰，三萜皂苷类引气剂2.5/‰，白糊精2.0/‰，六偏磷酸钠10/‰。
实施例3某公司生产P.O42.5水泥3，硫铝酸盐水泥15%，硬石膏1%，超细粉煤灰、矿粉、粉煤灰三种矿物掺合料83%，有机硅粉末2.5/‰，三萜皂苷类引气剂3.5/‰，纤维素醚0.2‰，六偏磷酸钠5/‰。
用实例1～3进行了工作性、力学性能、抗冻性（参照《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》GB/T50082-2009中快速法进行）、抗盐冻性能（其中抗盐冻性能测试试验方法与快速水冻相同，冻融介质选用浓度为3.0％的NaCl溶液。电通量、抗渗性、气泡间距系数的对比试验，对比结果如下：
在达到同样的工作性能前提下，掺入复合防水剂的混凝土的用水量较基准混凝土（方法1）降低8～10Kg/m3，高效减水剂掺量可以降低0.1～0.2%。混凝土的各龄期强度均较基准混凝土有所提高。实例1、2、3的混凝土56d电通量较基准混凝土降低50%，平均电通量可达652.0C。气泡间距系数可以控制在200～250μm左右。实例1、2、3的混凝土抗冻等级能达到F400。实例1、2、3的混凝土能耐300次盐冻融循环，质量损失率平均为3.9%。基准混凝土仅能耐105次盐冻循环；使用普通硅烷浸渍剂涂刷的混凝土（方法2）试件耐盐冻次数为150次，混凝土试件表面发生剥落；使用聚氨酯类涂层体系喷涂（方法2）的混凝土试件能耐盐冻300次，但材料及施工成本较高。