本发明属于建筑材料
技术领域：
，具体为一种混凝土用高抗渗阻抗剂及混凝土。
背景技术：
：随着我国基础设施建设的加快，轨道交通规划里程数的日益增长；延长基础设施混凝土耐久性和安全性是当前考虑的最重要的问题之一。在地铁等轨道交通领域，在运行过程中不可避免的泄露杂散电流，将导致混凝土内部钢筋锈蚀更为严重；以及在存在腐蚀介质的条件下，也将加速离子的迁移速率，从而导致混凝土出现腐蚀现象。因此，混凝土用高抗渗阻抗剂在我国高速铁路、轨道交通等领域具有较大的市场，也决定了开发混凝土用高抗渗阻抗剂的必要性，用于保证基础设施建设工程质量和提高有效服役年限。目前提高混凝土抗渗性、电阻率的技术途径为：一是优化混凝土配合比参数，如降低混凝土的水胶比、添加矿物掺和料；二是添加聚合物或高分子等材料。第一种技术途径，是基于目前高性能混凝土制备技术，采用降低水胶比提高混凝土的密实度，掺加矿物掺和料细化混凝土孔结构来实现对混凝土电阻率的提高，但这种方法对混凝土的电阻率提高的幅度有限。第二种技术途径，是基于聚合物或高分子材料能够在水泥水化硬化基体中形成高分子膜，实现对混凝土电阻率提高，该方法使用聚合物或高分子的量较大，并且基体电阻率的提高会以牺牲混凝土的部分强度为代价。技术实现要素：本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术存在的不足，提供一种对混凝土由表及内的改性优化处理思路方案，即在混凝土表面形成有效的憎水层，优化混凝土微结构改善混凝土抗渗性，降低混凝土体积变形形成的应力集中或微裂纹，并且能固化有害腐蚀介质的离子，最终实现混凝土高抗渗高阻抗以及高耐腐蚀性的特点，保证混凝土结构的耐久性和安全性，提高其应用价值。本发明目的通过以下技术方案来实现：一种混凝土用高抗渗阻抗剂，包括以下质量份的各组分：纳米无机氧化物10～15份，纳米金属氧化物10～15份，超细偏高岭土20～35份，膨胀剂5～15份，防水剂10～30份，有机硅粉5～10份。作为本发明所述一种混凝土用高抗渗阻抗剂的一个具体实施例，所述纳米无机氧化物为纳米sio2，其粒径为20～150nm。纳米无机氧化物主要在混凝土水化过程中起到晶种的作用，使得混凝土具有更加密实和匀质的结构，而有限的纳米二氧化硅能达到较佳的效果，粒径主要看生产工艺，在纳米级均有其效应。作为本发明所述一种混凝土用高抗渗阻抗剂的一个具体实施例，所述纳米金属氧化物为纳米氧化锌或纳米氧化铁，其粒径为50～200nm。纳米金属氧化物能提供晶种作用，其巨大的表面能具有极大的活性，能在碱性环境中生产絮状物，优化孔结构，提高其密实性。作为本发明所述一种混凝土用高抗渗阻抗剂的一个具体实施例，所述超细偏高岭土为将高岭土在850～950℃的温度下，煅烧2～3h后，倒入温度为-10～0℃的na2so4溶液中水淬，并将水淬后的偏高岭土烘干并磨细过500～600目筛制备得到。采用上述方法制得的超细偏高岭土属于不定型态的二氧化硅和三氧化二铝的物质，在碱性混凝土的条件下能生产类沸石型产物，具有固化离子的作用，能有效的捕获有害腐蚀离子的侵蚀。作为本发明所述一种混凝土用高抗渗阻抗剂的一个具体实施例，所述膨胀剂为硫铝酸盐水泥与氧化钙，其质量比为2:2～3:2，硫铝酸盐水泥中氧化物含量应满足al2o3：30～40％，so3：12～20％；氧化钙中有效组分大于90％。膨胀剂主要起到补偿收缩的作用，水泥水化过程为体积收缩的过程，易形成应力集中和微裂缝，到达使其体积减少收缩或微膨胀的作用。作为本发明所述一种混凝土用高抗渗阻抗剂的一个具体实施例，所述防水剂为硅酸钠和硫酸亚铁所组成的硅酸钠类防水剂，其中硅酸钠和硫酸亚铁的质量比为90:10～99:1。防水剂主要起到提高混凝土密实度和憎水作用，降低混凝土吸水性，从而提高混凝土的阻抗性。优选硅酸钠和硫酸亚铁主要由于硅酸钠能在钙离子条件下生产水化硅酸钙，硫酸亚铁则生产絮状物细化孔结构。作为本发明所述一种混凝土用高抗渗阻抗剂的一个具体实施例，所述有机硅粉的细度应过700～1000目筛。有机硅粉进一步优选为水性有机硅粉。本发明中的有机硅粉也称憎水粉，主要指有机硅型憎水粉，其主要成分为含活性基团的有机硅烷物质(如聚硅氧烷粉末憎水剂)，可以在混凝土表面能形成一层膜，具有憎水作用。优选的水性有机硅粉易溶于水中，并且在混凝土凝结硬化过程中能在混凝土表面形成致密的憎水层，有效的隔离水分的侵入，降低了混凝土的表面吸水性。一种混凝土用高抗渗阻抗剂的制备方法，所述制备方法为将各组分在105～120℃条件下，烘干至绝干状态，并按质量份将各组分混合用800～1000r/min的剪切分散机分散5～10min，即得到混凝土用高抗渗阻抗剂。一种高抗渗高阻抗混凝土，所述混凝土包括上述所述的高抗渗阻抗剂，且其加入量为胶凝材料质量的5～8％。凝胶材料具体是指胶凝材料指水泥和粉煤灰。低于5％达不到生产性能要求，高于8％成本较高，综合考虑性能和成本，将抗渗阻抗剂的加入量设置为外掺胶凝材料质量的5％～8％。作为本发明所述一种高抗渗高阻抗混凝土的一个具体实施例，所述混凝土还包括水泥，粉煤灰，砂，碎石以及高效减水剂。进一步，所述高效减水剂为聚羧酸高效减水剂。本发明以纳米无机氧化物，纳米金属氧化物，超细偏高岭土，膨胀剂，防水剂为主要原料，利用纳米材料的小尺寸效应、表面界面效应以及量子效应等改善优化混凝土孔隙和密实度，阻断水分或离子迁移通道；超细偏高岭土不仅能在碱性环境中形成类沸石型结构的产物，提高混凝土内部密实度，更能固化迁移进的有害离子；膨胀剂主要补偿混凝土自收缩条件下体积变化造成的应力集中或内部微裂纹；硅酸钠类防水材料主要提高混凝土内部结构疏水性，提高其内部渗透性，以及形成表面憎水层，使混凝土得到第一层保护；从而综合的改善提高混凝土的抗渗性和阻抗性能。与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：1、本发明所述混凝土用高抗渗阻抗剂，具有良好的表面防水性能，并可有效改善混凝土孔结构，表现出优异的抗渗性能；同时，水化产物类沸石型结构物质具有固化腐蚀离子的作用，实现了从阻断水分子和离子迁移通道两方面，达到了混凝土抗渗高阻抗的目的。2、本发明所述混凝土用高抗渗阻抗剂在对混凝土工作性没有明显影响下前提下，对混凝土的强度、耐久性以及提高电阻率具有明显的改善效果。3、本发明提供所得混凝土用高抗渗阻抗剂掺量较低，一般控制在胶凝材料质量的5～8％，且对用水量和外加剂掺量敏感度低。4、本发明涉及的制备工艺和操作步骤简单方便，无需高温高压等设备，只需高速搅拌混合装置，适合大规模工业化生产，应用前景广阔。具体实施方式为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。以下实施例中，采用的纳米sio2其粒径为50～100nm，纳米氧化锌或纳米氧化铁其粒径为50～100nm；超细偏高岭土在950±20℃的温度下，煅烧2h后，将煅烧的高岭土倒入温度为0℃的na2so4溶液中水淬，再将水淬后的偏高岭土烘干并磨细过500目筛制备得到；膨胀剂为硫铝酸盐水泥与氧化钙，其质量比为2:2～3:2，其中硫铝酸盐水泥中氧化物含量为al2o3＝30％，so3＝15％；氧化钙中有效组分为95％；硅酸钠类防水剂为硅酸钠与硫酸亚铁的混合物，其质量比为95:5～99:1，其中硅酸钠(na2sio3·9h2o)，ar，≥98％，硫酸亚铁(feso4·7h2o)，ar，≥98％；有机硅粉(北京德瑞兴科技有限公司：憎水粉)的细度为800目。表1为各实施例高抗渗阻抗剂配方表。表1混凝土用高抗渗阻抗剂配方表/质量份按表1配比将上述原材料在105～120℃条件下，烘干至绝干状态，并按各组分比例混合用800～1000r/min的剪切分散机分散5～10min，即得到混凝土用zk1～zk10型高抗渗阻抗剂，其中zk8～zk10中组分分别缺少纳米sio2、超细偏高岭土和有机硅粉(憎水粉)。用本发明抗渗阻抗剂外掺胶凝材料质量的5％～8％，配制高抗渗高阻抗混凝土。试验所用原材料为：水泥：普通硅酸盐水泥p·o42.5r；粉煤灰：i级粉煤灰；砂：机制砂中砂；碎石：5～31.5mm碎石；高效减水剂：聚羧酸高效减水剂。按照表2配合比配制高抗渗高阻抗混凝土，其中sy8～sy11号为对比例，分别对掺量以及部分组分进行对比。表2抗渗阻抗剂掺量和混凝土配合比(kg/m3)上述表2中抗渗阻抗剂的加入量是外掺胶凝材料质量的5％～8％。所配制出的高抗渗高阻抗混凝土的28d龄期性能如表3所示。表3基准组与高抗渗高阻抗混凝土28d龄期性能编号抗压强度/mpa抗折强度/mpa抗渗等级电通量/c电阻率/mω·cm阻抗/kω·cm2jz46.34.2p1020250.2015sy148.55.0>p123002.00300sy249.76.2>p122582.50382sy349.06.3>p122682.41400sy450.66.8>p122492.62492sy551.96.8>p122003.50598sy650.85.9>p122692.69468sy751.86.0>p122852.50658sy852.16.8>p121456.00800sy948.25.3>p123891.50250sy1048.34.9>p123501.70283sy1151.26.1>p125001.03200根据表2混凝土配合比制备的混凝土其性能指标测试结果表3表明，掺抗渗阻抗剂的混凝土可以大幅度提高混凝土抗渗性和电阻率，增加其阻抗性，极大的降低了杂散电流、腐蚀介质等对混凝土结构的影响，同时对混凝土的力学性能有利。其中对比例sy8～sy11中掺量和组分对混凝土性能具有较明显的影响，掺量提高混凝土性能更优，再有纳米sio2和超细偏高岭土对强度明显的增强作用，而有机硅粉(憎水粉)对混凝土电通量、电阻率以及阻抗均有较强的改善作用；所制备的混凝土亦具有优异的耐久性能。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。当前第1页12