一种混凝土抗硫酸盐侵蚀添加剂及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于土木工程材料技术领域，具体涉及一种混凝土抗硫酸盐侵蚀添加剂及其制备方法。
【背景技术】
[0002]混凝土材料以其抗压强度高、耐火性好、使用灵活、施工方便等优点成为当今世界上用途最广、用量最大的建筑材料之一，发挥着其他材料无法替代的作用和功能。但是，由于混凝土本身并不完全密实，在其内部存在很多毛细孔道，当混凝土结构暴露在含有硫酸盐的环境和介质中时，便可能遭受硫酸盐侵蚀而破坏。特别是在中国西部盐渍地区和东部沿海地区，混凝土的硫酸盐侵蚀破坏最为严重和普遍，给国家经济建设造成很大的浪费，因此开展混凝土抗硫酸盐侵蚀的研究具有重要意义。
[0003]工程上比较常用而有效的抑制硫酸盐侵蚀的方法是在混凝土中添加防腐剂，目前，关于混凝土抗硫酸盐侵蚀防腐剂的研究已有一些报道。比如，专利CN102923991A公开了一种混凝土多功能防腐剂，由下列配合比混合组成:A组分:抵抗硫酸盐、碳酸盐材料30份；B组分:抵抗氯盐材料20份；C组分:抗裂防渗材料10份；D组分:抗冻材料3份；E增加强度材料10份；F组分:提高混凝土流动性材料17份；G组分:提高密实度材料10份。虽然该防腐剂基本涵盖混凝土耐久性问题的各个方面，然而，针对性不强，且其组成材料种类过多，制备过程较为繁琐。还有一些研究将粉煤灰、矿粉和硅灰等矿物掺合料可以作为混凝土抗硫酸盐侵蚀的防腐剂，然而这类防腐剂效果并不十分理想，有时甚至导致混凝土的其他性能的降低，不利于混凝土耐久性的提高。另外，还有一些将盐类和高分子聚合物类作为抗硫酸盐类侵蚀的添加剂的报道，但是这类防腐剂时效性也很短，而且容易导致新拌混凝土工作性降低，最终影响混凝土的后期强度和耐久性，甚至有可能造成环境污染。因此，急需研究一种制备工艺简单，成本较低，时效性较长，且能从根本上提高混凝土抗硫酸盐侵蚀能力的添加剂产品。
【发明内容】
[0004]发明目的:本发明的目的在于解决上述【背景技术】中提到的问题，提供一种制备工艺简单、成本较低、时效性较长的混凝土抗硫酸盐侵蚀添加剂，从根本上提高混凝土抗硫酸盐侵蚀的能力，本发明另一目的是提供该添加剂的制备方法以及应用。
[0005]技术方案:本发明提供了一种混凝土抗硫酸盐侵蚀添加剂，其中含有钡基改性膨润土、高岭土、水滑石粉和固态水玻璃。
[0006]具体的，本发明所述的添加剂，按质量百分比计，各组分含量为:钡基改性膨润土30?50%;纳米高岭土 /偏高岭土 20?40%;水滑石粉20?30%;固态水玻璃10?15%。
[0007]所述钡基改性膨润土的比表面积大于400m2/kg，其中蒙脱石含量大于80 %。钡基改性膨润土的主要成分的晶体结构特征由两层硅氧四面体夹一层铝氧八面体构成2:1型层状硅酸盐，2:1型硅酸盐层和另一层硅氧四面体夹一层钡离子构成。在水溶液中，这层钡离子可脱离出成为自由离子，脱离出的自由钡离子可与硫酸根离子结合并沉淀，起到固化硫酸根离子的作用。上述的钡基改性膨润土采用如下方法制得:将膨润土和碳酸钡焙烧，取出放在干燥箱中冷却至室温，研磨制得活化混合料粉末，加入去离子水制得浓度为10%的浆料，振荡搅拌并加入焦磷酸钾、硝酸钡和适量的稀硝酸，使浆体PH值达到7.0左右，继续振荡搅拌过滤，烘烤后研磨过200目筛，制得钡基改性膨润土。
[0008]所述的高岭土为纳米高岭土或偏高岭土，其白度大于90%，平均粒度小于Ιμπι。纳米高岭土 /偏高岭土是层状结构的阴离子性黏土，本身具有很强的吸附性，特别是对金属阳离子的吸附，因此它的加入可有效抑制混凝土中钙离子的游离，减少孔溶液中游离钙离子的浓度，减少石膏的生成，抑制硫酸盐侵蚀的发生。
[0009]所述水滑石粉白度大于90 %，平均粒度小于0.8 μ m。水滑石粉属于一种层状化合物，由于其主体层板带有正电荷，在水溶液中可吸附游离的阴离子，形成稳定的物质，它的加入可有效抑制硫酸根离子在混凝土孔溶液中的扩散和迀移。
[0010]本发明创造性的将上述原料结合，得到一种可以有效抗硫酸盐侵蚀的混凝土添加剂，同时，加入了固态水玻璃，固态水玻璃水化后可提供膨润土、纳米高岭土、偏高岭土及水滑石粉等水化所需的碱分，补偿混凝土由于添加防腐剂减少水泥用量而造成的强度损失。所述固态水玻璃的模数范围为2.5?3.5。
[0011]本发明还提供了所述混凝土抗硫酸盐侵蚀添加剂的制备方法，是将钡基改性膨润土、高岭土、水滑石粉和固态水玻璃均匀混合，再将混合物置于研磨机中研磨，至研磨粉末比表面积达到400m2/kg以上后，得到产品。所述高岭土为纳米高岭土或偏高岭土。
[0012]本发明还提供了所述混凝土抗硫酸盐侵蚀添加剂在混凝土中应用，其掺量为混凝土胶凝材料总质量的5%?15%。
[0013]有益效果:1，本发明所采用的原材料均为无机盐类矿物氧化物和氢氧化物，在混凝土中应用时，不仅能够从根本上抑制混凝土的硫酸盐侵蚀，提高混凝土抗硫酸盐侵蚀的能力，而且其自身所含矿物成分的水化可以补偿混凝土的强度损失，具有实效性长的特点。
[0014]2，本发明所采用的原材料多属于层状结构，具有很好的吸水性，在混凝土拌合时可防止混凝土的离析，浇筑养护后其能够释放所吸附的水分，改善混凝土的孔结构和密实性，减少混凝土的早期收缩和开裂，提高混凝土的耐久性。
[0015]3，本发明所采用的原材料均属自然界中广泛存在的矿物原材料，容易获得，无毒，且对环境不造成不良影响。
[0016]4，本发明的添加剂制备工艺简单，成本较低，使用本发明制备的添加剂，混凝土的抗硫酸盐侵蚀性能得到了明显提高，混凝土抗硫酸盐侵蚀系数可达0.85以上，完全满足《混凝土抗硫酸类侵蚀防腐剂》(JCT 1011-2006)中的规定和要求。
【具体实施方式】
:
[0017]以下结合【具体实施方式】对本发明做进一步的说明。
[0018]实施例1
[0019]—种混凝土抗硫酸盐侵蚀添加剂，各组分及其质量百分比如下:
[0020]钡基改性膨润土:30 %，其比表面积为430m2/kg，蒙脱石含量为87 % ;纳米高岭土/偏高岭土:40 %，其白度为92 %，平均粒度为0.5 μ m ;水滑石粉20 %，其白度为95 %，平均粒度为0.5 μ??;固态水玻璃:10%，其模数为3.0。
[0021]—种混凝土抗硫酸盐侵蚀添加剂的制备方法如下:
[0022]将钡基改性膨润土，纳米高岭土 /偏高岭土，水滑石粉及固态水玻璃按上述比例均匀混合，并混合物置于研磨机中研磨，至研磨粉末比表面积达到400m2/kg以上后装袋密封。
[0023]本实施例的性能测试按照《混凝土抗硫酸类侵蚀防腐剂》(JCT 1011-2006)中规定的要求和试验方法进行测定。其中水泥采用的是中国水泥厂生产的海螺牌P II 42.5硅酸盐水泥，砂采用的是GB/T 17671-1999规定的标准砂，试验用水为自来水。测试时，混凝土抗硫酸盐侵蚀添加剂的掺量占混凝土胶凝材料质量的10%，所采用的侵蚀溶液为5% Na2SO4溶液，其相关性能测试结果如下所示:
[0024]强压强度:7d抗压强度率99%，28d抗压强度率112% ;
[0025]抗侵蚀性:抗蚀系数0.89，膨胀系数1.17。
[0026]实施例2
[0027]—种混凝土抗硫酸盐侵蚀添加剂，各组分及其质量百分比如下:
[0028]钡基改性膨润土:40 %，其比表面积为450m2/kg，蒙脱石含量为91 % ;纳米高岭土/偏高岭土:30%，其白度为93%，平均粒度为0.7 μ m ;水滑石粉20%，其白度为92%，平均粒度为0.7 μ??;固态水玻璃10%，其模数为2.5。
[0029]—种混凝土抗硫酸盐侵蚀添加剂的制备方法如下:
[0030]将钡基改性膨润土，纳米高岭土