CN110482970A - 一种抗氯离子渗透的水泥砂浆及其制备方法 - Google Patents

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兰明章
王晨龙
陈智丰
崔素萍
王剑锋
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    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B28/00—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
    • C04B28/02—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing hydraulic cements other than calcium sulfates
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    • C04B2111/00—Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
    • C04B2111/20—Resistance against chemical, physical or biological attack
    • C04B2111/24—Sea water resistance

Abstract

本发明提供一种抗氯离子渗透的水泥砂浆及其制备方法，其组成为：水泥与粉煤灰组成的胶凝材料，水泥以胶凝材料的总质量计为：75％～85％；粉煤灰为：15％～25％。水性环氧树脂乳液的掺量以胶凝材料的总质量计为：1.2％～1.8％；固化剂的掺量以胶凝材料的总质量计为：0.8％～1.2％；消泡剂的掺量以胶凝材料的总质量计为：0.1％～0.3％；减水剂的掺量以胶凝材料的总质量计为：0.1％～0.25％。标准砂的用量与胶凝材料总质量的比例为：3:1；水的用量与胶凝材料总质量的比例为：2:5。本发明的砂浆具有非常好的抗氯离子渗透性能，且制备方法简单，原材料易得，可用于与海水接触、易受氯离子侵蚀的环境下。

Description

一种抗氯离子渗透的水泥砂浆及其制备方法
一、技术领域
本发明涉及一种抗氯离子渗透的水泥砂浆及其制备方法，属于建筑材料领域。
二、背景技术
水泥基材料是目前世界上最重要的建筑材料之一，水泥及各种水泥基材料也被广泛应用于房屋和道路桥梁建设、水利工程、国防等各个方面，在人类的社会生活以及经济建设中起着至关重要的作用。
目前世界上大部分海洋工程建筑，都使用的是由混凝土和钢筋所构成的钢筋混凝土结构，此类结构拥有整体性能好，造价较低，耐火，抗冻等优点。但一直以来，钢筋混凝土结构却面对着耐久性问题。
暴露在外部的混凝土长期受到海浪冲击、磨蚀，寒冷海洋区域的冻融循环，潮汐干湿冷热交替，浮冰、流沙、船舶的偶然撞击，强烈阳光紫外线照射，以及海风、气旋、含盐大气的共同耦合破坏作用，特别是恶劣海水的海水环境中各种盐类和离子的侵蚀，混凝土结构极易遭到侵蚀和破坏，使其耐久性大大降低。
大部分海水中大部分海水中大约含有3.5％的溶解的盐类，海水中含有的主要阳离子为Na+，Mg2+，Ca2+和K+，主要的阴离子有Cl-，SO4 2-，CO3 2-等，其中氯离子是海水中平均浓度最高的元素，平均浓度达到19.10g/kg，也是对钢筋混凝土侵蚀能力最强的离子。氯离子的离子半径很小，具有很强的穿透力，氯离子以毛细管渗透和浓度差扩散等方式进入混凝土孔隙，混凝土孔隙的高碱度使得钢筋被钝化成一层氧化铁膜，氯离子透过混凝土保护层被吸附在钢筋阳极区的钝化膜上，并与钝化膜中的氧化铁反应生成无保护作用的氯化铁，从而在钢筋上形成大阴极小阳极的电化腐蚀。钢筋锈蚀速度很快，锈蚀的钢筋体积膨胀，挤压破坏混凝土保护层，使得钢筋混凝土结构被破坏。
因此，目前研究的重点就在于：提高混凝土的抗氯离子渗透性能，保护钢筋不被锈蚀，进而提高结构的耐久性。
本发明的目的在于提供一种抗氯离子渗透的水泥砂浆及其制备方法，以克服现有技术问题，改善混凝土结构的耐久性。
三、发明内容
本发明提供了一种抗氯离子渗透的水泥砂浆及其制备方法，该水泥砂浆具有良好的抗氯离子渗透性能，通过快速氯离子迁移系数法(RCM法)测试得到其28天氯离子扩散系数(D)为0.350×10-12～0.730×10-12m2/s，评价其抗氯离子渗透性能水平为非常好。该水泥砂浆制备方法简单，原材料易得到且成本低，具有很好的实用价值。
本发明的技术方案如下：一种抗氯离子渗透的水泥砂浆及其制备方法，其特征在于：
水泥与粉煤灰组成胶凝材料，水泥以胶凝材料的总质量计为：75％～85％；粉煤灰以以胶凝材料的总质量计为：15％～25％。标准砂的用量与胶凝材料总质量的比例为：3:1；水的用量与胶凝材料总质量的比例为：2:5；水性环氧树脂乳液的掺量以胶凝材料的总质量计为：1.2％～1.8％；固化剂的掺量以胶凝材料的总质量计为：0.8％～1.2％；消泡剂的掺量以胶凝材料的总质量计为：0.1％～0.3％；减水剂的掺量以胶凝材料的总质量计为：0.1％～0.2％。
所述的硫铝酸盐水泥相比较普通硅酸盐水泥具有更好的抗渗性能好、抗冻耐腐蚀性能，更加适用于抗氯离子渗透的水泥砂浆的制备。
所述的消泡剂为XPC-585型消泡剂，其作用为消除水性环氧树脂乳液在制备过程中在水泥浆体中产生的气泡。
所述的水性环氧树脂乳液和固化剂均为工业市售原料。在制备过程中，将水性环氧树脂乳液和固化剂混合均匀，待水泥和标准砂搅拌完成后，加入水性环氧树脂乳液和固化剂的混合物，并与砂浆充分搅拌均匀。在水泥水化过程中，水性环氧树脂乳液形成贯穿交联水泥水化物的分子膜，充分的堵塞了离子迁移的通道，水泥硬化后，水性环氧树脂乳液形成的三维网状结构穿插于水泥水化物之中，改善了改性水泥基材料的致密性，大大降低了氯离子的渗透性。
本发明根据快速氯离子迁移系数法(RCM法)对其抗氯离子渗透性能进行评价，其参考标准如下：
具体实施方式
下面通过具体实施方式对本发明进行进一步详细说明。
下表为各实施例子中组分质量配比如下(质量单位为克)：
采用的水泥为CaO含量(质量比)为49.50％、SO3含量(质量比)为25.10％的硫铝酸盐水泥。
采用的粉煤灰的化学含量为：SiO2+Al2O3+Fe2O3含量(质量比)＝85％。
采用的消泡剂为消泡剂为XPC-585型消泡剂。
采用的减水剂为2651F型聚羧酸减水剂。
采用的制备方法为：使用行星式搅拌机。首先，将水泥、粉煤灰、消泡剂、减水剂以及水在搅拌锅中搅拌30s使其均匀，加入标准砂进一步搅拌30s，搅拌机停拌90s；此时将水性环氧树脂乳液和固化剂手动搅拌60s，使其混合均匀。然后，加入水性环氧树脂乳液和固化剂的混合物，并与砂浆再次搅拌30s，最后，搅拌机搅拌60s，搅拌均匀后即可使用。
基于以上配比，砂浆的抗氯离子渗透性能如下(基于28天砂浆为准)，氯离子扩散高度和氯离子扩散系数均采用RCM法测得：

Claims (7)

1.一种抗氯离子渗透的水泥砂浆，其特征在于：
水泥砂浆制备原料包含水泥、粉煤灰、标准砂、水、水性环氧树脂乳液、固化剂、消泡剂、减水剂；
其中：水泥与粉煤灰组成胶凝材料，水泥以胶凝材料的总质量计为：75％～85％；粉煤灰以胶凝材料的总质量计为：15％～25％；
水性环氧树脂乳液的掺量以胶凝材料的总质量计为：1.2％～1.8％；
固化剂的掺量以胶凝材料的总质量计为：0.8％～1.2％；
消泡剂的掺量以胶凝材料的总质量计为：0.1％～0.3％；
减水剂的掺量以胶凝材料的总质量计为：0.1％～0.25％；
标准砂的用量与胶凝材料总质量的比例为：3:1；
水的用量与胶凝材料总质量的比例为：2:5。
2.根据权利要求1所述的抗氯离子渗透的水泥砂浆，其特征在于：所述的水泥为CaO质量含量≤50％、SO3质量含量＞20％的硫铝酸盐水泥。
3.根据权利要求1所述的抗氯离子渗透的水泥砂浆，其特征在于：所述的粉煤灰SiO2+Al2O3+Fe2O3质量含量>80％。
4.根据权利要求1所述的抗氯离子渗透的水泥砂浆，其特征在于：所述的水性环氧树脂乳液和固化剂为工业用市售原料，制备过程中应将水性环氧树脂乳液固化剂在掺入砂浆搅拌前混合均匀。
5.根据权利要求1所述的抗氯离子渗透的水泥砂浆，其特征在于：所述的消泡剂为XPC-585型消泡剂。
6.根据权利要求1所述的抗氯离子渗透的水泥砂浆，其特征在于：所述的减水剂为2651F型聚羧酸减水剂。
7.制备如权利要求1所述的一种抗氯离子渗透的水泥砂浆的方法，其特征在于：第一步，将水泥、粉煤灰、消泡剂、减水剂以及水在搅拌锅中搅拌30～60s使其均匀，然后加入标准砂进一步搅拌30～60s后，搅拌机停拌60～90s得到；此时将水性环氧树脂乳液和固化剂手动搅拌40～60s，使其混合均匀；第二步，加入水性环氧树脂乳液和固化剂的混合物，并再次搅拌30～60s；第三步，搅拌机搅拌30～60s，搅拌均匀后即可使用。
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