一种低氯离子迁移系数的水泥基材料的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种低氯离子迁移系数的水泥基材料的制备方法，包括：将水泥、硫铝酸盐水泥熟料、细集料、减水剂、保水增稠剂混合，得到干混料，加水拌和1.5

【技术实现步骤摘要】
一种低氯离子迁移系数的水泥基材料的制备方法


[0001]本专利技术属于建筑材料
，涉及一种低氯离子迁移系数的水泥基材料的制备方法。

技术介绍

[0002]水泥基材料脆性大，抗拉和抗弯能力差，一定程度上限制了其广泛应用，多数情况下需配筋强化，其中钢筋使用是最常见的一种方式，即所谓的钢筋混凝土结构 (钢混结构)。钢混结构结合了钢筋和混凝土的诸多优点，也是目前土建工程设计中应用最广泛的一种结构形式。但在长期服役过程中，钢混结构的耐久性问题仍然处于探索阶段。研究表明，引起钢混结构耐久性的因素有很多种，包括混凝土碳化、氯离子侵蚀、冻融破坏、碱
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骨料反应和硫酸盐侵蚀等。其中，氯离子侵蚀引起的钢筋锈蚀是钢混结构在海工环境或在除雪剂作用下所面临的最重要耐久性问题。
[0003]氯离子侵蚀钢筋混凝土结构可以分为两个阶段。初始阶段，氯离子通过扩散作用、毛细管作用、迁移作用、电化学迁移作用中的一种或几种方式侵入混凝土内部，到达钢筋表面并积聚到临界浓度(钢筋发生侵蚀所需要的最低氯离子浓度)所需要的时间。第二阶段为侵蚀发展阶段，主要表现在两个方面，一是锈蚀降低钢筋有效横截面积，导致结构承载力下降；二是锈蚀致使钢筋体积膨胀，导致混凝土内部产生应力，遭受破坏。全世界范围内，每年因氯离子侵蚀而导致的钢混结构破坏时有发生，需加以防治。在防治氯离子侵蚀方面，氯离子和混凝土材料之间发生化学结合或物理吸附可以有效延长氯离子侵蚀发生的初始阶段，从而起到防治侵蚀的作用，延长建筑寿命，是目前一种公认的保护混凝土内部钢筋锈蚀的有效措施。
[0004]中国专利CN201910980848.8公开了一种提高氯离子结合率的水泥基材料，该专利的原材料组分包含硅酸盐水泥、砂质高岭土、萘磺酸盐减水剂、硝酸钙、石墨烯和十二烷基磺酸钠，它指出水泥基材料通过各组分之间共同作用，增加了可结合氯离子的水泥水化产物C
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S
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H凝胶和C3AH6含量并改善其Ca/Si比，从而提高水泥基材料的氯离子结合率，其原理与本专利不同。值得指出的是，本专利技术所使用的原材料易得，价格较低，且使用硫铝酸盐水泥熟料替代部分硅酸盐水泥，也有一定的环保作用。再者，本专利技术中水泥基材料在水化初期就生成AFm，并不会影响水泥基材料后期体积稳定性。本专利技术配方中石膏含量低，不易引起水泥石硫酸盐侵蚀。
[0005]此外，在土木工程材料中，一些水泥基材料的快速凝结直接影响着建筑的施工周期，一般情况下材料凝结的越快，施工周期越短，比如，对于抹灰砂浆、保温砂浆、非膨胀型钢结构防火涂料等水泥基材料，由于其设计厚度较厚，施工后在重力作用下容易产生流挂或脱落现象，特别是喷涂施工更容易产生这种不良现象。为了避免这些不良现象，材料需要根据设计厚度分2～5遍进行涂敷，且后一遍的施工需要待前一层材料凝结硬化后才能进行，因此，凝结时间的缩短有利于缩短材料的建造周期。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的就是提供一种低氯离子迁移系数的水泥基材料的制备方法。本专利技术利用硫铝酸盐水泥熟料在无石膏或少量石膏环境下生成的单硫型水化硫铝酸钙，能够吸附或固化大量氯离子的能力，从而降低水泥基材料的氯离子扩散系数。
[0007]本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：
[0008]一种低氯离子迁移系数的水泥基材料的制备方法，包括：将水泥、硫铝酸盐水泥熟料、细集料、减水剂、保水增稠剂混合，得到干混料，加水拌和1.5
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2min后，即得到低氯离子迁移系数的水泥基材料；
[0009]其中，所述的硫铝酸盐水泥熟料中硫酸钙含量不超过1％(质量百分比)。
[0010]进一步地，所述的硫铝酸盐水泥熟料包括以下化学组分及重量百分含量：氧化钙35％
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60％、氧化铝25％
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55％，氧化硅3％
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15％、氧化铁0.1％
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3％、三氧化硫 5％
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14％；所述的硫铝酸盐水泥熟料包括以下矿物成分及重量百分含量：无水硫铝酸钙40％
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75％、硅酸二钙15％
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37％、铁铝酸四钙2％
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7％、硫酸钙0％
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1％。
[0011]进一步地，所述的水泥包括普通硅酸盐水泥或硅酸盐水泥。
[0012]进一步地，所述的普通硅酸盐水泥包括P
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O 42.5水泥、P
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O 42.5R水泥、P
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O 52.5 水泥、P
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O 52.5R水泥中的一种；所述的硅酸盐水泥包括P
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I 42.5水泥、P
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I 42.5R 水泥、P
·
I 52.5水泥、P
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I 52.5R水泥、P
·
II 42.5水泥、P
·
II 42.5R水泥、P
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II 52.5水泥、P
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II 52.5R水泥中的一种。
[0013]进一步地，所述的硫铝酸盐水泥熟料的掺量为水泥质量的5％
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20％。
[0014]进一步地，所述的细集料包括石英砂或机制砂中的一种或两种，粒径不大于 2mm，掺量为水泥质量的100
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300％。
[0015]进一步地，所述的减水剂包括聚羧酸减水剂，掺量为水泥质量的0.1
‑
0.5％。
[0016]进一步地，所述的保水增稠剂包括羟乙基甲基纤维素醚、羟丙基甲基纤维素醚、羟乙基纤维素醚中的至少一种，掺量为水泥质量的0.1
‑
0.5％。
[0017]进一步地，水灰比，即水与水泥的质量比为0.25
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0.4。
[0018]硫铝酸盐水泥(CSA)是以适量的石灰石和矾土为原料，在1300
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1350℃下煅烧而成的以无水硫铝酸钙和硅酸二钙(C2S)为主要矿物组成的熟料，掺加适量石膏共同粉磨而成的水硬性胶凝材料。相比于硅酸盐水泥，它的生产能耗更低，向空气中排放的CO2更少，有利于节能减排。而且由于的水化，使得 CSA具有凝结硬化快、早期强度高、微膨胀、低收缩、抗冻性好、抗渗性好、耐蚀性好等特点，从而适用于抢修、抢建、防渗堵漏、海工建设及修补加固等工程。在不同条件下的水化方程式见式(1)、(2)、(3)。一般情况下，如式(3) 所示，在碱性和石膏存在的环境中生成大量致密坚硬的钙矾石(AFt)，AFt 的生成一方面通过改变水泥基材料的孔隙结构降低氯离子的扩散，另一方面AFt 可以结合部分氯离子从而降低氯离子的扩散，这也是硫铝酸盐水泥相比于硅酸盐水泥能更好地阻止氯离子扩散的原因。但是，在钢混结构中大量使用纯硫铝酸盐水泥，不仅成本昂贵，还容易产生强度倒缩等一系列不稳定因素，这种方法并不值得推荐。
[0019][0020][0021][0022]其中，单硫型水化硫铝酸钙(AFm)相比本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低氯离子迁移系数的水泥基材料的制备方法，其特征在于，该方法包括：将水泥、硫铝酸盐水泥熟料、细集料、减水剂、保水增稠剂混合，得到干混料，加水拌和后，即得到低氯离子迁移系数的水泥基材料；其中所述的硫铝酸盐水泥熟料中硫酸钙质量含量不超过1％。2.根据权利要求1所述的一种低氯离子迁移系数的水泥基材料的制备方法，其特征在于，所述的硫铝酸盐水泥熟料包括以下化学组分及重量百分含量：氧化钙35％
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60％、氧化铝25％
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55％，氧化硅3％
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15％、氧化铁0.1％
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3％、三氧化硫5％
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14％；所述的硫铝酸盐水泥熟料包括以下矿物成分及重量百分含量：无水硫铝酸钙40％
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75％、硅酸二钙15％
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37％、铁铝酸四钙2％
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7％、硫酸钙0％
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1％。3.根据权利要求1所述的一种低氯离子迁移系数的水泥基材料的制备方法，其特征在于，所述的水泥包括普通硅酸盐水泥或硅酸盐水泥。4.根据权利要求3所述的一种低氯离子迁移系数的水泥基材料的制备方法，其特征在于，所述的普通硅酸盐水泥包括P
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O 42.5水泥、P
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O 42.5R水泥、P
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O 52.5水泥、P
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O 52.5R水泥中的一种；所述的硅酸盐水泥包括P
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I 42.5水泥、P
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【专利技术属性】
技术研发人员：王茹，郭川川，刘科，李磊，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：