一种提升混凝土抗碳化性能的外加剂及其应用制造技术

本发明专利技术公开一种提升混凝土抗碳化性能的外加剂及其应用，属于混凝土技术领域。包括固态组分和液态组分；固态组分由30～45％的复合抗裂剂和55～70％的CO2吸附固定剂组成，复合抗裂剂包括由铝土矿、石灰石和二水石膏经煅烧后形成的熟料A和由白云石经煅烧后形成的熟料B；CO2吸附固定剂由Mg掺杂Ca凝胶经干燥、煅烧后得到；液态组分包括糊化淀粉、高岭土、羟丙基甲基纤维素和巴氏芽孢八叠球菌。液态组分涂刷在混凝土表面，吸收CO2在混凝土表面形成CaCO3膜，作为抑制CO2进入混凝土的第一道防线；CO2吸附固定剂固化侵入混凝土中的CO2，作为第二道防线，并协同复合抗裂剂降低混凝土的开裂，在各组分的协同作用下，抑制CO2对混凝土造成碳化，提升混凝土的抗碳化性能。提升混凝土的抗碳化性能。

【技术实现步骤摘要】
一种提升混凝土抗碳化性能的外加剂及其应用


[0001]本专利技术属于混凝土
，具体涉及一种提升混凝土抗碳化性能的外加剂及其应用。

技术介绍

[0002]随着混凝土中的各种矿物掺合料种类增多，砂石骨料的品质波动，对混凝土结构的耐久性能带来不同程度的影响；在混凝土诸多耐久性问题中，碳化最为常见，这主要是因为，空气中的CO2的通过孔隙进入混凝土内，与水泥水化生成的碱性物质、以及部分未水化的组分发生反应，使得混凝土的碱度降低；当碳化深度进一步加深时，混凝土结构中的钢筋表层钝化膜赖以存在的碱性环境遭到破坏，钢筋发生锈蚀膨胀，造成混凝土结构破坏。且随着城市工业的发展，环境中的CO2浓度增加，混凝土结构的碳化风险进一步加剧，缩短了混凝土结构的服役寿命。因此提升混凝土抗碳化性能，延长混凝土结构的服役寿命和维修周期，对混凝土结构工程具有重大意义。
[0003]因此，如何提升混凝土的抗碳化能力成为亟待解决的技术问题；现有技术中提高混凝土的抗碳化能力的方法主要分两种，一是在制备混凝土的过程中添加外加剂，以提高混凝土的抗碳化能力；二是在混凝土表面涂刷具有成膜性能的涂料。如中国专利CN113896452A公开了一种提高混凝土抗碳化能力的外加剂及其制备方法和应用，按质量份数计，包括以下组分：矿物质精细粉8～12份，硅灰3～5份，偏高岭土10～15份，甲基硅酸盐3～5份，膨胀剂2～3份，超塑化剂5～8份和自愈型膨胀纤维抗裂防水剂6～12份。结果显示，该专利技术提供的外加剂可以使混凝土内部的孔隙率降低50％以上，有效的减少毛细孔及大孔的数量；制备的混凝土3天可提高70％的强度，7天达到原来28天的强度，28天可使强度提高20％左右；混凝土碳化前和碳化后能谱分析看出，即使经过碳化，混凝土中碳含量较低，说明外加剂具有很好的抗碳化能力。又如中国专利CN113979782A公开了一种混凝土表面抗碳化养护剂及其制备方法和应用，以重量份计包括以下原料：α
‑
甲基丙烯酸150～230份、硫氰酸钠190～240份、丙烯酸乳液70～90份、十二碳醇酯2～4份、纳米二氧化硅170～190份、纳米蒙脱石粉35～45份、羟丙基甲基纤维素1～3份、工业乙醇1～3份、水195～206份。将该养护剂涂刷在混凝土表面，能够快速在表面形成一薄层致密的纳米薄膜，明显降低混凝土表面的碳化深度。但是上述方法或是采用外加剂填充混凝土的内部孔隙，或是在混凝土表面生成薄膜，提高混凝土抗碳化的效果比较有限。

技术实现思路

[0004]针对以上现有技术的不足，本专利技术的目的之一是提供一种提升混凝土抗碳化性能的外加剂，可降低混凝土的开裂风险，同时对侵入混凝土的CO2进行固化，并可实现对混凝土表层裂缝的修复，从各个方面综合提高混凝土的抗碳化性能，使得C30～C60混凝土56d碳化深度≤2mm。
[0005]为实现上述目的，本专利技术的具体技术方案如下：
[0006]一种提升混凝土抗碳化性能的外加剂，包括固态组分和液态组分；所述固态组分由30～45％的复合抗裂剂和55～70％的CO2吸附固定剂组成，所述复合抗裂剂包括由铝土矿、石灰石和二水石膏经煅烧后形成的熟料A和由白云石经煅烧后形成的熟料B；所述CO2吸附固定剂由Mg掺杂Ca凝胶经干燥、煅烧后得到；所述液态组分是一种碳矿化诱导剂，包括糊化淀粉、高岭土、羟丙基甲基纤维素和巴氏芽孢八叠球菌。
[0007]本专利技术的外加剂在混凝土中的作用机理如下：固态组分中，一方面，熟料A中硫铝酸钙和熟料B中氧化镁协同作用生成膨胀性物质，可降低混凝土的早期收缩，同时在后期持续提供膨胀能，降低混凝土的开裂风险，提升混凝土的致密性。另一方面，Mg掺杂Ca凝胶经煅烧后形成的颗粒可对渗透进入混凝土内部的CO2进行吸附固化，且固化产物填充在混凝土孔隙中，可有效降低CO2在混凝土中渗透速度。在混凝土拆模后，将液态组分涂刷在混凝土表面，液态组分中的保水组分对混凝土表面进行养护，减少干缩裂缝的产生，同时巴氏芽孢八叠球菌可吸收CO2使其转变为CaCO3，对混凝土中的早期裂缝具有一定的修复作用；此外，液态组分在混凝土表面形成的CaCO3膜可有效抑制CO2侵蚀进入混凝土中，降低混凝土的碳化程度。
[0008]本专利技术的外加剂包括外掺入混凝土的固态组分和涂刷在混凝土表面的液态组分，可同时提升混凝土的致密性、对渗透入混凝土内部的CO2进行吸附固化、对混凝土表面进行养护、并在混凝土表面形成一层膜以抑制CO2侵蚀入混凝土中，在各组分的共同作用下，从各方面综合提升混凝土的抗碳化性能。
[0009]优选的，所述复合抗裂剂中熟料A与熟料B的质量比为(5～7):(2～5)。
[0010]优选的，所述熟料A由铝土矿、石灰石和二水石膏按质量比(8～15):(55～75):(20～30)混合后在1200～1450℃下煅烧0.5～1h得到；所述熟料B由白云石在600～700℃下煅烧4～h后得到。
[0011]优选的，所述Mg掺杂Ca凝胶由可溶性镁盐、可溶性钙盐和酒石酸在70～90℃下经溶胶凝胶法制备得到，所述Mg掺杂Ca凝胶的煅烧条件为：在600～700℃下煅烧2～3h。
[0012]优选的，将所述Mg掺杂Ca凝胶在梯度温度下进行干燥，然后在600～700℃下煅烧2～3h。
[0013]优选的，所述可溶性镁盐与可溶性钙盐的质量比为(7～9):(2～3)，所述酒石酸的质量为所述可溶性镁盐与可溶性钙盐总质量的0.9～1.1倍。
[0014]优选的，所述液态组分的固含量为20～30％，所述高岭土的质量为糊化淀粉的5～10％，所述羟丙基甲基纤维素的质量为糊化淀粉的0.3～0.6％；所述巴氏芽孢八叠球菌的菌液浓度OD
600
为0.8～1.2。
[0015]优选的，所述复合抗裂剂的制备方法包括以下步骤：
[0016]M1.将所述铝土矿、石灰石和二水石膏按质量比(8～15):(55～75):(20～30)进行混合，然后粉磨至粒径≤80μm，得到生料；
[0017]M2.将步骤M1得到的生料在1200～1450℃下煅烧0.5～1h，煅烧后进行淬冷，粉磨后过60μm方孔筛，得到熟料A；
[0018]M3.将所述白云石粉磨后过80μm方孔筛，然后在600～700℃下煅烧4～5h，煅烧后进行淬冷，粉磨后过45μm方孔筛，得到熟料B；
[0019]M4.将步骤M2得到的熟料A与步骤M3得到的熟料B按质量比(5～7):(2～5)混合后，
即得到所述复合抗裂剂。
[0020]复合抗裂剂的作用机理为：采用铝土矿、石灰石和二水石膏煅烧制备熟料A，熟料A中的主要成分为硫铝酸钙，随着水化进行，熟料A可密实浆体孔隙结构，使得混凝土表面结构密实，但其起到的密实作用主要发生的水化早期7d以内，后期膨胀密实作用基本停止。因此本专利技术采用白云石粉煅烧制备熟料B，与熟料A协同提供混凝土水化早期膨胀能，同时在水化后期持续提供膨胀能，密实混凝土孔隙结构，降低CO2的渗透速率。白云石煅烧温度控制在600～700℃，可使白云石本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种提升混凝土抗碳化性能的外加剂，其特征在于，包括固态组分和液态组分；所述固态组分由30～45％的复合抗裂剂和55～70％的CO2吸附固定剂组成，所述复合抗裂剂包括由铝土矿、石灰石和二水石膏经煅烧后形成的熟料A和由白云石经煅烧后形成的熟料B；所述CO2吸附固定剂由Mg掺杂Ca凝胶经干燥、煅烧后得到；所述液态组分包括糊化淀粉、高岭土、羟丙基甲基纤维素和巴氏芽孢八叠球菌。2.根据权利要求1所述的一种提升混凝土抗碳化性能的外加剂，其特征在于，所述复合抗裂剂中熟料A与熟料B的质量比为(5～7):(2～5)。3.根据权利要求1所述的一种提升混凝土抗碳化性能的外加剂，其特征在于，所述熟料A由铝土矿、石灰石和二水石膏按质量比(8～15):(55～75):(20～30)混合后在1200～1450℃下煅烧0.5～1h得到；所述熟料B由白云石在600～700℃下煅烧4～h后得到。4.根据权利要求1所述的一种提升混凝土抗碳化性能的外加剂，其特征在于，所述Mg掺杂Ca凝胶由可溶性镁盐、可溶性钙盐和酒石酸在70～90℃下经溶胶凝胶法制备得到，所述Mg掺杂Ca凝胶的煅烧条件为：在600～700℃下煅烧2～3h。5.根据权利要求4所述的一种提升混凝土抗碳化性能的外加剂，其特征在于，所述可溶性镁盐与可溶性钙盐的质量比为(7～9):(2～3)，所述酒石酸的质量为所述可溶性镁盐与可溶性钙盐总质量的0.9～1.1倍。6.根据权利要求1所述的一种提升混凝土抗碳化性能的外加剂，其特征在于，所述液态组分的固含量为20～30％，所述高岭土的质量为糊化淀粉的5～10％，所述羟丙基甲基纤维素的质量为糊化淀粉的0.3～0.6％；所述巴氏芽孢八叠球菌的菌液浓度OD
600
为0.8～1.2。7.根据权利要求1所述的一种提升混凝土抗碳化性能的外加剂，其特征在于，所述复合抗裂剂的制备方法包括以下步骤：M1.将所述铝土矿、石灰石和二水石膏按质量比(8～15):(55～75):(20～30)进行混合，然后粉磨至粒径≤80μm，得到生料；M2.将步骤M1得到的生料在1200～1450℃下煅烧0.5～1h，煅烧后进行淬冷，粉磨后过60μm方孔筛，得到熟料A；M3.将所述白云石粉磨后过80μm方孔筛，然后在600～7...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘凯，王军，王韶辉，顾瑞，万瑞，曹益红，杜亚亚，费壮，丁超，
申请(专利权)人：江苏中建商品混凝土有限公司，
类型：发明
国别省市：