[发明专利]一种高抗裂、超抗氯离子侵蚀的硅酸盐水泥基材料

说明书

本发明公开了一种高抗裂、超抗氯离子侵蚀的硅酸盐水泥基材料；主要由以下按质量分数计的组分组成：硅酸盐水泥25‑40％、矿渣粉30‑40％、低活性胶凝材料15‑25％、石膏5‑9％、纳米二氧化硅0.3‑2％、聚羧酸减水剂0.4‑1.2％、聚醚类减缩剂0.3‑1.5％、可再分散乳胶粉1‑4％、偏高岭土2‑7％、煅烧水滑石0.5‑2％。本发明的硅酸盐水泥基材料抗裂性能好、抗氯离子侵蚀能力极强，如椭圆环开裂时间大于72小时且裂纹宽度小于0.05mm、3天抗压强度大于28MPa、28天抗压强度大于60MPa、28天抗折强度大于8MPa、28天抗氯离子侵蚀系数小于0.5×10‑12m2/s、60天抗氯离子侵蚀系数小于0.35×10‑12m2/s、氯离子固化率大于60％。本发明的硅酸盐水泥基材料应用于抗氯离子性能要求高的领域。

技术领域

本发明涉及水泥基材料技术领域，尤其涉及一种高抗裂、超抗氯离子侵蚀的硅酸盐水泥基材料。

背景技术

海洋工程设计使用寿命越来越长，对水泥基材料氯离子扩散系数、抗海水侵蚀系数、氯离子固化率等抗海水侵蚀性能评价指标的要求随着提高。氯离子通过水泥基材料中的裂纹与孔隙往材料内部迁移，其中有部分氯离子被水泥基材料所固化，其余以游离氯离子形式在水泥基材料中的钢筋表面富集，达到临界浓度时即引发钢筋锈蚀、水泥基材料失效破坏。

现有方法多只通过掺入高活性辅助性胶凝材料甚至纳米颗粒降低水泥基材料孔隙率或细化孔径，从而抑制氯离子在水泥基材料内部的迁移。高活性辅助性胶凝材料的集中水化容易导致水泥基材料内部应力急剧增大而开裂，而大量研究结果表明裂纹的存在会使氯离子扩散速率提高一到两个数量级，因此提高水泥基材料抗裂能力能够减少裂纹产生，进而提高水泥基材料抗侵蚀能力。此外，提高氯离子固化能力能够延缓钢筋表面氯离子浓度达到临界值的时间，进而提高抗氯离子侵蚀能力。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点和不足，提供一种高抗裂、超抗氯离子侵蚀的硅酸盐水泥基材料。根据胶凝材料颗粒级配理论，本发明合理搭配胶凝材料的粒度与活性，使水泥基材料初始堆积密度高、水化过程缓和且持续，从而保证水泥基材料强度发展及具有良好的抗裂性能，再通过功能组分进一步提高水泥基材料的抗裂能力与稳定氯离子固化能力，最终实现水泥基材料的高抗裂、超抗氯离子侵蚀能力。

本发明利用常见胶凝材料与功能组分制备所得，其抗海水侵蚀能力评价指标远远优于现行国家标准(GB/T 31289-2014《海工硅酸盐水泥》)要求。

本发明通过下述技术方案实现：

一种高抗裂、超抗氯离子侵蚀的硅酸盐水泥基材料，主要由以下按质量分数计的组分组成：硅酸盐水泥25-40％、矿渣粉30-40％、低活性胶凝材料15-25％、石膏5-9％、纳米二氧化硅0.3-2％、聚羧酸减水剂0.4-1.2％、聚醚类减缩剂0.3-1.5％、可再分散乳胶粉1-4％、偏高岭土2-7％、煅烧水滑石0.5-2％。

依照上述组分制备的硅酸盐水泥基材料，例如椭圆环开裂时间大于72小时，且裂纹宽度小于0.05mm；3天抗压强度大于28MPa；28天抗压强度大于60MPa；28天抗折强度大于8MPa；28天抗氯离子侵蚀系数小于0.5×10^-12m²/s；60天抗氯离子侵蚀系数小于0.35×10^-12m²/s；氯离子固化率大于60％。

所述硅酸盐水泥粒径大于45μm的颗粒含量小于20％，粒径小于8μm的颗粒含量小于15％。3天抗压强度大于27MPa、28天抗压强度大于57MPa。

所述矿渣粉为粒径大于20μm的颗粒含量小于10％；粒径小于5μm的颗粒含量大于20％。3天活性指数大于95％、28天活性指数大于120％。