[发明专利]一种隧道衬砌混凝土抗溶蚀外加剂、其制备方法及应用

说明书

本发明公开了一种隧道衬砌混凝土抗溶蚀外加剂及其制备方法。本发明所述抗溶蚀外加剂由以下各组分组成：10‑30%防水组分、0‑20%防水助剂、10‑30%固钙组分、0‑20%固钙助剂及30‑70%水；所述防水组分选自C12~C18的高级脂肪酸、甲基硅醇盐、甲基硅酸盐中的任意一种或几种任意混合；所述固钙组分选自六偏磷酸钠及三聚磷酸钠中的任意一种或两种的任意比例的组合。本发明所述外加剂采用防水组分和固钙组分作用于混凝土结构，通过化学反应生成防水层，阻碍水分的渗透和传输，同时固化Ca²⁺离子，通过上述物理吸附及化学结合作用，实现隧道衬砌混凝土抗溶蚀作用；所述外加剂实现水作用环境中混凝土的钙离子固化效果与长期稳定性，有效降低混凝土溶蚀程度。

技术领域

本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种隧道衬砌混凝土抗溶蚀外加剂、其制备方法及应用。

背景技术

随着我国经济社会和城镇化的快速发展，地铁、公路和铁路等交通设施也在持续快速地发展。当其在建设过程中遇到岩体、土体等障碍物时，会开凿隧道作为内部通道。我国幅员广阔、地形复杂，隧道建设分布广泛，如从广通到昆明的铁路，60％以上的里程都是隧道工程，隧道的主要施工材料之一是混凝土，其在使用过程中表现出良好的性能。

然而，在隧道建设快速发展的同时也暴露了许多问题，隧道衬砌混凝土存在很多耐久性隐患，严重影响隧道的使用寿命。其中渗漏是隧道衬砌混凝土结构最为普遍的病害之一，渗漏会使混凝土发生溶蚀破坏，这是环境水中的Ca²⁺浓度较低，混凝土内部孔溶液中Ca²⁺浓度相对较高，外界环境与混凝土孔溶液之间Ca²⁺浓度有很大差异。在浓度梯度的作用下，混凝土孔隙中的钙离子传输到环境水中，导致孔溶液中的钙离子溶出，扩散将继续并且Ca²⁺将不断流失，进而导致C-S-H凝胶溶解，混凝土碱度降低，导致材料性能下降，结构耐久性变差，俗称“白死病”。我国贵广铁路高天隧道建成后，衬砌混凝土发生渗漏水，导致混凝土溶蚀破坏。重庆轨道交通6号线部分隧道施工段收缩缝处发生渗水现象，表面附着Ca(OH)2、CaCO₃等析出物，说明混凝土已发生溶蚀破坏，并伴有碳化现象，这将严重影响混凝土的耐久性。隧道衬砌混凝土溶蚀破坏的机理、影响因素及防治措施还有待深入研究，防止造成严重的安全问题和经济损失。

目前，针对隧道衬砌混凝土溶蚀的问题主要采用的防治措施有以下几种：降低水灰比，提升混凝土密实度，但该法依赖于现场的施工情况，且降低水灰比会带来其他的问题；增加排水管，加速排出隧道渗漏水，该法施工比较复杂，成本增加，且后期需维护，同时排水会降低附近地区的水位；采用防水板，阻挡渗漏水对混凝土的溶蚀作用，该法对施工水平要求较高，且防水板如果损坏的话将失去保护效果；表面涂刷和外刷防水层，减缓渗漏水对混凝土的溶蚀作用，该法是比较被动的处理方式，堵水成效依赖施工效果。

根据上述分析，目前针对隧道衬砌混凝土溶蚀问题采用的防治措施均能一定程度上提升混凝土的抗溶蚀能力，但均存在一定的局限性，不能从根本上解决混凝土抗溶蚀问题。因此有必要研发一种可以固化混凝土中的Ca²⁺离子，从根本上提升混凝土抗溶蚀性能的外加剂。