[发明专利]一种具有自修复功能的防腐海洋混凝土及其制备方法与应用

说明书

本发明涉及一种具有自修复功能的防腐海洋混凝土及其制备方法与应用。按重量份计，所述海洋混凝土的原料至少包括如下组分：水泥40~58份、粗骨料130~165份、细骨料75~90份、硅灰6~12份、减水剂0.5~1.2份、钢筋阻锈剂1.2~2.0份、防锈辅助剂4~8份、水25~28份。其中：所述防锈辅助剂为核壳结构，所述防锈辅助剂为核壳结构，其内核由疏水剂和赤泥混合而成，外壳为改性钢渣，该改性钢渣为经过消除游离氧化钙的多孔钢渣。本发明的这种海洋混凝土不能能够主动抵抗海水的渗透，而且在其中的钢筋表面的钝化膜遭到破坏后具有主动修复，并且提高抗腐蚀性能的能力，能够有效改善混凝土在海洋环境中的长期防护能力。

技术领域

本发明涉及海洋混凝土防腐技术领域，具体涉及一种具有自修复功能的防腐海洋混凝土及其制备方法与应用。

背景技术

公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

海洋混凝土泛指海洋工程所用的一类混凝土，由于这类混凝土需要长期面临海水的冲刷、浸泡，由于海水中含有高浓度的氯离子，除了需要安祖普通混凝土需要的强度和拌合物的和易性等性能要求之外，必须具有良好的抗渗性、抗蚀性，以防止其中的钢筋被海水锈蚀。研究显示，海洋混凝土结构遭到破坏的最主要原因是钢筋锈蚀和盐类侵蚀，导致了大量海洋混凝土失效，难以达到设计的使用寿命。目前，已经研究出了各类具有抵抗海水渗透、侵蚀的水泥基海洋混凝土，如专利文献CN108373305A、CN109180109A、CN110066575A等采用了在混凝土表面涂刷疏水性涂层的方式，专利文献CN112939534A、CN106832972A等采用了在混凝土中加入疏水剂的方式。这些方式均能够提升混凝土的耐海水侵蚀能力，改善了混凝土在海洋环境中的使用寿命。

然而，本发明人发现，在混凝土表面涂刷疏水性涂层在长时间的海水冲击、风吹日晒的作用下容易开裂、脱落，一旦出现了上述情况，混凝土的抵抗海水渗透、侵蚀的能力则被破坏。在混凝土中添加疏水剂可以建立疏水网络，使混凝土具有疏水性能，从而降低海水的渗透，但疏水剂的加入不仅会影响水泥水化的进行，进而影响混凝土的力学性能，而且一旦由于混凝土出现裂纹等导致海水渗入，很容易导致其中的钢筋被腐蚀破坏。可以看出，这类方案中的防渗功能一旦被破坏后普遍不具有自修复的能力，导致这类混凝土的短期防护能力虽然较好，但长期的防护能力较差，因此，混凝土的使用寿命普遍远低于设计的使用寿命。

发明内容

针对上述的问题，本发明的目的是提供一种具有自修复功能的防腐海洋混凝土及其制备方法与应用。本发明的这种海洋混凝土不能能够主动抵抗海水的渗透，而且在其中的钢筋表面的钝化膜遭到破坏后具有主动修复，并且提高抗腐蚀性能的能力，能够有效改善混凝土在海洋环境中的长期防护能力。为实现上述目的，具体地，本发明的技术方案如下所示：

首先，本发明提供一种具有自修复功能的防腐海洋混凝土，按重量份计，其原料至少包括如下组分：水泥40~58份、粗骨料130~165份、细骨料75~90份、硅灰6.0~12份、减水剂0.5~1.2份、钢筋阻锈剂1.2~2.0份、防锈辅助剂4.0~8.0份、水25~28份。其中：所述防锈辅助剂为核壳结构，所述防锈辅助剂为核壳结构，其内核由疏水剂和赤泥混合而成，外壳为改性钢渣，该改性钢渣为经过消除游离氧化钙且保留硅酸二钙、硅酸三钙活性成分的多孔钢渣。

进一步地，所述减水剂为减水率不小于25%的高效减水剂，可选自萘系减水剂、脂肪族减水剂、氨基磺酸盐减水剂、聚羧酸减水剂等，以保障混凝土的抗渗性能。硅灰中含有大量活性二氧化硅，填充在水泥颗粒的间隙中可以有效提高混凝土的致密性，进而提高混凝土的防渗性能。

进一步地，所述钢筋阻锈剂选自铬酸盐、亚硝酸盐、钼酸盐等中的任意一种，其能够在钢筋表面形成钝化膜，阻止水、氧气等与钢筋接触，从而防止钢筋被腐蚀。