本发明涉及一种基于海水海砂生产海工高性能混凝土的抗腐蚀外加剂。
背景技术：
：21世纪是海洋世纪。我国是新兴的海洋大国，近年来海洋岛礁工程建设正面临繁重的任务，民用及军用码头、海上机场、海上风力发电站、海上灯塔及雷达站、岛礁边防工事等基础设施建设如火如荼。岛礁高性能海洋混凝土最核心的技术就是水泥基胶凝材料技术和混凝土外加剂技术。最近20年来，针对海工混凝土及其外加剂技术国内外已经有大量文献公开发表，但对于使用海砂集料、海水拌养混凝土的研究文献在中国还比较少。国家发展改革委、财政部、工业和信息化部会同科技部、中国科学院、中国工程院、国家知识产权局等部门和单位联合制定了《关键材料升级换代工程实施方案》，该方案要求到2016年，海水拌养混凝土作为重点新材料实现批量稳定生产和规模应用。方案提出支持南海岛礁建设用海水拌养型混凝土产业化，珊瑚礁、砂集料海水拌养混凝土就地取材利用率大于75％，28d抗压强度不低于50MPa，劈裂抗拉强度大于5.0MPa，海水拌养型混凝土年产能达到20万m3并在南海岛礁建设中实现示范应用。岛礁建设用海水、海砂拌养型混凝土的产业化，使得基于海水海砂拌制的海洋混凝土抗腐蚀外加剂的研制成为解决问题的关键。一旦问题得到解决，将极大地促进海洋混凝土工程的科技进步，对于中远海岛礁土木工程建设减少淡水、河砂大宗建材产品的物流运输成本，降低工程造价及巩固国防基础设施建设具有十分重要的意义。技术实现要素：发明目的本发明的目的是提供一种基于海水海砂生产海工高性能混凝土的抗腐蚀外加剂，有效提高基于海水海砂拌制的海洋高性能混凝土的抗钢筋锈蚀及抗海水侵蚀性能，提升其耐久性。发明概述本发明提供了一种基于海水海砂生产海工高性能混凝土的抗腐蚀外加剂，其质量百分比组成为：亚硝酸钙10％-20％，碳酸钠3％-5％，硫酸钠3％-5％，壳聚糖1％-5％，醇胺类化合物0.6％-1.0％，粉煤灰空心微珠20％-40％，沸石分子筛5％-10％，纳米级二氧化硅粉体3％-5％，余量为偏高岭土，所述沸石分子筛中SiO2/Al2O3的摩尔比为25-30。其中，粉煤灰空心微珠外观为灰白色或纯白色，是一种公知的无机非金属粉体材料。优选的，所述醇胺类化合物为三乙醇胺、三异丙醇胺、乙二醇单异丙醇胺的质量比为1∶(1-2)∶1的混合物。生产所述抗腐蚀外加剂，因为产品配方中主要的粉体原材料细度都很小，只需要把各种原材料计量后直接混合均匀即可，这里不再赘述。所述基于海水海砂生产海工高性能混凝土的抗腐蚀外加剂通过多种途径协同作用提升混凝土的耐久性：1)促进胶凝材料的水化，使混凝土形成致密的内部结构；2)含有钢筋阻锈成份(亚硝酸钙、壳聚糖及醇胺类化合物)，保护钢筋免受氯离子侵蚀；3)有效吸附固化游离氯离子，确保海水海砂拌制的海工钢筋混凝土结构安全耐久。所述基于海水海砂生产海工高性能混凝土的抗腐蚀外加剂掺量为胶凝材料质量的3％-8％，该海工高性能混凝土中的水溶性氯离子含量(即水溶性氯离子占混凝土的质量百分比，以下简称″Cl-/砼″)在7天、28天至90天内含量逐渐降低，并在90天以后龄期内长期稳定，可控制该海工混凝土拌合物中水溶性氯离子占胶凝材料的质量百分比(以下简称″Cl-/胶″)在0.1％以下，从而确保海洋钢筋混凝土结构安全并耐久。具体实施方式以下所有实施例涉及物质的厂家及型号如下所示：亚硝酸钙，工业级，山东鲁光化工厂生产；碳酸钠，工业级，山东海化股份有限公司纯碱厂生产；硫酸钠，工业级，淄博华言化工有限公司生产；壳聚糖，工业级，山东莱州市海力生物制品有限公司生产；三乙醇胺，85％浓度，山东宏艺科技股份有限公司生产；三异丙醇胺，85％浓度，南京红宝丽股份有限公司生产；乙二醇单异丙醇胺，85％浓度，南京荣丰环保科技有限公司生产；粉煤灰空心微珠，河北邢台市汇昌漂珠厂生产；沸石分子筛(摩尔比5iO2/Al2O3＝25)，湖北申昙环保新材料有限公司生产的HZSM-5型号分子筛，比表面积大于350m2/Kg；纳米SiO2粉体，HT-98，纳米级，河北华挺纳米科技有限公司生产。偏高岭土，KAOPOZZTM系列，K1300，活性系数120％，活性系数按照GB/T18736-2002《高强高性能混凝土用矿物外加剂》检测，湖南超牌科技有限公司生产。实施例1-6的质量百分比组成具体如表1，所得抗腐蚀外加剂的编号顺序为：F1、F2、F3、F4、F5、F6。其中：表1中的醇胺是三乙醇胺∶三异丙醇胺∶乙二醇单异丙醇胺＝1∶1.5∶1的混合物。表1实施例1实施例2实施例3实施例4实施例5实施例6亚硝酸钙15％10％12％16％18％20％碳酸钠4％3％5％3％4％5％硫酸钠3％5％3％5％4％5％壳聚糖5％4％3％2％1％4％醇胺0.8％0.6％0.7％0.9％1.0％0.8％粉煤灰空心微珠20％40％30％40％35％40％沸石分子筛10％7％8％5％6％10％纳米SiO25％3％5％5％4％3％偏高岭土余量余量余量余量余量余量性能测试以下性能测试采用的原材料如下：日照地区的黄海海水，测得氯离子含量1.46％；表干海砂氯离子含量0.089％，产自日照市黄海海砂；试验用P.O42.5水泥，其氯离子含量为0.036％，山东沂州水泥集团生产；粉煤灰，一级灰，国家电网费县发电有限公司；矿渣微粉，S95级，临沂沂德矿渣微粉有限公司生产；淡砂，临沂沂河产，中砂，细度模数2.6；碎石，5-25mm连续级配；PC保坍型聚羧酸减水剂，20％浓度，山东宏艺科技股份有限公司生产。依据GB/T50082-2009《普通混凝土长期性能和耐久性试验方法》、CECS207：2006《高性能混凝土应用技术规程》、GB/T50081-2002《普通商品混凝土力学性能试验方法》等标准设计出C50等级海洋高性能混凝土配合比(单位：Kg/m3)：水＝155，水泥＝270，粉煤灰＝100，矿渣微粉＝120，砂＝720，碎石＝1080；通过调整缓凝高效减水剂PC的掺量，使海工高性能混凝土出料坍落度在180-220mm，然后标准养护条件下成型测试混凝土各龄期抗压强度(依据GB/T50081-2002《普通混凝土力学性能试验方法》)，并根据JTJ270-98《水运工程混凝土试验规程》，按照硝酸银滴定法测试、计算得到各对应龄期的氯离子含量Cl-/砼以及Cl-/胶。混凝土各龄期抗压强度与其中的氯离子含量数据见表2，其中序号2-8组的抗腐蚀外加剂掺量均为胶凝材料质量的5％。淡水淡砂配制的海工高性能混凝土抗压强度及其中的氯离子含量数据见表3。当然，如果是无筋海工高性能混凝土，如机场上层道面、岛礁无筋路面及海上房屋地坪混凝土等，也无需添加钢筋阻锈剂或者海工抗腐蚀外加剂，使用海水海砂拌制这类无筋混凝土只需要按照常规混凝土进行配合比设计与施工，基本上可以满足工程建设的需要，也会节省大笔物资物流费用与采购资金。表3当前第1页1 2 3