一种混凝土无机粉体防腐阻锈剂的制作方法

本发明涉及混凝土外加剂，特别涉及混凝土无机粉体防腐阻锈剂。

背景技术：

1、钢筋混凝土作为建筑领域应用最广泛的建筑材料，其耐久性对建筑安全有决定性影响。其中，钢筋锈蚀问题是造成混凝土耐久性不足的重要原因之一，尤其是沿海地区和地下水受污染的地区，腐蚀性离子侵蚀加剧，给建筑结构安全带来巨大隐患。防腐阻锈剂是一种专门用于提高混凝土抗腐蚀性能、降低钢筋锈蚀风险的功能外加剂，能够有效缓解钢筋锈蚀，具有掺量低，效果显著，操作方法简单，经济性强等特点，具有广阔的应用前景。

2、防腐阻锈剂的作用机理主要包括三个方面：一是提高混凝土基体的密实度，降低有害离子的渗透性能，例如如微珠粉、硅灰等原料；二是抑制电化学反应，降低钢筋锈蚀反应速率，例如使用铬酸盐、亚硝酸盐、钼酸盐等阳离子型阻锈剂，或使用磷酸盐等阴离子型阻锈剂。单一的原材料通常很难满足gb/t 31296-2014《混凝土防腐阻锈剂》标准要求，因此通常为多种材料复合而成。

3、现有技术中，例如中国授权专利cn103962072b公开了一种化学触发微胶囊，这种胶囊的壁材为金属铝，芯材含有氯离子吸收剂(例如活性镁铝水滑石、活性氧化铝、氢氧化钙、偏铝酸钠、铝酸三钙等)和/或钢筋阻锈剂(例如亚硝酸盐、单氟磷酸钠、氢氧化锂、硝酸锂、醇胺类、脂肪酸酯防锈剂等)。

4、又例如中国授权专利cn114075051b公开了一种复合纳米粒子的钢筋阻锈剂，由阻锈组分、纳米密实组分、稳定组分及水混合而成，阻锈组分由聚天冬寒酸、阴极型腐蚀抑制剂、氨基酸组成，纳米密实组分由纳米氧化钛分散液、纳米氧化硅分散液、纳米氧化铝分散液等组成，稳定组分由山梨醇酯、单硬脂酸甘油酯、季戊四醇酯、月桂酸酯等组成。

5、又例如《钙铝水滑石在水泥基材料中的氯离子固化行为研究》(唐宁等，沈阳建筑大学学报(自然科学版)，2021年9月第37卷第5期，900-906)研究了硝酸根型钙铝水滑石(caln)的制备方法，并公开了将其掺入到水泥中具有高效、快速、稳定的氯离子交换行为与固化能力。

6、目前市场上用于钢筋混凝土防腐阻锈的产品通常存在两个问题：一是以液体为主，给产品的运输和实际施工带来较大不便，同时稳定性较差，保质期短，易出现絮凝、分层等现象；二是对混凝土施工性能影响较大，通常会造成需水量增大、减水剂用量增加或者缓凝现象。此外，有的阻锈剂通常含有有机组分，会与减水剂的组分发生不良反应，影响减水剂性能发挥。

技术实现思路

1、本发明针对目前市场上液体防腐阻锈产品存在的问题，提供了一种混凝土无机粉体防腐阻锈剂及其制备方法，具有防腐性能好、对混凝土施工性能和力学性能影响小、使用方便等优势。本混凝土无机粉体防腐阻锈剂的掺入量为胶凝材料的5wt％，最终制备的混凝土28d抗压强度比≥105％，氯离子渗透系数比≤80％，腐蚀电量比≤50％。具体通过以下技术实现。

2、一种混凝土无机粉体防腐阻锈剂，按质量份数包括无机防腐组分10-20份，改性钙铝水滑石10-20份，密实增强组分60-80份；

3、所述改性钙铝水滑石的制备方法为：将钙铝水滑石与水溶性钼酸盐按质量比1:(1.5-4)加水搅拌均匀，使用na2hpo4-nah2po4缓冲液调节ph值至5.5-6.5；然后在65-75℃条件下搅拌反应8-12h，过滤取滤渣洗涤至ph值为中性，干燥，得到所述改性钙铝水滑石。

4、优选地，所述改性钙铝水滑石的制备方法中，钙铝水滑石与钼酸铵的质量比为3:7。

5、所述改性钙铝水滑石的制备方法中，加水量为钙铝水滑石与钼酸铵总质量的40-60倍。

6、优选地，所述改性钙铝水滑石的制备方法中，搅拌反应的温度为70℃，时间为10h。

7、优选地，所述无机防腐剂为单氟磷酸钠、磷酸二氢铵、磷酸三聚氰胺中的一种。

8、优选地，所述密实增强组分是将硬石膏和粉煤灰微珠混合得到，且硬石膏的质量分数为60-80％。

9、更优选地，所述密实增强组分中硬石膏的质量分数为70％。

10、进一步优选地，硬石膏中so3质量百分数≥44％；粉煤灰微珠细度≤200μm，且sio2和al2o3的总质量占比≥70％。

11、优选地，所述密实增强剂和改性水滑石的比表面积≥350m2/kg，含水率

12、≤3.0wt％。

13、优选地，按质量份数包括无机防腐组分15份，改性钙铝水滑石15份，密实增强组分70份。

14、本发明提供的混凝土无机粉体防腐阻锈剂在制备时，将所有原料直接按比例称量好，倒入混料机中混匀即可。

15、本发明提供的混凝土无机粉体防腐阻锈剂中，钼酸盐是一种常见的混凝土阻锈剂，当单独将钼酸盐添加至混凝土中时，虽然在初期可在钢筋表面形成一层“钝化膜”，能屏蔽氯离子，阻止钢筋锈蚀；然而，随着外界氯离子向混凝土内部不断迁移，混凝土内部的氯离子含量升高，即氯离子在混凝土内部大量富集，直至氯离子浓度超过钼酸盐发挥效果的临界值时，就会使原本的“钝化膜”失效，产生局部锈蚀和加速锈蚀，造成不良后果。钼酸盐对水泥水化还具有一定抑制作用，会促进水化产物分解，造成混凝土孔隙结构和力学性能劣化。

16、钙铝水滑石是一种层状阴离子型无机材料，一般由钙、铝两种金属的氢氧化物构成，其独特的分子结构，构成水滑石层板的阳离子和层间的阴离子均可被其他离子取代。钙铝水滑石具有良好的固化氯离子能力，能够有限避免氯离子扩散造成的钢筋锈蚀。如果单独直接将钙铝水滑石添加至混凝土中，会明显吸附减水剂，对混凝土施工性能存在较大的负面影响。

17、本发明正是基于上述问题，通过改性技术将钼酸根离子插入到钙铝水滑石内部，实现两者功能叠加，既可以利用钼酸盐形成的“钝化膜”起到良好的预防效果，又可以利用钙铝水滑石良好的固化氯离子能力，降低氯离子扩散系数，避免因氯离子富集造成的“钝化膜”失效问题，从而实现良好的防腐阻锈效果。

18、更重要的是，改性钙铝水滑石的层间的钼酸根在掺入混凝土后并不会一次性全部释放并进入混凝土内部，而是通过离子交换的形式缓慢释放，可以有效避免直接掺入时对水泥水化进程和微观结构的负面影响，提高混凝土密实度和耐久性能。

19、所使用的密实增强剂能降低混凝土结构的孔隙率，提高密实度，从而降低氯离子等有害离子的扩散系数。其中，粉煤灰微珠具有良好的滚珠效应，可显著改善混凝土的流动性；活性硅铝成分产生二次火山灰反应，产生更多的水化硅酸钙，提高混凝土的密实度。目前市场上的水泥普遍存在熟料含量偏低，硫含量较低等问题，造成混凝土收缩变形大、后期强度增长不明显等问题，适量掺入硬石膏，一方面可以激发混凝土掺合料中的硅铝质矿物的水化活性，另一方面可以生成少量钙矾石，提高混凝土的密实度和力学性能。

20、与现有技术相比，本发明的有益之处在于：

21、1、本发明提供了一种混凝土无机粉体防腐阻锈剂，通过将钙铝水滑石和钼酸盐联合使用，相比于单独使用钙铝水滑石和/或钼酸铵，防腐阻锈效果更好，氯离子渗透系数比≤75％，腐蚀电量比≤45％，远高于国家标准和市场上的主流产品；

22、2、本发明的新型无机粉体防腐阻锈剂不含有机组分，可以避免对减水剂等其他有机功能外加剂性能的影响；对混凝土的施工性能和凝结时间影响小，改善混凝土的力学性能，28d抗压强度比≥110％。