本發(fā)明涉及建筑材料，尤其涉及一種高效氯離子阻遷輔助膠凝材料及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、在建筑領(lǐng)域，氯鹽引起的鋼筋銹蝕是混凝土結(jié)構(gòu)長期耐久性劣化的主要原因之一，氯鹽中的氯離子分為自由氯離子和結(jié)合氯離子兩部分，結(jié)合氯離子為孔結(jié)構(gòu)表面物理吸附和化學(xué)結(jié)合的氯離子，對混凝土結(jié)構(gòu)不會產(chǎn)生危害；自由氯離子由于離子半徑小，穿透能力強(qiáng)，可以穿過混凝土保護(hù)層并在鋼筋表面附近積聚，與鋼筋產(chǎn)生離子的去極化作用和導(dǎo)電作用破壞鋼筋表面鈍化膜，進(jìn)而發(fā)生鋼筋的脫鈍，導(dǎo)致混凝土保護(hù)層開裂和剝落，進(jìn)而影響混凝土結(jié)構(gòu)的長期服役壽命。水泥基材料的阻遷是指，由于自由氯離子在混凝土中的遷移過程主要以濃度梯度為動力，依賴于液態(tài)相作為遷移介質(zhì)，而水泥中液相的分布方式取決于水泥基材料的孔隙分布結(jié)構(gòu)，因此，細(xì)化水泥基材料的孔隙分布，增加材料體系的密實(shí)度，切斷氯離子遷移通道，阻止自由氯離子通過孔溶液到達(dá)鋼筋表面，可以防止氯離子對鋼筋的銹蝕作用，提升水泥基材料的氯離子阻遷能力。

2、目前，有研究表明，在水泥基材料添加化學(xué)外加劑、礦物摻合料和納米材料均可細(xì)化水泥基材料的孔隙結(jié)構(gòu)，提升自由氯離子的阻遷能力，降低自由氯離子含量，阻止氯離子遷移，進(jìn)而提升鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的服役壽命。然而，化學(xué)外加劑通過在鋼筋表面形成保護(hù)膜防止氯離子接觸鋼筋，但無法充分保護(hù)，在鈍化膜薄弱區(qū)域鋼筋仍有被腐蝕的風(fēng)險；混凝土中直接摻入礦物摻合料對混凝土的早期強(qiáng)度有一定影響。同時現(xiàn)有研究往往集中于單一因素對水泥基材料氯離子阻遷性能的影響，對多因素協(xié)同影響水泥基材料氯離子阻遷性能的研究目前較少。

3、中國專利cn109485296b《一種溶脹阻遷型微膠囊氯離子固化劑及其制備方法和應(yīng)用》中采用納米二氧化硅和硬脂酸作為囊壁材質(zhì)，對氯離子阻遷物質(zhì)海藻酸鈉和過燒石灰粉末進(jìn)行包覆，可提高混凝土對自由氯離子的抗遷移能力。然而上述微膠囊的制備工藝復(fù)雜，成本高，可能影響水泥水化，同時，微裂紋觸發(fā)導(dǎo)致微膠囊力學(xué)觸發(fā)效率不足，因此，迫切需要開發(fā)廉價、高效、環(huán)保的氯離子高效阻遷材料。

4、工業(yè)經(jīng)濟(jì)快速增長的同時伴隨著大量固體廢物的產(chǎn)生，考慮利用大宗固廢制備膠凝材料有利于實(shí)現(xiàn)工業(yè)固體廢棄物的資源化和二次化利用，減少工業(yè)固體廢棄物對環(huán)境的污染，對解決可持續(xù)發(fā)展問題至關(guān)重要。

5、因而，用工業(yè)固體廢棄物制備一種高效氯離子阻遷輔助膠凝材料，對提升水泥基材料的氯離子阻遷性能，降低水泥的用量，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排、低碳環(huán)保的現(xiàn)代工業(yè)化要求具有重要意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、鑒于現(xiàn)有氯離子阻遷輔助膠凝材料存在制備工藝復(fù)雜，成本高，可能影響水泥水化且效率不足的問題，本發(fā)明提供一種高效氯離子阻遷輔助膠凝材料及其制備方法和應(yīng)用，將粉煤灰、礦渣、脫硫石膏、廢玻璃粉等固廢進(jìn)行規(guī)?；茫c偏高嶺土、c-s-h納米晶核早強(qiáng)劑復(fù)配制得高效氯離子阻遷輔助膠凝材料，可有效提高水泥混凝土抵抗外界環(huán)境中氯離子侵蝕的能力，制備工藝簡單，無需蒸養(yǎng)，低碳環(huán)保。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是：

3、一種高效氯離子阻遷輔助膠凝材料，以重量分?jǐn)?shù)計，包括以下組分：粉煤灰10-100份，礦渣10-100份，偏高嶺土10-20份，活化脫硫石膏2-8份，c-s-h納米晶核早強(qiáng)劑1-5份，廢玻璃粉5-10份。

4、進(jìn)一步的，所述活化脫硫石膏通過以下方法制備得到：

5、將脫硫石膏在750℃下保溫3h，冷卻后球磨30min，即得所述活化脫硫石膏；所述活化脫硫石膏的caso4含量大于92％，比表面積≥400m2/kg。

6、進(jìn)一步的，所述粉煤灰為f類粉煤灰，45μm方孔篩篩余小于20％。

7、進(jìn)一步的，所述礦渣為s95級礦渣，比表面積≥450m2/kg。

8、進(jìn)一步的，所述偏高嶺土的比表面積≥500m2/kg。

9、進(jìn)一步的，所述c-s-h納米晶核早強(qiáng)劑為固體粉末，鈣硅比為1.0-1.5，平均粒徑為100-200nm。

10、進(jìn)一步的，所述廢玻璃粉的sio2含量為55％-70％，cao含量為10％-20％，na2o含量為10-20％，其中廢玻璃粉粒徑不大于120μm。

11、本發(fā)明的另一目的在于提供一種高效氯離子阻遷輔助膠凝材料的制備方法。

12、一種根據(jù)前述任一項所述的高效氯離子阻遷輔助膠凝材料制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

13、s1.按所需配比稱取粉煤灰、礦渣、偏高嶺土、活化脫硫石膏、c-s-h納米晶核早強(qiáng)劑和廢玻璃粉混合，得到混合干料；

14、s2.將混合干料以60-80rpm的速率攪拌2-3分鐘，即得所述氯離子高效阻遷輔助膠凝材料。

15、本發(fā)明的另一目的在于提供一種高效氯離子阻遷輔助膠凝材料的應(yīng)用。

16、一種上述的高效氯離子阻遷輔助膠凝材料在水泥混凝土中的應(yīng)用。

17、進(jìn)一步的，所述高效氯離子阻遷輔助膠凝材料在水泥混凝土中的應(yīng)用方法，包括以下步驟：

18、步驟一、按所需配比稱取水泥和高效氯離子阻遷輔助膠凝材料，以60-80rpm的速率攪拌2-3分鐘，得到混合物；

19、步驟二、往步驟一所得混合物中加水，先以60-80rpm的速率攪拌2-3分鐘后以120-150rpm的速率攪拌5-6分鐘，澆筑漿體裝滿模具并振實(shí)，養(yǎng)護(hù)1天后拆模，密封養(yǎng)護(hù)，得到含高效氯離子阻遷輔助膠凝材料的水泥混凝土；

20、所述水泥和高效氯離子阻遷輔助膠凝材料和水的配比，以重量分?jǐn)?shù)計，為：水泥100份、高效氯離子阻遷輔助膠凝材料38-243份、水70份。

21、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)及有益效果：

22、本發(fā)明提供一種高效氯離子阻遷輔助膠凝材料，通過粉煤灰、礦渣、偏高嶺土、活化脫硫石膏、c-s-h納米晶核早強(qiáng)劑、廢玻璃粉復(fù)合制得，充分發(fā)揮粉煤灰、礦渣、脫硫石膏、廢玻璃粉等工業(yè)固體廢棄物的多固廢協(xié)同作用；通過廢玻璃粉中含有的活性鈉提高水泥基材料體系的堿度，進(jìn)一步激發(fā)粉煤灰、礦渣和偏高嶺土的火山灰活性，生成交聯(lián)度高的c-(n)-a-s-h凝膠，提高水泥混凝土的氯離子固化能力，從而實(shí)現(xiàn)高效氯離子阻遷；同時，通過礦渣與偏高嶺土溶出的活性鋁與活化脫硫石膏中的硫酸鈣生成鈣礬石，在更小的尺度上致密水泥基材料的微觀結(jié)構(gòu)，細(xì)化水泥基材料的孔隙分布，增強(qiáng)氯離子阻遷性，保護(hù)鋼筋免于銹蝕，并顯著降低了水泥用量，增加了建筑廢棄物循環(huán)利用的價值。

23、本發(fā)明通過高效氯離子阻遷輔助膠凝材料體系中的c-s-h納米晶核外加劑為粉煤灰、礦渣和偏高嶺土等鈣硅鋁質(zhì)材料提供水化的成核位點(diǎn)，加速活性ca2+，si4+和al3+的析出，顯著提高了體系中各活性離子的濃度，促進(jìn)體系水化產(chǎn)物的沉淀和成長，增加水泥基材料體系的密實(shí)度，吸附部分游離的氯離子，增強(qiáng)了基體的密實(shí)度和材料的氯離子阻遷性，使其能作為高效氯離子阻遷輔助膠凝材料用于制備水泥混凝土。

24、本發(fā)明制備工藝簡單，將各組分材料混合后即可得到一種高效氯離子阻遷輔助膠凝材料，無需蒸養(yǎng)，低碳環(huán)保，強(qiáng)度發(fā)展速率快，表現(xiàn)出顯著的環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)價值，對推動建筑行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展有積極意義。