一种改性偏高岭土基混凝土抗渗阻裂剂

本发明的目的在于提供一种提高混凝土抗氯离子渗透能力，减小混凝土收缩，提高混 凝土抗开裂能力，提高混凝土各龄期强度、同时对混凝土工作性能无显著影响，对不同种 类的水泥和施工过程中减水剂适应性强的混凝土抗渗阻裂剂。 为了实现上述目的，本发明的技术方案是：一种改性偏高岭土基混凝土抗渗阻裂剂， 它由改性偏高岭土、磨细石灰石粉、超细粉煤灰、焙烧水滑石、磨细石英砂和固体硅烷粉 制备而成，各原料的具体质量百分数分别为10％-75％、5％-40％、4％-40％、1％-20％、2％-40％ 和0.2％-20％。各组分百分比之和100％。

本发明的优点在于：

     1)本发明显著提高混凝土的抗氯离子渗透能力，普通混凝土中改性偏高岭土基抗渗阻 裂剂掺量为4wt％-8wt％，能降低混凝土28d电通量40％以上，降低混凝土56d氯离子扩散 系数35％以上，当改性偏高岭土基抗渗阻裂剂掺量为8wt％时，28d电通量可降低50％以上， 56d氯离子扩散系数下降45％以上；在海工混凝土中改性偏高岭土基抗渗阻裂剂掺量为 5wt％-9wt％，能降低海工混凝土28d电通量40％以上，降低混凝土56d氯离子扩散系数35％ 以上，当改性偏高岭土基抗渗阻裂剂掺量为9wt％时，28d电通量降低50％以上，氯离子扩 散系数下降45％以上。改性偏高岭土和焙烧水滑石都是层状结构，有巨大的比表面积，通 过表面吸附氯离子，同时焙烧水滑石能通过结构恢复将氯离子吸收至层间；改性偏高岭土 火山灰反应生成的产物晶粒细小，结晶程度不高，细化了水泥石的孔径，减小了孔隙率。 二次水化的水化产物(CSH凝胶和水化铝酸钙等)是密实的新生相，使混凝土的孔弯曲，失 去原有的连通性；硅烷形成的憎水膜具有优越的防水性能，抑制了水分向混凝土中的侵入， 相应的减缓了氯离子的渗入侵蚀；同时本发明中的石粉(石灰石粉和焙烧水滑石粉)、粉煤 灰和磨细石英砂中含有微细粉末，具有“微粉填充作用”，使得混凝土结构中的孔隙变小， 使混凝土中的有害孔含量减小，减少了氯离子通道，提高混凝土的抗氯离子渗透能力。

     2)本发明降低混凝土的总收缩，提高了混凝土的抗裂能力。普通混凝土中改性偏高岭 土基抗渗阻裂剂掺量为4wt％-8wt％，能使混凝土初凝开始后200h的收缩率下降20％以上； 在海工混凝土中改性偏高岭土基抗渗阻裂剂掺量为5wt％-9wt％时，海工混凝土初凝开始后 200h的收缩率下降20％以上。本发明的改性偏高岭土基抗渗阻裂剂能与水泥体系发生化学 反应生成具有微膨胀能力的水化产物。改性偏高岭土中的活性氧化铝，在有氢氧化钙和石 膏存在是，在水化早期(水化开始3天)钙钒石(AFt)含量增加，每增加1g钙钒石，硅 酸盐水泥体系的体积增加0.32cm3，对混凝土体积收缩有补偿效果。本发明中的石灰石粉 含有的CaCO3可以稳定体系中生成的钙钒石。在硅酸盐水泥水化体系中，加入可与水化铝 酸钙生成其他水化产物的矿物CaCO3，可以阻止体系中的由偏高岭土中活性铝成分生成的 钙矾石向单硫型的硫铝酸钙(AFm)转化。水化铝酸钙与CaCO3反应的速率大于高硫型硫 铝酸钙向低硫型硫铝酸钙转变的速率，同时CaCO3能向体系中提供CO32-，促使单硫型的 铝酸盐向单碳型铝酸盐转化，这一转化重新向体系中释放SO42-，SO42-浓度增加进一步抑 制AFt向AFm转化，从而能有效的延缓和阻止3d龄期后钙钒石(AFt)向AFm的转变。 另外，改性偏高岭土使水化产物中的部分水化铝酸四钙(C4AH16)被密度更低的水化黄长 石(C2ASH8)取代，使得产物的总体积增加，这也抑制了其加速水化造成的化学收缩增长。 改性偏高岭土可以显著减少混凝土干燥收缩，改性偏高岭土可减小混凝土的孔隙率， 使部分原来通过蒸发扩散到外界环境中的水分通过自干燥作用消耗。本发明中改性偏高岭 土和石灰石粉可加速水泥的早期水化，增加了早期水化速率，一定程度上增加了自干燥， 但是复掺的粉煤灰和磨细石英砂的水化活性低于水泥，相应的补偿了改性偏高岭土造成的 化学收缩的增长。 水化产物中钙钒石(AFt)含量增加，同时CSH凝胶含量显著增加，提高了早期水化 产物的强度，使得体系抵抗由收缩造成的应变的能力增强，增强的混凝土抗裂能力。 

     3)本发明对混凝土工作性能无明显影响，本发明的改性偏高岭土基抗渗阻裂剂在混凝 土中掺量为4wt％-9wt％时，混凝土的坍落度损失小于20mm。改性偏高岭土由于吸附改性 剂的憎水基团，其表面的接触角增加至50°-100°之间，增大了改性偏高岭土的疏水性，同 时改性偏高岭土-水系统的zeta电位比偏高岭土-水系统的升高了20％-50％，改善了浆体的 工作性能；改性偏高岭土保留了偏高岭土的板状形貌，焙烧水滑石也是层片状结构，而石 粉、超细粉煤灰和磨细石英砂这三种粉末中含有球状颗粒，两种形貌的颗粒构成了较易移 动的“滚珠轴承”模型，减小了颗粒移动的阻力；石灰石粉和超细粉煤灰在水化初期促进了 水泥颗粒的解絮；有机硅烷在水泥浆体中溶解后，由于其具有表面活性成分具有一定的减 水作用。以上原因保证了本产品对混凝土工作性能无明显影响的效果。

     4)本发明对不同种类的水泥和混凝土添加剂适应强。工程实际中常常会出现减水剂与 水泥出现相容性不良的现象，而本发明的改性偏高岭土基抗渗阻裂剂中并不含有减水剂或 引气剂等成分，使用范围不受到水泥种类的限制。并且不会出现与施工过程中应用的其他 添加剂如减水剂等出现适应性不良的问题。 

     5)本发明能提高混凝土各龄期强度，普通混凝土中改性偏高岭土基抗渗阻裂剂掺量为 8wt％时，能提高3d，7d和28d抗压强度10％以上；在海工混凝土中改性偏高岭土基抗渗阻 裂剂掺量为9wt％能提高3d，7d和28d抗压强度10％以上。本发明中的改性偏高岭土以及 石粉使混凝土水化早期体系中钙钒石含量增加，并使得钙钒石稳定存在，保证了混凝土的 早期强度，而成分中的粉煤灰随着水化龄期的延长，在水化产生的氢氧化钙的激发下发生 火山灰反应，生成CSH凝胶等产物保证了混凝土后期强度发展。其次改性偏高岭土和粉煤 灰成分能显著改善混凝土的界面过渡区的结构，与界面过渡区晶粒粗大和可能发生取向结 晶的氢氧化钙发生反应，产物是更为致密的CSH凝胶和水化铝酸钙等，密实了界面过渡区， 增强了水泥浆体和粗集料之间的结合力，从而提高混凝土的抗压强度。最后，本发明中磨 细石英砂和未参加反应的改性偏高岭土、超细粉煤灰和石粉中含有超细粉末，优化了混凝 土材料的级配。