一种抗侵蚀型辅助性凝胶材料及其制备方法和应用

本发明涉及建筑材料，具体涉及一种抗侵蚀型辅助性凝胶材料及其制备方法和应用。

背景技术：

1、随着海洋工程的迅速发展，人们对混凝土的抗侵蚀能力提出了更高的要求。海水环境中的侵蚀介质cl-虽然对混凝土的微观结构影响较小，但容易在混凝土中扩散，会降低钢筋表面的oh-的浓度，导致混凝土与钝化膜接触区域酸化，从而诱发钢筋锈蚀，导致钢筋-混凝土界面产生极大的膨胀应力，最终导致混凝土从内部膨胀开裂直至整体脱落，且难以进行有效修复。因此，提高混凝土的抗cl-侵蚀能力是提升海洋建筑寿命的关键。

2、目前，主要是通过表面防护与混凝土结构优化的方式来提升混凝土的抗cl-侵蚀能力。表面防护方法存在表面防护涂层易发生磨损、脱落的问题，而对混凝土的微结构进行优化则可以直接提高cl-的侵蚀难度，因此该方法的应用前景更好。研究发现，cl-在混凝土中的侵蚀速率主要取决于硬化浆体微结构的致密程度以及friedel盐等水化产物对cl-的化学固化行为，利用具有火山灰活性的辅助性胶凝材料填充浆体孔隙可以增加硬化浆体的致密程度，从而可以阻碍cl-的扩散，且利用辅助性胶凝材料的水化还可以生成具有cl-吸附能力的矿物。然而，现有的基于粉煤灰、矿渣、再生红砖粉等的辅助性胶凝材料虽然可以在一定程度上提高混凝土的抗cl-侵蚀性能，但由于需要较高的掺量才能发挥较好的抗cl-侵蚀效果，同时也会导致混凝土的早期强度显著下降，难以满足实际应用要求。

3、因此，开发一种可以有效提升混凝土的抗cl-侵蚀性能且同时又不会影响混凝土的力学性能的辅助性凝胶材料具有十分重要的意义。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种抗侵蚀型辅助性凝胶材料及其制备方法和应用。

2、本发明所采取的技术方案是：

3、一种抗侵蚀型辅助性凝胶材料的制备方法包括以下步骤：

4、1)将粒径3μm～10μm的再生红砖粉、粒径≤10μm的废弃混凝土再生微粉和水混合进行预水化反应，再分离出固体产物，得到预水化再生粉；

5、2)将预水化再生粉进行煅烧，再急冷至室温后进行粉磨，得到活性再生粉；

6、3)将粒径<3μm的再生红砖粉和活性再生粉混匀，即得抗侵蚀型辅助性凝胶材料。

7、优选地，步骤1)所述粒径3μm～10μm的再生红砖粉、粒径≤10μm的废弃混凝土再生微粉的质量比为1:1.5～2。

8、优选地，步骤1)所述水的用量为粒径3μm～10μm的再生红砖粉和粒径≤10μm的废弃混凝土再生微粉的总重量的0.8倍～1.2倍。

9、优选地，步骤1)所述粒径3μm～10μm的再生红砖粉中的sio2的质量分数为55％～65％，al2o3的质量分数为15％～25％。

10、优选地，步骤1)所述粒径3μm～10μm的再生红砖粉由烧结温度为800℃～1000℃的烧结粘土砖经过破碎和粉磨制成。

11、优选地，步骤1)所述粒径≤10μm的废弃混凝土再生微粉中的sio2的质量分数为20％～30％，cao的质量分数为20％～25％，al2o3的质量分数为5％～8％，石英砂的质量分数≤40％。

12、优选地，步骤1)所述粒径≤10μm的废弃混凝土再生微粉由废弃混凝土经过破碎和粉磨制成。

13、优选地，步骤1)所述预水化反应在温度为50℃～80℃的条件下进行，反应时间为48h～72h。

14、优选地，步骤1)所述预水化反应在间歇式搅拌状态下进行，每间隔50min～70min搅拌3min～7min。

15、优选地，步骤2)所述煅烧在温度为600℃～800℃的条件下进行，煅烧时间为0.5h～1h。

16、优选地，步骤3)所述粒径<3μm的再生红砖粉、活性再生粉的质量比为1:3.5～4.5。

17、优选地，步骤3)所述粒径<3μm的再生红砖粉中的sio2的质量分数为55％～65％，al2o3的质量分数为15％～25％。

18、优选地，步骤3)所述粒径<3μm的再生红砖粉由烧结温度为800℃～1000℃的烧结粘土砖经过破碎和粉磨制成。

19、一种抗侵蚀型辅助性凝胶材料，其由上述制备方法制成。

20、一种混凝土，其包含上述抗侵蚀型辅助性凝胶材料。

21、本发明的原理：粒径3μm～10μm的再生红砖粉在水泥浆体中的火山灰反应通常发生在90天之后，且反应产物数量较少，与其它水化产物的粘结情况较差，直接添加到混凝土中会导致混凝土的早期强度显著下降。本发明针对粒径3μm～10μm的再生红砖粉和粒径<3μm的再生红砖粉对浆体水化进程与微结构的影响的差异进行不同的处理，粒径3μm～10μm的再生红砖粉的水化活性低，会影响水泥浆体的工作、力学性能，故将其与粒径≤10μm的废弃混凝土再生微粉混合进行预水化与高温活化制成活性再生粉(粒径≤10μm的废弃混凝土再生微粉中同时含有c-s-h凝胶和ca(oh)2，粒径3μm～10μm的再生红砖粉可以与c-s-h凝胶和ca(oh)2反应生成c-a-s-h凝胶并包裹在再生红砖粉颗粒表面，改变了再生红砖粉的表面性质，经过热处理后可以形成以β-c2s为主的矿物，改善了再生红砖粉颗粒与水化产物的界面粘结性，优化了再生红砖粉颗粒与水泥浆体中的水化产物的粘结情况)，而粒径<3μm的再生红砖粉在浆体中能够发挥成核效应与填充效应，可以细化孔隙，增加cl-的迁移路径，使混凝土抗cl-侵蚀的能力提升，且其比表面积大，火山灰活性高，其参与浆体水化反应可以生成具有cl-固化能力的水化产物，故粒径<3μm的再生红砖粉适合直接使用，最终得到的辅助性凝胶材料可以在混凝土中大量添加使用，不仅可以有效提升混凝土的抗cl-侵蚀性能，而且不会影响混凝土的力学性能。

22、本发明的有益效果是：本发明的抗侵蚀型辅助性凝胶材料可以在混凝土中大量添加，其可以有效提升混凝土的抗cl-侵蚀性能，且不会影响混凝土的力学性能，适合进行大规模工业化生产应用。

23、具体来说：

24、1)本发明通过利用粒径≤10μm的废弃混凝土再生微粉对粒径3μm～10μm的再生红砖粉进行预水化和高温活化，改变了粒径3μm～10μm的再生红砖粉的表面性质，优化了粒径3μm～10μm的再生红砖粉与水泥浆体中的水化产物的粘结情况；

25、2)本发明的抗侵蚀型辅助性凝胶材料提升了再生红砖粉在混凝土制品中的掺量，充分发挥了再生红砖粉的火山灰活性，提升了水化产物中具有固化cl-能力的产物的数量，实现了混凝土抗侵蚀性能的有效提升；

26、3)本发明通过对粒径及颗粒表面活性的控制，在增加再生红砖粉掺量的情况下保证了混凝土的力学性能，使得到的抗侵蚀型辅助性凝胶材料符合现有标准规定，具有很高的实际应用价值。

技术特征：

1.一种抗侵蚀型辅助性凝胶材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤1)所述粒径3μm～10μm的再生红砖粉、粒径≤10μm的废弃混凝土再生微粉的质量比为1:1.5～2。

3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于：步骤1)所述水的用量为粒径3μm～10μm的再生红砖粉和粒径≤10μm的废弃混凝土再生微粉的总重量的0.8倍～1.2倍。

4.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于：步骤1)所述粒径3μm～10μm的再生红砖粉中的sio2的质量分数为55％～65％，al2o3的质量分数为15％～25％；步骤1)所述粒径≤10μm的废弃混凝土再生微粉中的sio2的质量分数为20％～30％，cao的质量分数为20％～25％，al2o3的质量分数为5％～8％，石英砂的质量分数≤40％。

5.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于：步骤1)所述预水化反应在温度为50℃～80℃的条件下进行，反应时间为48h～72h。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤2)所述煅烧在温度为600℃～800℃的条件下进行，煅烧时间为0.5h～1h。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤3)所述粒径<3μm的再生红砖粉、活性再生粉的质量比为1:3.5～4.5。

8.根据权利要求1或7所述的制备方法，其特征在于：步骤3)所述粒径<3μm的再生红砖粉中的sio2的质量分数为55％～65％，al2o3的质量分数为15％～25％。

9.一种抗侵蚀型辅助性凝胶材料，其特征在于，由权利要求1～8中任意一项所述的制备方法制成。

10.一种混凝土，其特征在于，包含权利要求9所述的抗侵蚀型辅助性凝胶材料。

技术总结本发明公开了一种抗侵蚀型辅助性凝胶材料及其制备方法和应用。本发明的抗侵蚀型辅助性凝胶材料的制备方法包括以下步骤：1)将粒径3μm～10μm的再生红砖粉、粒径≤10μm的废弃混凝土再生微粉和水混合进行预水化反应，再分离出固体产物，得到预水化再生粉；2)将预水化再生粉进行煅烧，再急冷至室温后进行粉磨，得到活性再生粉；3)将粒径<3μm的再生红砖粉和活性再生粉混匀，即得抗侵蚀型辅助性凝胶材料。本发明的抗侵蚀型辅助性凝胶材料可以在混凝土中大量添加，其可以有效提升混凝土的抗Cl<supgt;‑</supgt;侵蚀性能，且不会影响混凝土的力学性能，适合进行大规模工业化生产应用。技术研发人员：陈培鑫,张同生,贾斐涵,韦江雄,余其俊受保护的技术使用者：华南理工大学技术研发日：技术公布日：2024/8/1