CN101851080B - 高抗酸雨侵蚀混凝土掺合料及其制备方法 - Google Patents

高抗酸雨侵蚀混凝土掺合料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

高抗酸雨侵蚀混凝土掺合料及其制备方法，高抗酸雨侵蚀混凝土掺合料，其特征在于：它主要由磨细矿渣、高钙粉煤灰、硅灰、聚合物、有机纤维和功能强化组分材料制备而成，各原料所占重量份数为：磨细矿渣：100份，高钙粉煤灰：150-300份，硅灰：10-50份，聚合物、有机纤维和功能强化组分的加入量分别为磨细矿渣、高钙粉煤灰和硅灰总质量的3-5％、0.5-2.5％和3-8％；其中功能强化组分是一种由激发剂和分散剂按质量比1∶0.02-0.08复配而成的化学外加剂。本发明的高抗酸雨侵蚀混凝土掺合料使用在酸雨环境下的混凝土中，能显著提高其抗酸雨侵蚀性能，延长混凝土结构服役寿命，且价格低廉。

Description

高抗酸雨侵蚀混凝土掺合料及其制备方法
技术领域
本发明属于建筑材料类，具体涉及高抗酸雨侵蚀混凝土掺合料及其制备方法。
背景技术
随着现代工业的高速发展，大气污染日益加剧，酸雨已成为世界许多国家及地区中的一种普遍天气现象，从而给其所在环境下的道路、桥梁等大型混凝土结构造成严重的侵蚀破坏。因而，酸雨环境下的混凝土抗酸雨侵蚀破坏能力的高低，将直接影响所在环境下的混凝土结构服役寿命。
对于酸雨环境下的混凝土结构来说，目前提高其抗腐蚀性的举措分为3类：一是在水泥混凝土中单掺或双掺辅助胶效凝材料(如矿渣、粉煤灰、硅灰等)、优化骨料级配、降低水灰比或使用抗硫水泥来实现。这些技术手段的核心都是从改善混凝土孔结构及减小混凝土界面薄弱区入手。例如矿渣微粉，因具有二次水化作用、微集料效应和填充效应，对混凝土的密实度及界面薄弱区有较明显的改善作用，从而可在一定程度上延缓及减轻酸雨对掺矿渣混凝土的侵蚀破坏。但是，酸雨侵蚀是一类较为特殊的化学侵蚀，既有一般酸侵蚀的属性，同时又有硫酸盐侵蚀属性，在Ca(OH)2、C-S-H凝胶和AFt等水化产物没有与侵蚀介质被“隔离”或“保护”起来，在其服役周期内仍将逐渐遭到侵蚀介质的强烈侵蚀，而上述单掺或双掺辅助胶凝材料仅只是从提高混凝土密实度及降低侵蚀对象Ca(OH)2等含量角度考虑，显然没有达到“隔离”或“保护”作用；二是在水泥混凝土中单掺或双掺水玻璃、聚合物(如聚醋酸乙烯乳液)来实现，该技术核心主要是利用聚合物或/和水玻璃的“包裹”与“填充”作用，在水泥石内部形成具有空间网状结构的保护膜，以避免水泥水化产物与侵蚀介质直接接触，大幅度提高其抗腐蚀性。但该技术缺点也很明显，例如水玻璃或/和聚合物用量大，混凝土强度下降、收缩大等，混凝土结构服役寿命受到明显影响，且成本也较高；第三类是利用“非水泥”胶凝材料，例如水玻璃和硫磺，制备无水泥胶结料耐酸特种混凝土。但是，这种利用“非水泥”胶凝材料制备抗酸侵蚀混凝土的技术手段，显然与提高广泛使用在酸雨环境下硅酸盐水泥混凝土(水泥用作胶结料)抗酸雨侵蚀性的技术有着明显的本质区别。
因而，利用传统的技术路线配置高抗酸雨侵蚀混凝土，将无法达到国家有关部门对实际混凝土结构抗酸雨侵蚀性能设计要求的相关规定。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高抗酸雨侵蚀混凝土掺合料及其制备方法，该方法制备的混凝土掺合料使用在酸雨环境下的混凝土中，能显著提高其抗酸雨侵蚀性能，延长混凝土结构服役寿命，且价格低廉。
为了实现上述目的，本发明的技术方案是：高抗酸雨侵蚀混凝土掺合料，其特征在于：它主要由磨细矿渣、高钙粉煤灰、硅灰、聚合物、有机纤维和功能强化组分材料制备而成，各原料所占重量份数为：磨细矿渣：100份，高钙粉煤灰：150-300份，硅灰：10-50份，聚合物、有机纤维和功能强化组分的加入量分别为磨细矿渣、高钙粉煤灰和硅灰总质量的3-5％、0.5-2.5％和3-8％。
所述的磨细矿渣为：选用符合国家标准的市售高炉水淬磨细矿渣，将其烘干，烘干后的含水率小于2％；其玻璃体含量大于80％，最可几粒径20-30μm，勃氏比表面积380-400m2/kg。
所述的高钙粉煤灰为：选用燃煤火电厂所排放的磨细高钙灰，将其烘干，烘干后的含水率小于2％；其氧化钙含量10-20％，游离氧化钙含量小于2.5％，三氧化硫含量小于1％，最可几粒径15-20μm，勃氏比表面积400-450m2/kg。
所述的硅灰为：选用市售中密质的活性二氧化硅微粉，将其烘干，烘干后的含水率小于1％；其活性SiO2含量大于90％，最大粒径小于1.0μm，平均粒径0.1μm，勃氏比表面积20000-25000m2/kg。
所述的功能强化组分是一种由激发剂与分散剂按质量比1∶0.02-0.08复配而成的化学外加剂，其中激发剂采用固溶比1∶3-4的碱硅酸盐溶液与碳酸钠按质量比1∶0.1-0.5或采用固溶比1∶1-2.5的碱硅酸盐溶液与氢氧化钠按质量比1∶0.05-0.1复配而成的二元体系；分散剂为一种聚羧酸盐类超分散剂，其固含量不低于30％。
所述的聚合物由两性离子型聚丙烯酰胺与磷酸三丁酯按质量比5-6∶1复配而成。
所述的有机纤维为由2-4mm长的聚丙烯纤维与5-8mm长的聚丙烯腈纤维按质量比2∶1-3混合、经改性而成的混杂纤维。
上述高抗酸雨侵蚀混凝土掺合料的制备方法，其特征在于它包括如下步骤：
1)原料选取：a.选取磨细矿渣，选用符合国家标准的市售高炉水淬磨细矿渣，将其烘干，烘干后的含水率小于2％，备用；所述磨细炉渣玻璃体含量大于80％，最可几粒径20-30μm，勃氏比表面积380-400m2/kg；
b.选取高钙粉煤灰，选用燃煤火电厂所排放的磨细高钙灰，将其烘干，烘干后的含水率小于2％，备用；所述高钙粉煤灰氧化钙含量10-20％，游离氧化钙含量小于2.5％，三氧化硫含量小于1％，最可几粒径15-20μm，勃氏比表面积400-450m2/kg；
c.选取硅灰，选用市售中密质的活性二氧化硅微粉，将其烘干，烘干后的含水率小于1％，备用；所述硅灰活性SiO2含量大于90％，最大粒径小于1.0μm，平均粒径0.1μm，勃氏比表面积20000-25000m2/kg；
2)聚合物配制：将两性离子型聚丙烯酰胺与磷酸三丁酯按质量比5-6∶1复配而成，备用；
3)有机纤维配制：将2-4mm长的聚丙烯纤维与5-8mm长的聚丙烯腈纤维按质量比2∶1-3混合均匀成混杂纤维，然后用硅烷系列有机溶剂将其浸泡30-50分钟，晾干，备用；
4)功能强化组分制备：采用激发剂与分散剂按质量比1∶0.02-0.08复配而成，备用，其中激发剂采用固溶比1∶3-4的碱硅酸盐溶液与碳酸钠按质量比1∶0.1-0.5或采用固溶比1∶1-2.5的碱硅酸盐溶液与氢氧化钠按质量比1∶0.05-0.1复配而成；分散剂为一种聚羧酸盐类超分散剂，其固含量不低于30％；
5)按各原料所占重量份数为：磨细矿渣：100份，高钙粉煤灰：150-300份，硅灰：10-50份，分别称取预制的磨细矿渣、高钙粉煤灰和硅灰，倒入振动磨中共同混磨20-40分钟后，将占磨细矿渣、高钙粉煤灰和硅灰总质量3-5％的预制聚合物和上述混磨料倒入混合料机中一起混合搅拌3-5分钟，然后加入占磨细矿渣、高钙粉煤灰和硅灰总质量0.5-2.5％的预制有机纤维，继续搅拌6-10分钟，再加入占磨细矿渣、高钙粉煤灰和硅灰总质量3-8％的预制功能强化组分，再继续搅拌5-15分钟，得产品。
酸雨侵蚀介质种类繁多，不仅含有H+侵蚀介质，还含有NH4 +、Mg2+、SO4 2-等侵蚀介质，导致其对混凝土的侵蚀破坏不可能只是单纯的酸或硫酸盐类侵蚀，而应是一类复合型侵蚀破坏作用。酸雨对混凝土的侵蚀破坏过程大致可分为腐蚀初期、腐蚀中期和腐蚀后期3个阶段：
(1)在腐蚀初期，H+、SO42-等侵蚀介质首先与材料表面层中的Ca(OH)2、C-S-H、C-A-H等水化产物发生一系列化学反应：
2H++Ca(OH)2＝Ca2++2H2O
SO4 2-+Ca2+＝CaSO4
SO4 2-+Ca2++2H2O→CaSO4·2H2O
SO4 2-+C-S-H+H+→CaSO2·2H2O+SiO2·nH2O
SO4 2-+C-A-H+H+→CaSO2·2H2O+Al2O3·nH2O
3CaO·Al2O3·3CaSO4·32H2O+H+→CaSO4·2H2O+3Al2O3·nH2O
此阶段内，材料表面层的Ca(OH)2、C-S-H、C-A-H等组分因酸雨作用逐渐流失，生成固相体积明显增大的石膏晶体以及毫无胶凝性的硅胶、铝胶等腐蚀产物，致使材料表面出现明显的浆化和软化腐蚀现象，材料表面力学性能降低。但是，这些腐蚀产物并没有立即脱落，反而覆盖在混凝土材料表面上，对酸雨进一步腐蚀具有一定的延缓和阻碍作用。
(2)在腐蚀中期，随着H+、SO4 2-等侵蚀介质通过混凝土孔隙及界面薄弱区逐渐向其内部迁移，上述化学反应在材料内部开始发生，致使有更多的石膏晶体等腐蚀产物生成，在混凝土内部产生膨胀应力，导致混凝土产生微裂缝及开裂，混凝土强度下降，同时对酸雨进一步腐蚀具有一定的延缓和阻碍作用的硅胶、铝胶等腐蚀产物也因此开始部分脱落。
(3)在腐蚀后期，随着H+、SO4 2-等侵蚀介质由表及里向混凝土内部进一步迁移，水泥石按上述化学反应的方式遭到更严重的侵蚀破坏，致使混凝土进一步疏松、软化、浆化以及开裂，混凝土强度因此产生极大的衰减，外观表现为混凝土表面出现大面积的解体和脱落等。
在如此长期作用下，混凝土中的水泥石结构体逐渐被分解，最终形成以石膏、硅胶和铝胶等为主要腐蚀产物的白色稀泥状泥砂混合物，混凝土强度完全丧失。
本发明具有鲜明特点：本发明的高抗酸雨侵蚀混凝土掺合料是根据酸雨侵蚀破坏过程及其特点，按照有机-无机三维互穿空间网络渗流结构理论进行设计与制备。具体体现如下：
(1)采用不同细度、不同颗粒级配、火山灰活性大小不同的硅灰、磨细矿渣和高钙粉煤灰作为本发明主要原材料组份。一方面，根据颗粒最大堆积密度理论，它们可明显改善水泥的颗粒级配，增加水泥石结构的致密性，从而降低酸雨侵蚀介质的侵入能力，提高混凝土抗酸雨侵蚀性；另一方面，在本发明的功能强化组分及水泥水化提供的碱度作用下，这几种矿物料的火山灰活性均可被充分激发，并可按次第水化理论发挥其作用，从而保证整个水化过程中有大量的低碱性水化物凝胶持续不断地形成及填充在水泥石孔隙中，与水泥水化产物共同形成一个较为稳定的无机空间网络结构，可取得长期抗酸雨侵蚀效果。
(2)用不同尺度、不同性质的聚丙烯纤维和聚丙烯腈纤维混合成混杂纤维，一方面，它可在水泥基本体中形成有机空间网络结构，从而可在不同尺度、不同层次上逐级发挥纤维的阻裂与限缩效应，提高混凝土强度以及抗渗性、体积稳定性和抗酸雨侵蚀性等；另一方面，有机纤维对在酸雨腐蚀初期生成的石膏、硅胶和铝胶等腐蚀产物的脱落具有一定的牵制、约束等作用，从而可降低酸雨对混凝土的腐蚀速度。
(3)所述聚合物，一方面，在范德华力、机械力等作用下所形成的聚合物凝胶可不断渗流、填充在水泥石空间网络结构的孔隙、空洞中，并聚合成一层聚合物薄膜，形成有机空间网络渗流结构，从而对水泥石可起到包裹、填充等作用，减少水泥石与酸雨侵蚀介质直接接触机会，大幅度提高其抗酸雨侵蚀性；另一方面，聚合物水解产生的游离基团和极性基团可与水泥水化产物、表面经改性处理过的纤维等产生一定的化学键合作用，以便可使以上所述的无机、有机空间网络结构互穿起来，形成极为稳定的三维互穿空间网络渗流结构，从而可对水泥水化产物形成有效的保护作用，阻滞酸雨对其的侵蚀。
(4)所述功能强化组分，既能实现自身功能，例如封闭、包裹、填充等作用，又能起到碱激发剂、分散剂等作用，加速早期的水化反应进程，并增强以上所述各个材料组分功能的发挥。
将上述组分和配比按工艺要求制备就可得到一种性能优异的高抗酸雨侵蚀混凝土掺合料，当其以25-50％等量替代水泥后，可以取得良好的技术及经济效果，例如：1、在酸雨侵蚀环境下，试件的强度损失很小，抗酸雨侵蚀效果明显；2、混凝土抗氯离子渗透性、体积稳定性等耐久性能得到明显改善；3、在达到上述技术指标的同时，混凝土的物理力学性能，例如新拌混凝土的工作性、混凝土强度，不受影响；4、可大量利用工业废料，生产工艺简单，生产成本低廉。总之，本发明的高抗酸雨侵蚀混凝土掺合料可以很好地解决目前混凝土易遭到酸雨侵蚀破坏问题，延长混凝土结构服役寿命，并可减少工业废料对环境的污染，有着显著的社会经济效益，可应用于广大酸雨地区的道路、桥梁等各类水泥混凝土结构中。
附图说明
图1(A0)是本发明试件A0在酸雨环境下腐蚀不同龄期后的混凝土外观图。
图1(A1)是本发明试件A1在酸雨环境下腐蚀不同龄期后的混凝土外观图。
图1(A2)是本发明试件A2在酸雨环境下腐蚀不同龄期后的混凝土外观图。
图2是本发明酸雨环境下各混凝土抗折强度随腐蚀龄期变化图。
图3是本发明酸雨环境下各混凝土抗压强度随腐蚀龄期变化图。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步说明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例，实施例不应视作对本发明的限定。
实施例1-2：
1、高抗酸雨侵蚀混凝土掺合料的制备方法，它包括如下步骤：
1)按表1所示的材料配比选取原材料及制备该掺合料
表1掺合料中原材料配比
实施例   磨细矿渣∶高钙粉煤灰∶硅灰(重量份) 聚合物 有机纤维 功能强化组分
  1   100∶200∶30   3.5％   1.2％   5％
  2   100∶225∶20   4％   1.8％   6％
(注：磨细矿渣、高钙粉煤灰和硅灰选取符合以上所述各自技术指标的矿物料，经烘干后，含水率均为0.5％；聚合物、有机纤维和功能强化组分的加入量为占磨细矿渣、高钙粉煤灰和硅灰质量的质量百分比)
2)聚合物配制：将两性离子型聚丙烯酰胺与磷酸三丁酯按质量比5∶1复配而成，备用；
3)有机纤维配制：将3mm长的聚丙烯纤维与6mm长的聚丙烯腈纤维按质量比2∶1混合均匀成混杂纤维，然后用硅烷系列有机溶剂将其浸泡30分钟，晾干，备用；
4)功能强化组分制备：采用激发剂与分散剂按质量比1∶0.05复配而成，备用，其中激发剂采用固溶比1∶3.5的碱硅酸盐溶液与碳酸钠按质量比1∶0.4复配而成；分散剂为一种聚羧酸盐类超分散剂，其固含量为35％；
5)将磨细矿渣、高钙粉煤灰和硅灰按比例分别称取、倒入振动磨中共同混磨25分钟后，再将预制聚合物和上述混磨料倒入混合料机中一起混合搅拌5分钟，然后加入预制有机纤维，继续搅拌9分钟，再加入预制功能强化组分，再继续搅拌12分钟，得产品。
2、高抗酸雨侵蚀混凝土掺合料的性能测试：
1)混凝土相关性能测试
按如表2所示的试验配比(其中，混凝土掺合料按30.8％比例等量替代水泥)，按照《普通混凝土力学性能试验方法标准》(GB/T50081-2002)、中国土木工程学会标准(CCES 01-2004)、美国ASTM C1202-97标准以及《普通混凝土长期性能和耐久性试验方法》(GBJ 82-85)成型混凝土试件，分别测试混凝土的强度、抗氯离子渗透、收缩值等相关性能，结果分别见表3、表4和表5。
表2  混凝土试验配比
Figure GSA00000061910000061
(注：水泥均为42.5强度等级的普通硅酸盐水泥；河砂为细度模数2.8，II区中砂；石子为5-25cm连续级配的石英岩碎石，耐酸度大于94％；减水剂为花王迈地150奈系高效减水剂)
表3  混凝土强度
表4  混凝土抗氯离子渗透性能
Figure GSA00000061910000063
表5  混凝土收缩值(×10-6)
  试样   1d   3d   7d   14d   21d   28d   45d   60d   90d
  A0   88   131   185   264   315   368   408   444   465
  A1   49   85   140   172   223   242   263   313   387
  A2   43   83   129   161   197   212   240   288   344
由表3可知，混凝土采用本产品后，混凝土强度并没有降低，相反各龄期的强度却有较大幅度的提高，说明：按照有机-无机三维互穿空间网络渗流结构理论进行设计与制备的本掺合料，可明显改善混凝土界面薄弱区的微观结构、提高混凝土密实度；从混凝土抗氯离子渗透性及收缩性能的测试结果也可得出类似的结论：将本掺合料应用在混凝土中，可大幅度提高混凝土抗变形能力，减少收缩变形开裂，从而可降低外界侵蚀介质的渗入能力，这无疑对提高混凝土抗酸雨侵蚀能力、延长混凝土结构服役寿命有益。
2)混凝土抗酸雨侵蚀性能测试
采用酸雨侵蚀模拟环境：标准养护28d的各混凝土试件经酸雨干湿浸泡腐蚀180d后，其外观变化如图1(A0)、图1(A1)、图1(A2)所示。其中，模拟酸雨pH值为3，侵蚀介质组成见表6。
表6  模拟酸雨侵蚀介质组成   mol/l
  SO4 2-   Mg2+   NH4 +   Ca2+   H+
  0.01   0.002   0.002   0.001   0.001
由图1(A0)、图1(A1)、图1(A2)可知，在酸雨腐蚀初期(30d)，试件A0虽没有出现开裂、脱落等严重侵蚀破坏现象，但其表面却有一层白色泥糊状物质生成，表现出浆化、软化等明显腐蚀现象，试件A1、A2也发生了类似的破坏现象，但程度轻许多；随着腐蚀龄期的延长，试件A0表面上的泥糊状物质逐渐脱落，到腐蚀后期出现了更为严重的破坏现象，例如试件掉边、掉角以及砂粒、石子外露等，试件A1、A2也出现砂粒、石子外露等侵蚀破坏现象，但没有出现诸如试件掉边、掉角等严重侵蚀破坏现象。从试件的外观变化比较中可以看出其抗酸雨侵蚀性能由高到劣依次为：A2＞A1＞A0。
经酸雨侵蚀180d后各混凝土的抗折强度和抗压强度变化分别如图2、图3所示。
由图2和图3可知，经各龄期酸雨侵蚀之后，各试件的强度均有所降低，尤其是试件A0降低幅度最大。三种试件的强度损失率由大到小为：A0＞A1＞A2。所以各试件的抗酸雨侵蚀能力与从外观变化得出的结论一致。
综上可知：混凝土采用本产品后，混凝土的抗酸侵蚀能力有了显著提高。
实施例3：高抗酸雨侵蚀混凝土掺合料，它主要由磨细矿渣、高钙粉煤灰、硅灰、聚合物、有机纤维和功能强化组分材料制备而成，各原料所占重量份数为：磨细矿渣：100份，高钙粉煤灰：250份，硅灰：40份，聚合物、有机纤维和功能强化组分的加入量分别为磨细矿渣、高钙粉煤灰和硅灰总质量的3％、1.5％和6％；其中功能强化组分由激发剂与分散剂按质量比1∶0.03复配而成，激发剂为采用固溶比1∶2的碱硅酸盐溶液与氢氧化钠按质量比1∶0.08复配而成的二元体系；分散剂为一种聚羧酸盐类超分散剂，其固含量30％。
所述磨细矿渣选用符合国家标准的市售高炉水淬磨细矿渣，将其烘干，烘干后的含水率1％，其玻璃体含量85％，最可几粒径20-30μm，勃氏比表面积390m2/kg。所述高钙粉煤灰选用燃煤火电厂所排放的磨细高钙灰，将其烘干，烘干后的含水率0.5％，其氧化钙含量10-20％，游离氧化钙含量小于2.5％，三氧化硫含量小于1％，最可几粒径15-20μm，勃氏比表面积400-450m2/kg。所述硅灰选用市售中密质的活性二氧化硅微粉，将其烘干，烘干后的含水率0.5％，其活性SiO2含量大于90％，最大粒径小于1.0μm，平均粒径0.1μm，勃氏比表面积20000-25000m2/kg。所述聚合物由两性离子型聚丙烯酰胺与磷酸三丁酯按质量比6∶1复配而成。所述有机纤维为由4mm长的聚丙烯纤维与5mm长的聚丙烯腈纤维按质量比2∶3混合、经改性而成的混杂纤维。
上述高抗酸雨侵蚀混凝土掺合料的制备方法，它包括如下步骤：
1)按各原料配比选取各原料；
2)预先将两性离子型聚丙烯酰胺与磷酸三丁酯按比例复配而成聚合物，备用；
3)预先将聚丙烯纤维与聚丙烯腈纤维按比例混合均匀成混杂纤维，然后用硅烷系列有机溶剂将其浸泡35分钟，晾干，备用；
4)将预制的激发剂与分散剂按比例复配而成功能强化组分，备用；
5)将按比例分别称取预制的磨细矿渣、高钙粉煤灰和硅灰，倒入振动磨中共同混磨35分钟后，再将预制聚合物和上述混磨料倒入混合料机中一起混合搅拌4分钟，然后加入预制有机纤维，继续搅拌8分钟，再加入预制功能强化组分，再继续搅拌7分钟，得产品。
实施例4：高抗酸雨侵蚀混凝土掺合料，它主要由磨细矿渣、高钙粉煤灰、硅灰、聚合物、有机纤维和功能强化组分材料制备而成，各原料所占重量份数为：磨细矿渣：100份，高钙粉煤灰：180份，硅灰：15份，聚合物、有机纤维和功能强化组分的加入量分别为磨细矿渣、高钙粉煤灰和硅灰总质量的4.5％、1％和4.5％；其中功能强化组分由激发剂与分散剂按质量比1∶0.07复配而成，激发剂为采用固溶比1∶1.5的碱硅酸盐溶液与氢氧化钠按质量比1∶0.1复配而成的二元体系；分散剂为一种聚羧酸盐类超分散剂，其固含量不低于30％。
所述磨细矿渣选用符合国家标准的市售磨细高炉水淬矿渣，将其烘干，烘干后的含水率1％，其玻璃体含量80％，最可几粒径20-30μm，勃氏比表面积390m2/kg。所述高钙粉煤灰选用燃煤火电厂所排放的磨细高钙灰，将其烘干，烘干后的含水率1.5％，其氧化钙含量15.4％，游离氧化钙含量小于2.5％，三氧化硫含量小于1％，最可几粒径15-20μm，勃氏比表面积380m2/kg。所述硅灰选用市售中密质的活性二氧化硅微粉，将其烘干，烘干后的含水率0.5％，其活性SiO2含量91.4％，最大粒径小于1.0μm，平均粒径0.1μm，勃氏比表面积25000m2/kg。所述聚合物由两性离子型聚丙烯酰胺与磷酸三丁酯按质量比5.5∶1复配而成。所述有机纤维为由3mm长的聚丙烯纤维与6mm长的聚丙烯腈纤维按质量比2∶1.5混合、经改性而成的混杂纤维。
上述高抗酸雨侵蚀混凝土掺合料的制备方法，它包括如下步骤：
1)按各原料配比选取各原料；
2)预先将两性离子型聚丙烯酰胺与磷酸三丁酯按比例复配而成聚合物，备用；
3)预先将聚丙烯纤维与聚丙烯腈纤维按比例混合均匀成混杂纤维，然后用硅烷系列有机溶剂将其浸泡32分钟，晾干，备用；
4)将预制的激发剂与分散剂按比例复配而成功能强化组分，备用；
5)将按比例分别称取预制的磨细矿渣、高钙粉煤灰和硅灰倒入振动磨中共同混磨40分钟后，再将预制聚合物和上述混磨料倒入混合料机中一起混合搅拌5分钟，然后加入预制有机纤维，继续搅拌6分钟，再加入预制功能强化组分，再继续搅拌10分钟，得产品。
本发明各原料及生产工艺参数上下限值、区间值都能实现本发明，在此不一一列举实施例。

Claims (4)

1.高抗酸雨侵蚀混凝土掺合料，其特征在于：它主要由磨细矿渣、高钙粉煤灰、硅灰、聚合物、有机纤维和功能强化组分材料制备而成，各原料所占质量份数为：磨细矿渣：100份，高钙粉煤灰：150-300份，硅灰：10-50份，聚合物、有机纤维和功能强化组分的加入量分别为磨细矿渣、高钙粉煤灰和硅灰总质量的3-5％、0.5-2.5％和3-8％；
所述的磨细矿渣为：选用符合国家标准的市售高炉水淬磨细矿渣，其玻璃体含量大于80％，最可几粒径20-30μm，勃氏比表面积380-400m2/kg；将其烘干，烘干后的含水率小于2％；
所述的高钙粉煤灰为：选用燃煤火电厂所排放的磨细高钙灰，将其烘干，烘干后的含水率小于2％；其中氧化钙含量10-20％，游离氧化钙含量小于2.5％，三氧化硫含量小于1％，最可几粒径15-20μm，勃氏比表面积400-450m2/kg；
所述的硅灰为：选用市售中密质的活性二氧化硅微粉，将其烘干，烘干后的含水率小于1％；其中活性SiO2含量大于90％，最大粒径小于1.0μm，平均粒径0.1μm，勃氏比表面积20000-25000m2/kg；
所述的功能强化组分是一种由激发剂与分散剂按质量比1∶0.02-0.08复配而成的化学外加剂，其中激发剂采用固溶比1∶3-4的碱硅酸盐溶液与碳酸钠按质量比1∶0.1-0.5或采用固溶比1∶1-2.5的碱硅酸盐溶液与氢氧化钠按质量比1∶0.05-0.1复配而成的二元体系；分散剂为一种聚羧酸盐类超分散剂，其固含量不低于30％。
2.根据权利要求1所述的高抗酸雨侵蚀混凝土掺合料，其特征在于：所述的聚合物由两性离子型聚丙烯酰胺与磷酸三丁酯按质量比5-6∶1复配而成。
3.根据权利要求1所述的高抗酸雨侵蚀混凝土掺合料，其特征在于：所述的有机纤维为由2-4mm长的聚丙烯纤维与5-8mm长的聚丙烯腈纤维按质量比2∶1-3混合、经改性而成的混杂纤维。
4.权利要求1所述的高抗酸雨侵蚀混凝土掺合料的制备方法，其特征在于它包括如下步骤：
1)原料选取：a.选取磨细矿渣，选用符合国家标准的市售高炉水淬磨细矿渣，其玻璃体含量大于80％，最可几粒径20-30μm，勃氏比表面积380-400m2/kg；将其烘干，烘干后的含水率小于2％，备用；
b.选取高钙粉煤灰，选用燃煤火电厂所排放的磨细高钙灰，将其烘干，烘干后的含水率小于2％，备用；所述高钙粉煤灰中氧化钙含量10-20％，游离氧化钙含量小于2.5％，三氧化硫含量小于1％，最可几粒径15-20μm，勃氏比表面积400-450m2/kg；
c.选取硅灰，选用市售中密质的活性二氧化硅微粉，将其烘干，烘干后的含水率小于1％，备用；所述硅灰中活性SiO2含量大于90％，最大粒径小于1.0μm，平均粒径0.1μm，勃氏比表面积20000-25000m2/kg；
2)聚合物配制：将两性离子型聚丙烯酰胺与磷酸三丁酯按质量比5-6∶1复配而成，备用；
3)有机纤维配制：将2-4mm长的聚丙烯纤维与5-8mm长的聚丙烯腈纤维按质量比2∶1-3混合均匀成混杂纤维后，用硅烷系列有机溶剂将其浸泡30-50分钟，晾干，备用；
4)功能强化组分的制备：采用激发剂与分散剂按质量比1∶0.02-0.08复配而成，备用，其中激发剂采用固溶比1∶3-4的碱硅酸盐溶液与碳酸钠按质量比1∶0.1-0.5或采用固溶比1∶1-2.5的碱硅酸盐溶液与氢氧化钠按质量比1∶0.05-0.1复配而成的二元体系；分散剂为一种聚羧酸盐类超分散剂，其固含量不低于30％；
5)按各原料所占质量份数为：磨细矿渣：100份，高钙粉煤灰：150-300份，硅灰：10-50份，分别称取预制的磨细矿渣、高钙粉煤灰和硅灰，倒入振动磨中共同混磨20-40分钟后，将占磨细矿渣、高钙粉煤灰和硅灰总质量3-5％的预制聚合物与上述混磨料倒入混合料机中一起混合搅拌3-5分钟，然后加入占磨细矿渣、高钙粉煤灰和硅灰总质量0.5-2.5％的预制有机纤维，继续搅拌6-10分钟，再加入占磨细矿渣、高钙粉煤灰和硅灰总质量3-8％的预制功能强化组分，再继续搅拌5-15分钟，得产品。
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