本發明屬于公路橋梁混凝土技術領域，特別涉及一種改善公路低強度等級混凝土耐鹽凍性能的復合防水劑。
背景技術：
嚴寒地區因腐蝕病害導致橋梁安全性狀惡化，需進行維修改造的橋梁結構數量逐年升高，鹽凍破壞是嚴寒地區道路橋梁混凝土結構最典型的腐蝕病害之一。混凝土鹽凍破壞是指在除冰鹽溶液和凍融循環的共同作用下引起的混凝土破壞，其破壞程度和速度比普通凍融要大很多倍，主要表現為初期混凝土結構表面嚴重剝蝕，逐步發展引起鋼筋銹蝕，從而導致混凝土結構被過早破壞。
與高強混凝土相比，公路低強度等級混凝土由于水膠比較大，混凝土毛細孔隙率和可凍水量均增加，所以低強度等級混凝的抗鹽凍性能很差。目前采取的解決措施主要有降低水膠比同時摻入礦物摻合料和引氣劑的方法來提高混凝土的耐鹽凍性能（方法1）；或在混凝土結構表面噴涂防腐涂層的方式（方法2）。然而，采用方法1對混凝土的抗鹽凍性能的改善效果有限；采用方法2能夠有效延緩除冰鹽對混凝土結構的腐蝕，但增加了混凝土結構的材料及施工成本。
本發明研究了一種成本較低的復合防水劑用來改善公路低強度等級混凝土耐鹽凍性能，對提高嚴寒地區高速公路混凝土橋梁耐久性、延長使用壽命具有重要的應用價值。
技術實現要素：
針對現有技術的不足，本發明采用研制了一種復合防水劑來提高公路低強度等級混凝土耐鹽凍性能。為了實現上述技術目的，本發明是通過以下技術方案實現的：一種改善公路低強度等級混凝土耐鹽凍性能的復合防水劑，包括硫鋁酸鹽水泥，其技術要點是：所述復合防水劑還包括有硬石膏組分、礦物微粉、引氣組分、保水組分、憎水組分和緩凝組分，其中礦物微粉由超細粉煤灰、礦粉、粉煤灰三種礦物摻合料組成，引氣組分由三萜皂苷類引氣劑組成，保水組分由纖維素醚或白糊精組成，憎水組分由高效可再分散有機硅粉末（以下簡稱有機硅粉末）組成，緩凝組分由六偏磷酸鈉組成，各組分的占比為硫鋁酸鹽水泥A：15～20%、硬石膏B：1～3%份、超細粉煤灰、礦粉、粉煤灰三種礦物摻合料C：70～85%，（三者比例為：1:1.2:1）、有機硅粉末成分D：1.5/‰～3.5/‰份、三萜皂苷類引氣劑E：1.5/‰～2.5/‰份、纖維素醚或白糊精F：0.2/‰～1.5/‰、六偏磷酸鈉G：5/‰～10/‰。
本發明所述的復合防水劑的制備方法為：按配方比例稱取所需的水泥、礦物微粉、引氣組分、保水組分、憎水組分、緩凝組分，進行混合拌制10分鐘，使各組分均勻地混合，進行包裝，即得所述的復合防水劑。
本發明的特點和有益效果是：本發明采用的原材料為常規的材料，配制成復合防水劑后價格低廉，摻入混凝土中后成本較低；本發明通過各組分的搭配，使混凝土獲得較好的工作性能和力學性能的同時，使混凝土獲得了優良的抗鹽凍性能；本產品原材料穩定，在混凝土攪拌時加入，操作簡單不增加額外的施工工序。
具體實施方式
以下結合實施例來進一步說明本發明。本復合防水劑可用于公路C20～C35混凝土，摻量為膠凝材料的8%～12%。運輸到攪拌站（或施工現場）后，在混凝土攪拌時加入，采用強制攪拌機攪拌，即可得到工作性能良好，同時具有優異力學性能和耐久性能的混凝土。
本發明的技術方案為：一種改善公路低強度等級混凝土耐鹽凍性能的復合防水劑，包括硫鋁酸鹽水泥，其中，所述復合防水劑還包括有礦物微粉、硬石膏組分、引氣組分、保水組分、憎水組分和緩凝組分，其中礦物微粉由超細粉煤灰、礦粉、粉煤灰三種礦物摻合料組成，引氣組分由三萜皂苷類引氣劑組成，保水組分由纖維素醚或白糊精組成，憎水組分由有機硅粉末組成，緩凝組分由六偏磷酸鈉組成，各組分的占比為硫鋁酸鹽水泥A：15～20%、硬石膏B：1～3%份、超細粉煤灰、礦粉、粉煤灰三種礦物摻合料C：70～85%，（三者比例為：1:1.2:1）、有機硅粉末成分D：1.5/‰～3.5/‰份、三萜皂苷類引氣劑E：1.5/‰～2.5/‰份、纖維素醚或白糊精F：0.2/‰～1.5/‰、六偏磷酸鈉G：5/‰～10/‰。
本發明的工作原理如下：復合防水劑摻入混凝土中，通過硫鋁酸鹽水泥、硬石膏組分、不同粒徑礦物微粉可以與普通硅酸鹽水化產物反應生成鈣礬石、水化硅酸鈣使混凝土過渡區更加密實。憎水組分可以在膠凝材料表面形成有機硅疏水膜，阻止有害介質向混凝土內部傳輸，提高混凝土的抗滲性能。同時礦物微粉的“微填充”和“滾珠”效應減少了混凝土的單方用水量，降低了混凝土內部毛細孔率。此外憎水、保水、緩凝組分的加入使混凝土獲得優良的工作性，提高硬化混凝土的勻質性。通過優良的引氣劑以及合理的摻量來改善硬化混凝土內部氣泡間距系數，使混凝土獲得優良的抗凍性能。各組分的合理搭配，改善了混凝土的工作性能和力學性能，綜合提高了低強度等級混凝土耐鹽凍性能。
實施例：本發明提供一種復合防水劑，由硫鋁酸鹽水泥、礦物微粉、硬石膏組分、引氣組分、保水組分、憎水組分和緩凝組分，可根據工程實際和混凝土結構作用環境的要求，選擇合理的組分比例，得到所需的性能產品。在具體實施過程中，可優先考慮以下方案。
實例中混凝土配合比均相同，為驗證復合防水劑的普遍適用性，采用了三種不同廠家生產的普通硅酸鹽水泥，復合防水劑的摻量為8～12%。
實施例1某公司生產P.O42.5R水泥1，采用的復合防水劑配合比如下：硫鋁酸鹽水泥15%，硬石膏1%，超細粉煤灰、礦粉、粉煤灰三種礦物摻合料合計83%，有機硅粉末2.0/‰，三萜皂苷類引氣劑2.0/‰，白糊精2.0/‰，六偏磷酸鈉8/‰。
實施例2某公司生產P.O42.5水泥2，硫鋁酸鹽水泥20%，硬石膏1.5%，超細粉煤灰、礦粉、粉煤灰三種礦物摻合料77.0%，有機硅粉末2.0/‰，三萜皂苷類引氣劑2.5/‰，白糊精2.0/‰，六偏磷酸鈉10/‰。
實施例3某公司生產P.O42.5水泥3，硫鋁酸鹽水泥15%，硬石膏1%，超細粉煤灰、礦粉、粉煤灰三種礦物摻合料83%，有機硅粉末2.5/‰，三萜皂苷類引氣劑3.5/‰，纖維素醚0.2‰，六偏磷酸鈉5/‰。
用實例1～3進行了工作性、力學性能、抗凍性（參照《普通混凝土長期性能和耐久性能試驗方法標準》GB/T50082-2009中快速法進行）、抗鹽凍性能（其中抗鹽凍性能測試試驗方法與快速水凍相同，凍融介質選用濃度為3.0％的NaCl溶液。電通量、抗滲性、氣泡間距系數的對比試驗，對比結果如下：
在達到同樣的工作性能前提下，摻入復合防水劑的混凝土的用水量較基準混凝土（方法1）降低8～10Kg/m3，高效減水劑摻量可以降低0.1～0.2%。混凝土的各齡期強度均較基準混凝土有所提高。實例1、2、3的混凝土56d電通量較基準混凝土降低50%，平均電通量可達652.0C。氣泡間距系數可以控制在200～250μm左右。實例1、2、3的混凝土抗凍等級能達到F400。實例1、2、3的混凝土能耐300次鹽凍融循環，質量損失率平均為3.9%。基準混凝土僅能耐105次鹽凍循環；使用普通硅烷浸漬劑涂刷的混凝土（方法2）試件耐鹽凍次數為150次，混凝土試件表面發生剝落；使用聚氨酯類涂層體系噴涂（方法2）的混凝土試件能耐鹽凍300次，但材料及施工成本較高。