一种混凝土抗冻防水合金粉及其制备方法

文档序号:1916493
一种混凝土抗冻防水合金粉及其制备方法
【专利摘要】本发明涉及建筑材料领域,特别是一种混凝土抗冻防水合金粉及其制备方法,针对现有混凝土在频繁的冻融交替作用时,混凝土工程易于损坏,综合耐久性不强的特点,而现有技术对某个指标的提高大多是以降低其它性能指标,特别是力学性能指标为代价,本发明的目的在于提供一种混凝土抗冻防水合金粉,由重量份数的Al2O313.28~19.75份、MgO14.20~22.24份、SiO213.59~20.60份、ZrO29.36~13.91份、MoO38.82~14.42份为原料制成,其制作方法是:把原料混合均匀经过高温喷射、碾压,再经过硅偶联剂、六氯化铵活化改性,最后利用纳米气相沉积和飞溅镀膜技术的方法复合,然后粉碎而成,混凝土抗冻融性能大幅度提高,性能提高数个抗冻等级,在提高防水抗渗性能,提高抗裂性的同时为施工、操作带来便利。
【专利说明】一种混凝土抗冻防水合金粉及其制备方法

【技术领域】
[0001]本发明涉及建筑材料领域,特别是一种混凝土抗冻防水合金粉及其制备方法。

【背景技术】
[0002]混凝土是指由胶凝材料将集料胶结成整体的工程复合材料的统称,混凝土的性能主要有以下几项:
和易性:混凝土拌合物最重要的性能,它综合表示拌合物的稠度、流动性、可塑性、抗分层离析泌水的性能及易抹面性等;
强度:混凝土硬化后的最重要的力学性能,是指混凝土抵抗压、拉、弯、剪等应力的能力;
变形:混凝土在荷载或温湿度作用下会产生变形,主要包括弹性变形、塑性变形、收缩和温度变形等;
耐久性:在一般情况下,混凝土具有良好的耐久性,但在寒冷地区,特别是在水位变化的工程部位以及在饱水状态下受到频繁的冻融交替作用时,混凝土易于损坏,为此对混凝土要有一定的抗冻性要求,用于不透水的工程时,要求混凝土具有良好的抗渗性和耐蚀性,抗渗性、抗冻性、抗侵蚀性为混凝土耐久性中至关重要的几项要求,而现有技术生产的混凝土添加剂在对某个指标的提高的同时大多是以降低其它性能指标,特别是强度等力学性能指标为代价。


【发明内容】

[0003]针对现有混凝土在频繁的冻融交替作用时,易于损坏,耐久性不强的,而现有技术对某个指标的提高大多都是以降低其它指标,特别是强度等力学性能指标为代价的特占.V,
本发明的目的在于提供一种混凝土抗冻防水合金粉,由重量份数的Al20313.28?19.75 份、Mg014.20 ?22.24 份、Si0213.59 ?20.60 份、Zr029.36 ?13.91 份、Μο038.82 ?14.42份为原料制成,
其制作方法是:把原料混合均匀经过高温喷射、碾压,再经过硅偶联剂、六氯化铵活化改性,最后利用纳米气相沉积和飞溅镀膜技术的方法复合后粉碎而成,制作方法中所用设备均为现有技术中的公知设备。
[0004]由此制成的合金粉本身为疏水性材料,发挥微观下层层叠加薄片憎水作用,表面形成不吻合的介于纳米数量级内的粗糙磨面层,利于增大混凝土内部表面张力,增加流动阻力,堵塞内部微孔隙,杜绝混凝土渗水或因渗水而引起的混凝土抗冻影响,产品微观环境下呈现的薄片叠加的独特结构,能够增加纳米粒子的表面积和表面能,降低和减少混凝土拌合物离析、泌水,改善材料堆积效果,促进混凝土粗细骨料间的咬合、链接,使水泥基料与水化产物大量结合并以合金粉为晶核在其颗粒表面形成强度高、稳定性强的水化凝胶体。

【具体实施方式】
[0005]以下结合实施例对
【发明内容】
作出详细说明实施例1
一种混凝土抗冻防水合金粉,由重量份数的Al2O3 13.28份、MgO 14.20份、S12 13.59份、ZrO2 9.36份、MoO3 8.82份为原料制成,
其制作方法包括以下步骤:
步骤一、高温喷射:
把原料混合均匀,在1900-2100°C高温条件下采用钨铼合金喷嘴,随着温度增高,自然喷射出熔融颗粒状微珠;
步骤二、碾压:
用钼制磙滚压喷射出的还未结晶或凝固的熔融颗粒状微珠成厚度为0.6?1.2微米的叠加薄片;
步骤三、活化改性:
在真空反应釜内添加0.6?1.2微米的混合物薄片,取所添加的混合物薄片重量的1%的纳米级硅偶联剂和六氯化铵,其中二者重量各占50%,控制温度在400°C?600°C之间,用气相沉积和飞溅镀膜的方法技术工艺生产而成叠加憎水层材料;
步骤四、粉碎:
将步骤三所制成材料用粉碎设备粉碎至目数为300-350目即可。
[0006]实施例2
一种混凝土抗冻防水合金粉,由重量份数的Al2O3 19.75份、MgO 22.24份、S12 20.60份、ZrO2 13.91份、MoO3 14.42份为原料制成,
其制作方法包括以下步骤:
步骤一、高温喷射:
把原料混合均匀,在1900-2100°C高温条件下采用钨铼合金喷嘴,随着温度增高,自然喷射出熔融颗粒状微珠;
步骤二、碾压:
用钼制磙滚压喷射出的还未结晶或凝固的熔融颗粒状微珠成厚度为0.6?1.2微米的叠加薄片;
步骤三、活化改性:
在真空反应釜内添加0.6?1.2微米的混合物薄片,取所添加的混合物薄片重量的1%的纳米级硅偶联剂和六氯化铵,其中二者重量各占50%,控制温度在400°C?600°C之间,用气相沉积和飞溅镀膜的方法技术工艺生产而成叠加憎水层材料;
步骤四、粉碎:
将步骤三所制成材料用粉碎设备粉碎至目数为300-350目即可。
[0007]实施例3
一种混凝土抗冻防水合金粉,由重量份数的Al2O3 16.50份、MgO 18.20份、S12 17.60份、ZrO2 11.50份、MoO3 12.20份为原料制成,
其制作方法包括以下步骤:
步骤一、高温喷射: 把原料混合均匀,在1900-2100°C高温条件下采用钨铼合金喷嘴,随着温度增高,自然喷射出熔融颗粒状微珠;
步骤二、碾压:
用钼制磙滚压喷射出的还未结晶或凝固的熔融颗粒状微珠成厚度为0.6?1.2微米的叠加薄片;
步骤三、活化改性:
在真空反应釜内添加0.6?1.2微米的混合物薄片,取所添加的混合物薄片重量的1%的纳米级硅偶联剂和六氯化铵,其中二者重量各占50%,控制温度在400°C?600°C之间,用气相沉积和飞溅镀膜的方法技术工艺生产而成叠加憎水层材料;
步骤四、粉碎:
将步骤三所制成材料用粉碎设备粉碎至目数为300-350目即可。
[0008]由此原料及方法制成的混凝土抗冻防水合金粉有以下性能:
一、混凝土抗冻防水合金粉材料本身为疏水性憎水材料,微观表面易形成针尖聚合物基团层,形成不全部吻合的磨面层,其尺寸大小介于纳米范围内,形成纳米数量级表面粗糙结构,大大降低憎水性基面的界面能,当水珠与材料形成几乎为点接触的时候,界面能降到最低,相对应的接触角就会变大,疏水性变好,材料的憎水性好,可降低和减少混凝土拌合物离析、泌水,改善材料堆积效果,发挥粒子表面效应和小尺寸效应,迅速增加纳米粒子的表面积和表面能;
二、合金粉使混凝土中水不能形成通路,使混凝土拌合物中自由水变的细小、分散,较大程度的改善混凝土毛细的数量和特征,减少混凝土渗水通道,促进混凝土粗细骨料间的咬合、链接、扩大微观结构接触面积,加快水泥水化速度和水化程度;
三、合金粉中含有少量纳米二氧化硅,掺入水泥基材料中能够较大幅度提高熟料早期水化速度,使氢氧化钙更多的在纳米二氧化硅表面形成键合,生成高强凝胶,增强水泥密度,降低孔隙率,降低氢氧化钙含量和细化氢氧化钙晶体,从而提高水泥砂浆、混凝土的抗压强度,同时,组份中还含有少量的活性改性促进剂,胶凝材料一起能把集料紧密胶结,构成致密的微观结构,使硬化水泥浆体密实,从而提高机械强度,在整个水化过程当中,致使水泥基料与水化产物大量结合并以合金粉为晶核在其颗粒表面形成强度高、稳定性强的水化凝胶体,变成在混凝土水化过程中内部孔隙以合金粉为核心的致密结构,与混凝土兼容性极强,合金粉表面形成的特殊膜层可以轻易渗透到混凝土孔隙内部,使得微观下合金片封盖混凝土孔隙,并紧紧粘连在一起,混凝土抗冻防水合金粉与混凝土一起形成浑为一体的致密结构,杜绝混凝土渗水或因渗水而引起的混凝土抗冻影响;
四、呈现薄片状态的混凝土抗冻防水合金粉在很大程度上能够阻断、堵塞混凝土内部微裂纹、毛细微孔隙,同时充分发挥层层叠加薄片的憎水作用,增大混凝土内部表面张力,为混凝土中水泥水化提供足够且可以直接使用的水分,在毛细通道中形成不计其数的疏水膜层,使水以及水携带金属离子或酸根离子不能穿透的层层薄片屏障。
[0009]实验对比分析
抗冻融性能对比
按照大矿物掺合料配合比,经多次循环重复检测;没有掺加混凝土抗冻防水合金粉的基准混凝土抗冻循环为150次,掺加1%含量的混凝土抗冻防水合金粉的抗冻循环为525次,掺加2%含量的混凝土抗冻防水合金粉的抗冻循环为625次,掺加混凝土抗冻防水合金粉对混凝土抗冻融性能大幅度提高;
抗冻性能对比
根据混凝土耐久性检验评定标准,掺加本发明合金粉的混凝土试块抗冻性能提高数个抗冻等级,数据为:
掺加1%混凝土抗冻防水合金粉对比不掺加混凝土抗冻防水合金粉抗冻性能提高为:(525—150) /150X 100%=250% ;
掺加2%混凝土抗冻防水合金粉对比不掺加混凝土抗冻防水合金粉抗冻性能提高为:(625—150) /150X100%=316.7% ;
抗渗性能对比
优良的防水抗渗性能,掺加1%混凝土抗冻防水合金粉对混凝土抗渗性能的改善不同龄期对比,
混凝土试块在2.0MPa下
不掺加混凝土抗冻防水合金粉的基准试块3d龄期渗透高度为:141.9mm,28d龄期为11.1_,与之对应的添加1%混凝土抗冻防水合金粉的渗透高度分别为:82.3mm、3.5 mm,那么,得出以下抗渗提高数据:
(141.9—82.3/141.9X100%=42.0%
(11.1—3.5) /11.1 X 100%=68.5%
抗裂性能对比
掺加1%混凝土抗冻防水合金粉对比不掺加混凝土抗冻防水合金粉,根据刀口约束法早期抗裂计算,其提高程度为(389-209) /389X100%=46.3%
以上是部分防水抗渗性能指标,在上述基础上,应用砂浆、混凝土还做了大量其他性能试验,包括防水抗渗性能和吸水量等,据试验结果分析,相对于基准混凝土 100%的吸水量,受检混凝土吸水量在1%以下,渗透厚度不到1毫米,混凝土抗冻防水合金粉对混凝土综合性能特别是力学性能无负面影响,经多次检测,砂浆混凝土抗压强度比达到110以上,同比性能均达到标准中较高等级要求,同样的,抗折强度等其他力学性能指标都不降低,混凝土抗冻防水合金粉与水泥混凝土有着出色的兼容性能,在提高防水抗渗性能,提高抗裂性能的同时为施工、操作带来便利,区别于目前市场上众多的混凝土外加剂,具有很好的社会价值和经济价值。
【权利要求】
1.一种混凝土抗冻防水合金粉,其特征在于由重量份数的Al 20313.28?19.75份、Mg014.20 ?22.24 份、Si021 3.59 ?20.60 份、Zr029.36 ~ 13.91 份、Μο038.82 ?14.42 份为原料制成, 其制作方法包括以下步骤: 步骤一、高温喷射: 把原料混合均匀,在1900-2100°C高温条件下采用钨铼合金喷嘴,随着温度增高,自然喷射出熔融颗粒状微珠; 步骤二、碾压: 用钼制磙滚压喷射出的还未结晶或凝固状态的熔融颗粒状微珠成厚度为0.6?1.2微米的叠加薄片; 步骤三、活化改性: 在真空反应釜内添加0.6?1.2微米的混合物薄片,取所添加的混合物薄片重量的1%的纳米级硅偶联剂和六氯化铵,其中二者重量各占50%,控制温度在400°C?600°C之间,用气相沉积和飞溅镀膜的方法技术工艺生产而成叠加憎水层材料; 步骤四、粉碎: 将步骤三所制成材料用粉碎设备粉碎至目数为300-350目即可。
2.根据权利要求1所述的一种混凝土抗冻防水合金粉,其特征在于由重量份数的Al20313.28 份、MgO 14.20 份、S12 13.59 份、ZrO2 9.36 份、MoO3 8.82 份为原料制成。
3.根据权利要求1所述的一种混凝土抗冻防水合金粉,其特征在于由重量份数的Al20319.75 份、MgO 22.24 份、S12 20.60 份、ZrO2 13.91 份、MoO3 14.42 份为原料制成。
4.根据权利要求1所述的一种混凝土抗冻防水合金粉,其特征在于由重量份数的Al203.16.50 份、MgO 18.20 份、S12 17.60 份、ZrO2 11.50 份、MoO3 12.20 份为原料制成。
【文档编号】C04B22/06GK104478270SQ201410835712
【公开日】2015年4月1日 申请日期:2014年12月30日 优先权日:2014年12月30日
【发明者】吴法辰 申请人:河南科丽奥高新材料有限公司
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