本发明公开一种混凝土浸渍剂及制备方法，特别是一种有机-无机杂化混凝土浸渍剂及制备方法。
背景技术：
：混凝土的发展，经历了由低到高乃至超高强度的过程，但大量混凝土结构的过早破坏证明高强度并不意味着高耐久性。由于耐久性不足，混凝土构筑物过早劣化以至破坏崩塌的事件在国内外屡见不鲜，由此造成加固、维修、拆除重建的费用巨大，且治理效果并不十分显著。美国学者Sitter曾用“五倍定律”形象描述了混凝土结构耐久性的重要性：即设计阶段对钢筋防护的必要措施节省1美元，意味着钢筋锈蚀时采取补救措施将多花费5美元，当混凝土表面顺筋开裂时采取补救措施将追加25美元，严重破坏时将追加维修费125美元。以上表明，混凝土结构耐久性的不足，会带来相当严重的破坏，我国正处于经济发展的高速时期，提升混凝土结构基础设施的耐久性，已经成为了迫在眉睫的任务。在利用混凝土表层防护提高其耐久性方面，有机硅防护涂层具有疏水性好、透气性好、热稳定性好、耐候性优良、适用性广泛等优点，是目前应用最多、最成熟的表层防护材料。但由于有机硅防护涂层形成的疏水膜只是附着在基材的气孔上而不能阻塞气孔，因此，不能强化基材表层的孔隙结构，密实度没有提高，气密性较差，不能应用于有水压环境或者是外力作用下的混凝土结构防护；且其挥发性较大，长期的防护效果较差，全面防护性能并不够理想。技术实现要素：针对上述提到的现有技术中的混凝土表层的有机硅防护涂层防护性能不够理想的缺点，本发明提供一种有机-无机杂化混凝土浸渍剂及制备方法，其采用采用正硅酸乙酯作为主材，酒石酸作为催化剂，在起到催化效果的同时，在涂刷/喷涂于混凝土表层后，酒石酸会与混凝土内的氢氧化钙发生化学反应，生成不溶于水的酒石酸钙，可降低混凝土孔隙率，提高其密实度，进一步强化混凝土表层的孔隙结构。本发明解决其技术问题采用的技术方案是：一种有机-无机杂化混凝土浸渍剂，浸渍剂包括正硅酸乙酯、无水乙醇、酒石酸、端羟基硅油、水和纳米硅溶胶，其中，正硅酸乙酯、无水乙醇和酒石酸的摩尔比为1:(1～2):(0.025～0.030)，端羟基硅油的含量为正硅酸乙酯质量的30％-35％，水和正硅酸乙酯的摩尔比为2:1，纳米硅溶胶的含量为正硅酸乙酯质量的10％-15％。一种如上述的有机-无机杂化混凝土浸渍剂的制备方法，该方法包括下述步骤：步骤S1、混合搅拌：将正硅酸乙酯、无水乙醇和水按比例混合，并在25～30℃件下搅拌40～50分钟，使其混合均匀，搅拌过程中缓慢加入催化剂酒石酸，酒石酸按照配比在搅拌混合过程中均匀加入；步骤S2、杂化：在步骤S1的混合物中加入端羟基硅油进行杂化，并在25～30℃条件下搅拌20～30分钟，使其混合均匀；步骤S3：在步骤S2的混合物中加入纳米硅溶胶，25～30℃条件下搅拌15～20分钟，使其混合均匀，静置陈化后即得到最终产品。本发明解决其技术问题采用的技术方案进一步还包括：本发明的有益效果是：本发明通过有机材料和无机材料的杂化，制备出有机-无机杂化混凝土浸渍剂，将有机、无机组分间的性能优化互补，弥补了有机硅防护涂层的不足，通过表层涂刷/喷涂的方法，一方面提高混凝土表层的疏水性能；另一方面强化混凝土表层的孔隙结构，提高其水密性、气密性，截断侵蚀性介质渗入混凝土的内路径，从而提高混凝土耐久性，对混凝土结构具有更全面防护效果。下面将结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。附图说明图1为本发明制备流程示意图。具体实施方式本实施例为本发明优选实施方式，其他凡其原理和基本结构与本实施例相同或近似的，均在本发明保护范围之内。本发明主要保护一种有机-无机杂化混凝土浸渍剂，其主要包括正硅酸乙酯、无水乙醇、酒石酸、端羟基硅油、水和纳米硅溶胶(本实施例中，对纳米硅溶胶没有特殊限定，只是溶胶颗粒在纳米级就可以)，其中，正硅酸乙酯、无水乙醇和酒石酸的摩尔比为1:(1～2):(0.025～0.030)，端羟基硅油的含量为正硅酸乙酯质量的30％～35％，水和正硅酸乙酯的摩尔比为2:1，纳米硅溶胶的含量为正硅酸乙酯质量的10％～15％。请参看附图1，本发明同时保护一种有机-无机杂化混凝土浸渍剂的制备方法，该方法包括下述步骤：步骤S1：混合搅拌：将正硅酸乙酯、无水乙醇和水按比例混合，并在25～30℃条件下搅拌40～50分钟，使其混合均匀，搅拌过程中缓慢加入催化剂酒石酸，酒石酸按照配比在搅拌混合过程中均匀加入，即酒石酸的加入持续时间为整个搅拌过程的时间；步骤S2：杂化：在步骤S1的混合物中加入端羟基硅油进行杂化，并在25～30℃条件下搅拌20～30分钟，使其混合均匀；步骤S3：在步骤S2的混合物中加入纳米硅溶胶，在25～30℃条件下搅拌15～20分钟，使其混合均匀，静置陈化后即得到最终产品。本发明中采用正硅酸乙酯作为主材，其分子量小，粘度低，渗透性好，稳定性强，作为无机组分可水解生成正硅酸，在混凝土孔隙中可缩合生成二氧化硅凝胶，填充孔隙，提高混凝土表层的密实度。与杂化材料常选用的催化剂不同，本发明采用酒石酸作为催化剂，在起到催化效果的同时，在涂刷/喷涂于混凝土表层后，酒石酸会与混凝土内的氢氧化钙发生化学反应，生成不溶于水的酒石酸钙，可降低混凝土孔隙率，提高其密实度，进一步强化混凝土表层的孔隙结构。端羟基硅油作为有机组分，其表面张力较低并且具有疏水基团甲基，分子结构类似于正硅酸乙酯的缩聚产物，于其具有很好的互溶性，可大幅提高杂化后浸渍剂的疏水性能。纳米硅溶胶的加入，使浸渍剂在凝胶后形成纳米结构的粗糙表面，进一步提高了涂层的疏水性能，阻碍腐蚀性介质侵入混凝土内部，对混凝土实现良好的保护作用。下面将以几种具体实例对本发明做进一步说明：实施例一：本实施例中，正硅酸乙酯、无水乙醇和酒石酸的摩尔比为1:1:0.025，端羟基硅油的含量为正硅酸乙酯质量的30％，水和正硅酸乙酯的摩尔比为2:1，纳米硅溶胶的含量为正硅酸乙酯质量的10％。实施例二：本实施例中，正硅酸乙酯、无水乙醇和酒石酸的摩尔比为1:1.1:0.026，端羟基硅油的含量为正硅酸乙酯质量的31％，水和正硅酸乙酯的摩尔比为2:1，纳米硅溶胶的含量为正硅酸乙酯质量的11％。实施例三：本实施例中，正硅酸乙酯、无水乙醇和酒石酸的摩尔比为1:1.2:0.029，端羟基硅油的含量为正硅酸乙酯质量的34％，水和正硅酸乙酯的摩尔比为2:1，纳米硅溶胶的含量为正硅酸乙酯质量的14％。实施例四：本实施例中，正硅酸乙酯、无水乙醇和酒石酸的摩尔比为1:1.3:0.027，端羟基硅油的含量为正硅酸乙酯质量的32％，水和正硅酸乙酯的摩尔比为2:1，纳米硅溶胶的含量为正硅酸乙酯质量的12％。实施例五：本实施例中，正硅酸乙酯、无水乙醇和酒石酸的摩尔比为1:1.4:0.028，端羟基硅油的含量为正硅酸乙酯质量的33％，水和正硅酸乙酯的摩尔比为2:1，纳米硅溶胶的含量为正硅酸乙酯质量的13％。实施例六：本实施例中，正硅酸乙酯、无水乙醇和酒石酸的摩尔比为1:1.5:0.028，端羟基硅油的含量为正硅酸乙酯质量的33％，水和正硅酸乙酯的摩尔比为2:1，纳米硅溶胶的含量为正硅酸乙酯质量的13％。实施例七：本实施例中，正硅酸乙酯、无水乙醇和酒石酸的摩尔比为1:1.6:0.027，端羟基硅油的含量为正硅酸乙酯质量的32％，水和正硅酸乙酯的摩尔比为2:1，纳米硅溶胶的含量为正硅酸乙酯质量的12％。实施例八：本实施例中，正硅酸乙酯、无水乙醇和酒石酸的摩尔比为1:1.7:0.028，端羟基硅油的含量为正硅酸乙酯质量的34％，水和正硅酸乙酯的摩尔比为2:1，纳米硅溶胶的含量为正硅酸乙酯质量的14％。实施例九：本实施例中，正硅酸乙酯、无水乙醇和酒石酸的摩尔比为1:1.8:0.027，端羟基硅油的含量为正硅酸乙酯质量的31％，水和正硅酸乙酯的摩尔比为2:1，纳米硅溶胶的含量为正硅酸乙酯质量的11％。实施例十：本实施例中，正硅酸乙酯、无水乙醇和酒石酸的摩尔比为1:1.9:0.030，端羟基硅油的含量为正硅酸乙酯质量的35％，水和正硅酸乙酯的摩尔比为2:1，纳米硅溶胶的含量为正硅酸乙酯质量的15％。实施例九：本实施例中，正硅酸乙酯、无水乙醇和酒石酸的摩尔比为1:2.0:0.025，端羟基硅油的含量为正硅酸乙酯质量的30％，水和正硅酸乙酯的摩尔比为2:1，纳米硅溶胶的含量为正硅酸乙酯质量的10％。本发明的浸渍剂的物理性能：颜色凝胶时间白色15-17h浸渍剂处理混凝土、水泥净浆试件的性能试验：1.吸水率测试用制备好的浸渍剂浸渍处理经表面打磨的水泥净浆试件(W/C＝0.35)，室温下晾置3d，于干燥箱中70℃干燥24h，并记录其质量，然后将试件浸泡在水中24h后称重，计算吸水率。2.接触角测试用制备好的浸渍剂涂刷于经表面打磨处理的C30混凝土试件(100mm×100mm×100mm)，室温下晾置3天，于干燥箱中70℃干燥24h后，进行接触角测试，检测其憎水性能。3.渗透深度测试将制备好的C30混凝土试件(100mm×100mm×100mm)在室温下放置3天，于干燥箱中70℃干燥24h，用砂纸打磨去除混凝土试件表面的氧化层、油脂，后将制备好的浸渍剂经一定的涂刷次数(1次、5次、10次、15次)分别涂刷于混凝土试件表面，之后将混凝土试件劈开，测量浸渍剂在混凝土中的渗透深度。4.碳化性能测试将制备好的C30混凝土试件(100mm×100mm×100mm)在标准条件下养护23天，擦干试件表面的水分，于干燥箱中70℃干燥24h，用砂纸打磨去除试件表面的氧化层、油脂，采用涂刷的方法将浸渍剂分四次均匀涂覆于试件表面，之后室温下晾置3天，于干燥箱中70℃干燥2h，后将试件放入碳化箱内，其二氧化碳浓度为(20±3)％、相对湿度为(70±5)％、温度为(20±2)％，分别在3天、7d、14d、28d时劈开试件，并在其断面喷涂1％的酚酞酒精溶液，采用电子游标卡尺测量其碳化深度。5.冻融循环性能测试将制备好的C30混凝土试件(100mm×100mm×400mm)，标准条件下养护23天，擦干试件表面的水分，在干燥箱中(80±5)℃干燥24h，用砂纸打磨去除混凝土试件表面的氧化层、油脂，采用涂刷的方法将溶胶分四次均匀涂覆于试件表面，之后室温下晾置3天，于干燥箱中70℃干燥2h，检测其基准声时后，将试件放在(20±2)℃水中浸泡4天后称重，采用快冻法进行试验，每隔25次冻融循环后检测其相对冻弹性模量及质量损失率。测试结果如下表所示：表1浸渍剂浸渍处理水泥净浆试件的吸水率表2浸渍剂涂刷于C30混凝土试件的接触角经过处理的试件未经处理的试件130°46°表3浸渍剂涂刷于C30混凝土的渗透深度涂刷次数(次)151015渗透深度(mm)5101215表4浸渍剂涂刷于C30混凝土的碳化深度碳化时间(天)经处理试件碳化深度(mm)未经处理试件碳化深度(mm)301.6702.3140.13.6280.14.0表5浸渍剂涂刷于C30混凝土的抗冻性能-质量损失率表6浸渍剂涂刷于C30混凝土的抗冻性能-相对冻弹性模量试验结果说明，经浸渍剂处理的试件，阻水性能大幅提高，且渗透性较好，在耐久性测试方面，表现出了优异的抗碳化及抗冻性能。综上所述，本发明有机-无机杂化混凝土浸渍剂一方面可提高混凝土表层的疏水性能，另一方面能强化混凝土表层孔隙结构，阻断侵蚀性截止渗入混凝土内部的路径，用于混凝土防护，可显著提高其耐久性。当前第1页1 2 3