多功能抗渗减缩型混凝土表层强化剂的制作方法

专利名称：：多功能抗渗减缩型混凝土表层强化剂的制作方法
技术领域：
：本发明属于建筑材料
技术领域：
，涉及一种多功能抗渗减縮型混凝土表层强化剂。
背景技术：
：混凝土表层结构的优劣关系到混凝土强度及其自身耐久性能的发展，优质的表层结构在提升混凝土各项性能及整体结构稳定性方面有着至关重要的作用。混凝土表层强化技术是实现混凝土表层性能提升的重要途径之一。混凝土表层强化的实现途径主要有加强混凝土表层的水养及湿热养护、在混凝土表层覆盖薄膜或喷涂养护剂，以及使用混凝土表层强化剂等。但保证混凝土表层长期具备水养及湿热养护条件并非所有工程都能满足，在混凝土表层进行大面积的薄膜养护需耗费较大的人力物力，喷涂养护剂的表层强化效果并不十分明显。使用混凝土表层强化剂是近些年出现的一种有效提升混凝土的表层强度的表面强化方法。目前国内姨混凝土表层强化剂尚无统一定义，它的作用主要表现在能够控制混凝土表层的水分蒸发，使表层混凝土能够充分水化，增加表层强度，同时还可以降低混凝土表层结构中毛细孔溶液的表层张力，减少毛细孔的负压以达到减少收縮的目的，有效抑制混凝土表层微裂纹的产生，使混凝土表层结构更加密实，抵御外界有害介质的侵入以减少其对混凝土结构造成的危害。申请人:认为混凝土整体性能的提升除混凝土表层强度的增长外，表层其他性能的改善也十分的重要。混凝土表层渗透性能的优劣决定着混凝土耐久性的好坏，表层致密的混凝土能够更好的抵御外界有害介质的侵入，保护内部结构不受损伤，混凝土表层抗渗性能不佳将导致混凝土的碳化、氯盐侵蚀破坏等劣化现象的出现。此外，混凝土表层的抗体积变形性能也十分重要，良好的抗体积变形性能将使混凝土表层由收縮引起的微裂纹及局部破损减少，降低了混凝土遭受外界有害介质侵入的可能，保证了混凝土的整体质量。因此，研发一种兼具混凝土表层增强及混凝土表层其他性能提升功效的多功能抗渗减縮型混凝土表层强化剂成为本领域技术人员孜孜以求的目标。
发明内容本发明的目的是针对现有表层强化剂功效相对单一、施工不便的缺点，提出一种多功能抗渗减縮型混凝土表层强化剂，同时具备表层增强、减縮、抗碳化、抗有害介质渗透功能，并具有用量少、易施工、成本低等特点。申请人:经研究发现混凝土表层结构劣化的主要原因是混凝土浇筑后的泌水导致混凝土表层水灰比增大，强度下降，同时使得混凝土表层结构收縮严重，微裂纹及其他缺陷增多，外界有害物质渗透至混凝土结构内部致使混凝土发生碳化或造成内部钢筋锈蚀。基于上述研究，本发明以高分子聚合物有机涂层外涂思路为基础，根据涂层成膜原理选择合适的成膜组分和成膜辅助组分，使高分子涂层在混凝土表层均匀成膜以减少水分蒸发，保证表层混凝土水化的正常进行，并有效封堵混凝土表层开放的毛细孔及微裂纹，阻止外界有害介质的侵入，提升混凝土的抗介质渗透性能；同时引入小分子高渗透表层活性剂组分，有效降低混凝土的表层收縮，保证混凝土的体积稳定性。实现本发明的技术方案是—种多功能抗渗减縮型混凝土表层强化剂，其组分及重量百分数为高分子聚合物10%20%成膜辅助化合物1%7%表层活性剂化合物5%10%渗透辅助化合物1%4%活性化合物1.5%4.5%水余量上述高分子聚合物为纯丙乳液或苯丙乳液。上述成膜辅助化合物为二乙二醇单甲醚、十二碳醇酯或水解聚丙烯钠盐，采用前述物质作为成膜辅助组分可使高分子聚合物乳液分子更加均匀的分散，在混凝土表层形成薄且致密的有机薄膜，一方面封堵混凝土表层毛细孔，降低水分散失；另一方面使表层活性组分停留在混凝土毛细孔中发挥其减縮功效。上述表层活性剂化合物为烷基聚乙二醇醚或烷芳基聚醚醇。上述渗透辅助化合物为有机硅烷或甲基丙烯酸甲酯，采用前述物质作为渗透辅助组分可使表层活性剂化合物更容易渗透至混凝土表层结构中，发挥降低毛细孔溶液表面张力的作用。上述活性化合物为纳米硅酸钠或聚丙烯酸钠。本发明的制备方法是将上述组分混合并搅拌均匀即可，制备简单易行，便于推广使用。本发明从表层增强、减縮、抗碳化和抗有害介质渗透四方面来同时提升混凝土的表层性能，兼具有增强、减縮和抗渗等效果；同时将原有表层强化剂抹面收光工艺简化为喷涂工艺，使施工操作更加简单；相对于一般表层强化剂，具有用量小，涂覆面积大等特点，降低使用成本；由于本发明在混凝土硬化后使用，故不会对水泥水化及外加剂使用等产生负面影响；在有效提升混凝土表层强度的同时，增加了减縮、抗渗等功效。其主要特点如下1、具有良好的混凝土表层增强功效。由于本发明的混凝土表层强化剂组成成分中含有高分子聚合物，其在混凝土表层成膜后能够有效阻止混凝土表层的水分散失，确保了表层混凝土正常的水化环境不受破坏。除此之外，本发明组成成分中还含有活性硅酸盐组分，能够渗透至混凝土毛细孔中与孔溶液中的碱性化合物反应生成凝胶，堵塞混凝土表层毛细孔及微裂纹，进而增加混凝土强度。在产品功能上主要区别于其他类型表层强化剂的是本品不是在混凝土表层覆盖一种高强度但较厚的附加保护层以达到表层增强的目的，而是通过改善原始混凝土表层结构及水化环境，增加表层混凝土的强度来达到表层强化，强化作用机理有根本上的不同。2、具有显著的减縮性能。由于本发明中有小分子表层活性剂、渗透辅助成分及高分子聚合物。小分子表层活性组分在渗透辅助组分的协助下，更加容易渗透至混凝土内部的毛细孔中，降低孔溶液的表面张力，进而减少表层混凝土的收縮；高分子聚合物可以在混凝土表层形成一层致密的膜结构，抑制水分的蒸发，减少混凝土表层毛细孔因失水而产生的干縮。与普通混凝土表层强化剂相比，本产品在减縮方面有显著功效，能够明显减少混凝土表层的干燥收縮，降低收縮开裂风险，使混凝土表层强化剂的功能趋于多元化。3、能较显著的提升表层混凝土的抗碳化性能。本发明中含有高分子聚合物及活性硅酸盐组分。高分子聚合物能够在混凝土表层形成覆盖膜，堵塞混凝土表层开放的毛细孔，使二氧化碳分子不易侵入至混凝土的表层结构中引发碳化；活性硅酸盐组分能够渗透至混凝土表层结构中，与其中的碱性成分反应生成凝胶及水化产物，堵塞毛细孔及微裂纹，使表层混凝土更加密实，降低了碳化发生的可能性。相比于普通的混凝土表层强化剂，本发明在混凝土表层形成的保护膜更加致密，而非一般水泥基材料保护层，有机膜结构能有效阻挡二氧化碳分子的侵入，达到减小表层混凝土碳化的目的。4、具有明显增强表层混凝土抗渗性能的功效。本发明的混凝土表层强化剂含有高分子聚合物、成膜辅助组分及活性硅酸盐组分。高分子聚合物在成膜辅助组分的作用下在混凝土表层更好的分散铺展，封堵表层毛细孔及微裂纹，抑制外界有害介质(如氯离子)的侵入，达到增强表层混凝土抗渗性能的功效；活性硅酸盐组分能够渗透至混凝土表层结构中发挥与高分子聚合物组分相同的功效，封堵孔隙及裂纹，提升表层混凝土的抗渗性能。本发明与普通混凝土表层强化的不同之处在于其能够有效抵抗氯离子等有害介质的侵入，在表层增强的同时，提升混凝土的抗渗性能。5、施工方便、经济效益明显。普通混凝土表层强化剂的施工一般为混凝土初凝后，在混凝土表层进行铺撒，之后用磨刀反复磨压至表层有光泽，施工效率较低，并且表层强化剂的平均铺撒厚度为lOmm左右，用量较大，成本较高。本发明的混凝土表层强化剂为水性溶剂，可采用喷雾机或毛刷在初凝或拆模后的混凝土表层进行喷洒或涂刷，大大提高了施工可操作性，同时可根据工程的不同需求选择不同浓度或不同喷涂厚度进行施工，易于操作，此外本发明的混凝土表层强化剂，每公斤可强化9平方米左右的混凝土构件表层，使用经济。本发明的多功能抗渗减縮型混凝土表层强化剂可广泛应用于水泥混凝土浇筑构件表层，桥墩、大坝等处于侵蚀环境条件下的混凝土构件表层，异型不易采用常规方法进行强化的混凝土构件表层的强化处理作业中。具体实施例方式下面结合具体实施方式，进一步说明本发明。实施例1将下述组分按重量比混合并搅拌均匀，制得本发明所述多功能抗渗减縮型混凝土表层强化剂高分子聚合物10%成膜辅助化合物2%表层活性剂化合物6.5%渗透辅助化合物1.5%活性化合物3%水77%其中，高分子聚合物为纯丙乳液；成膜辅助化合物为二乙二醇单甲醚；表层活性剂化合物为烷基聚乙二醇醚；渗透辅助化合物为有机硅烷；活性化合物为纳米硅酸钠。实施例2将下述组分按重量比混合并搅拌均匀，制得本发明所述多功能抗渗减縮型混凝土表层强化剂高分子聚合物17%成膜辅助化合物4%表层活性剂化合物8%渗透辅助化合物2%活性化合物4%水75%其中，高分子聚合物为苯丙乳液；成膜辅助化合物为十二碳醇酯；表层活性剂化合物为烷芳基聚醚醇；渗透辅助化合物为有机硅烷；活性化合物为聚丙烯酸钠。实施例3—种多功能抗渗减縮型混凝土表层强化剂的组分及其重量百分数为高分子聚合物14%成膜辅助化合物5%表层活性剂化合物5%渗透辅助化合物2%活性化合物2%水72%其中，高分子聚合物为纯丙乳液；成膜辅助化合物为十二碳醇酯；表层活性剂化合物为烷芳基聚醚醇；渗透辅助化合物为甲基丙烯酸甲酯；活性化合物为纳米级硅酸钠。实施例4将下述组分按重量比混合并搅拌均匀，制得本发明所述多功能抗渗减縮型混凝土表层强化剂高分子聚合物20%成膜辅助化合物4%表层活性剂化合物9%渗透辅助化合物3%活性化合物4%水60%其中，高分子聚合物为苯丙乳液；成膜辅助化合物为二乙二醇单甲醚；表层活性剂化合物为烷基聚乙二醇醚；渗透辅助化合物为甲基丙烯酸甲酯；活性化合物为聚丙烯酸钠。相关实验及结果用实施例1-4的混凝土表层强化剂，进行混凝土强度、收縮、碳化及抗渗性能的对比实验，实验结果如下1、混凝土强度实验，结果见表1。表1各实施例混凝土强度实验结果<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>表1数据表明采用本发明可在不同龄期增加混凝土的抗压强度。由于本发明的表层强化剂中含有高分子聚合物组分，在混凝土表层封堵开放毛细孔及微裂纹，防止水分散失，加强表层混凝土的水化；此外本发明中的活性硅酸盐组分能够渗透至混凝土表层毛细孔中与碱性物质反应生成凝胶状物质，使混凝土表层更加密实，进而增加了混凝土的强度。2、混凝土收縮、减縮实验，结果见表2。表2各实施例混凝土收縮性能实验结果<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>表2数据表明采用本发明能够显著降低混凝土的收縮，在早期及后期均有较明显的减縮效果，但随着龄期的增长，表层强化剂的减縮效果被逐渐削弱。本发明的混凝土表层强化剂中含有高分子聚合物组分，能够在混凝土表层形成高分子薄膜阻碍混凝土表层毛细孔中的水分散失，减少收縮，同时其中的表层活性组分能够降低混凝土表层孔溶液的表层张力，进而减少毛细管负压以减小毛细管的收縮，使混凝土的整体收縮得到抑制。3、混凝土碳化性能实验，结果见表3。表3各实施例混凝土碳化深度实验结果<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>表3数据表明采用本发明可增强表层混凝土的抗碳化能力。本发明的表层混凝土强化剂喷涂于混凝土表层，其中的活性物质渗透至混凝土中生成凝胶堵塞毛细孔，同时也增加了表层混凝土中碱性物质的含量，进而提升了表层混凝土抗碳化的能力，此外高分子聚合物组分在混凝土表层形成一层致密的薄结构，阻碍了二氧化碳的侵入，增强了表层混凝土的抗碳化能力。4、混凝土抗渗性能实验，结果见表4。表4各实施例混凝土抗渗性能实验结果<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>表4说明，采用本发明的混凝土表层强化剂，混凝土的抗介质渗透性能得到提升，表现为氯离子渗透深度降低，氯离子扩散系数减小；气体渗透深度降低，气体渗透系数减小。本发明的混凝土表层强化剂喷涂于混凝土表层，其内部活性硅酸盐组分渗透至混凝土表层结构中，生成凝胶状物质堵塞毛细孔，封堵了氯离子及气体进入混凝土内部的通道，本发明中的高分子聚合物在混凝土表层形成仅具有微孔结构的薄膜，从外部阻挡了氯离子等有害介质的侵入，保护了混凝土内部结构的完好，增强了混凝土的抗渗性能。表l-4数据表明，采用本发明可使混凝土的强度发展可得到有效促进，同时混凝土的干燥收縮得到较大幅度的降低，早期降低效果更为明显，混凝土的碳化性能及抗有害介质侵入性能均得到显著改善。权利要求一种多功能抗渗减缩型混凝土表层强化剂，其特征在于其组分及其重量百分数为高分子聚合物10％～20％成膜辅助化合物1％～7％表层活性剂化合物5％～10％渗透辅助化合物1％～4％活性化合物1.5％～4.5％水余量其中高分子聚合物为纯丙乳液或苯丙乳液；成膜辅助化合物为二乙二醇单甲醚、十二碳醇酯或水解聚丙烯钠盐；表层活性剂化合物为烷基聚乙二醇醚或烷芳基聚醚醇；渗透辅助化合物为有机硅烷或甲基丙烯酸甲酯；活性化合物为纳米硅酸钠或聚丙烯酸钠。2.按照权利要求l所述的多功能抗渗减缩型混凝土表层强化剂，其特征在于其组分及其重量百分数为高分子聚合物lo％成膜辅助化合物2％表层活性剂化合物6.5％渗透辅助化合物1.5％活性化合物3％水77％其中高分子聚合物为纯丙乳液；成膜辅助化合物为二乙二醇单甲醚；表层活性剂化合物为烷基聚乙二醇醚；渗透辅助化合物为有机硅烷；活性化合物为纳米硅酸钠。3.按照权利要求l所述的多功能抗渗减缩型混凝土表层强化剂，其特征在于其组分及其重量百分数为高分子聚合物17％成膜辅助化合物4％表层活性剂化合物8％渗透辅助化合物2％活性化合物4％水75％其中高分子聚合物为苯丙乳液；成膜辅助化合物为十二碳醇酯；表层活性剂化合物为烷芳基聚醚醇；渗透辅助化合物为有机硅烷；活性化合物为聚丙烯酸钠。4.按照权利要求l所述的多功能抗渗减缩型混凝土表层强化剂，其特征在于其组分及其重量百分数为高分子聚合物14％成膜辅助化合物5％表层活性剂化合物5％渗透辅助化合物2％活性化合物2％水72％其中高分子聚合物为纯丙乳液；成膜辅助化合物为十二碳醇酯；表层活性剂化合物为烷芳基聚醚醇；渗透辅助化合物为甲基丙烯酸甲酯；活性化合物为纳米级硅酸钠。5.按照权利要求1所述的多功能抗渗减縮型混凝土表层强化剂，其特征在于其组分及其重量百分数为高分子聚合物20%成膜辅助化合物4%表层活性剂化合物9%渗透辅助化合物3%活性化合物4%水60%其中高分子聚合物为苯丙乳液；成膜辅助化合物为二乙二醇单甲醚；表层活性剂化合物为烷基聚乙二醇醚；渗透辅助化合物为甲基丙烯酸甲酯；活性化合物为聚丙烯酸钠。全文摘要本发明涉及一种多功能抗渗减缩型混凝土表层强化剂，由下述组分按重量百分比配制而成高分子聚合物10％～20％、成膜辅助化合物1％～7％、表层活性剂化合物5％～10％、渗透辅助化合物1％～4％、活性化合物1.5％～4.5％、水余量。本发明具有良好的混凝土表层增强功效，能显著减少表层混凝土的收缩，对表层混凝土的抗碳化性能及抗介质渗透性能有明显的改善，施工方便、经济效益明显。本发明可广泛应用于水泥混凝土浇筑构件表层，桥墩、大坝等处于侵蚀环境条件下的混凝土构件表层，异型不易采用常规方法进行强化的混凝土构件表层的强化处理作业中。文档编号C04B41/50GK101792329SQ201010101549公开日2010年8月4日申请日期2010年1月26日优先权日2010年1月26日发明者刘加平,刘建忠,崔巩,石亮,缪昌文申请人:江苏博特新材料有限公司;江苏省建筑科学研究院有限公司