环境友好型混凝土加固材料及其制备方法
【专利摘要】本发明提供了一种环境友好型混凝土加固材料及其制备方法，属于化学【技术领域】，解决了现有技术所存在的无法有效的提高混凝土建筑物结构强度，从而防止混凝土建筑物腐蚀老化的技术问题。它包括以下质量份数的组分：聚八甲基环四硅氧烷10-100份；水10-100份；固化剂0.1-10份；它还包括配料乳化、开环聚合等步骤来制备上述的加固材料，其中反应温度为80-100℃，反应时间为1-10小时。本发明的加固材料是亲水性高拉伸材料，具有良好的渗透性能，能够阻止水泥混凝土建筑腐蚀老化，而且能够大幅度提高酥化病态水泥混凝土建筑的抗压强度。
【专利说明】环境友好型混凝土加固材料及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于化学【技术领域】，涉及一种环境友好型混凝土加固材料及其制备方法，具体的说是一种有机硅聚合物与其他组分的复配及其制备方法。
【背景技术】
[0002]我国是目前世界上最大的水泥生产与消费国家。每年有大量的水泥混凝土建筑落成。但随着时间的推移，其也会出现老化、强度变低的严重问题。老化的水泥建筑通常会出现裂缝、剥落、渗漏等结构性安全问题，另一方面，水泥材料本身的“酥化”也是十分重要的危害。当水泥长期受酸雨或空气中的二氧化硫侵蚀，水泥中的硅酸钙会逐渐反应生成硫酸钙析出，造成水泥内部钙质流失而变得疏松，最终导致水泥材料内部的强度下降，产生碎裂和严重的退化。解决“酥化”问题最直接的办法是使用加固剂，使疏松的水泥内部结构变得更加致密，从而达到补强的效果。有机硅材料如正硅酸乙酯(TE0S)等是一种常见的加固剂，曾被广泛用在土石建筑加固方面，但这种材料有着明显的缺陷，如加固后材料的颜色变白，使得文物外观发生显著变化；另外这种材料没有拉伸强度，加固后，材料容易随着环境热涨冷缩和干湿的变化裂开。其他常用高分子加固材料也往往因为其较强的疏水性而容易发生保护性破坏。
[0003]中国专利公开了一种有机/无机复合混凝土耐腐蚀保护膜涂层的制备及应用方法[申请号:ZL201110287760.1]，该发明采用正硅酸乙酯为起始剂，与聚二甲基硅氧烷共聚制备复合耐腐蚀薄膜涂层。该方法虽然具有经济性好，配方简单的特点，但该发明并没有解决混凝土强度降低的问题，只是在已经腐蚀老化的基础上采用涂层的方法来延缓老化腐蚀的速度。
[0004]因此，要解决大量水泥混凝土建筑老化，特别是强度变低的迫切问题，就必须另辟蹊径，研发既能够阻止其腐蚀老化，又能够提高其结构强度的保护剂。而这样的保护加固试剂又必须环境友好，以便于大规模施工。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是针对上述问题，提供一种环境友好型混凝土加固材料及其制备方法；解决了现有技术所存在的无法有效的提高混泥土建筑物结构强度，从而防止混凝土建筑物腐蚀老化的技术问题。
[0006]为达到上述目的，本发明采用了下列技术方案:一种环境友好型混凝土加固材料，包括以下质量份数的组分:
[0007]聚八甲基环四硅氧烷10-100份；
[0008]水10-100 份； [0009]固化剂0.1-10 份。
[0010]在上述的环境友好型混凝土加固材料中，所述聚八甲基环四硅氧烷的分子量为1000-100000，所述固化剂为无机固化剂。[0011]在上述的环境友好型混凝土加固材料中，所述聚八甲基环四硅氧烷的分子量为8000-60000,所述无机固化剂为炭黑、白炭黑、粉煤灰和矿粉中的一种或几种。
[0012]在上述的环境友好型混凝土加固材料中，还包括质量份数为0.01-10份的乳化剂。
[0013]在上述的环境友好型混凝土加固材料中，所述环境友好型混凝土加固材料包括以下质量份数的组分:
[0014]聚八甲基环四硅氧烷40-100份；
[0015]水40-100 份；
[0016]固化剂4-10份；
[0017]乳化剂0.5-2份。
[0018]在上述的环境友好型混凝土加固材料中，所述乳化剂为阴离子表面活性剂或阳离子表面活性剂。
[0019]在上述的环境友好型混凝土加固材料中，所述阴离子表面活性剂为十二烷基硫酸盐、十二烷基苯磺酸盐、十二烷基苯磺酸、聚氧乙烯醚、PPG-1000、PEG-1200中的一种或几种。
[0020]一种环境友好型混凝土加固材料的制备方法，包括以下步骤:
[0021]步骤1，配料及乳化，将质量份数为10-100份的八甲基环四硅氧烷和10-100份的水混合后，充分搅拌乳化；
[0022]步骤2，开环聚合反应，将步骤1中的物料在80_100°C条件下搅拌反应1_10小时；
[0023]步骤3，反应完成后，加入质量份数为0.1-10份的固化剂搅拌均匀，冷却至室温。
[0024]在上述的环境友好型混凝土加固材料的制备方法中，在步骤1中还包括质量份数为0.01-10份的乳化剂和0.01-1份的催化剂，所述乳化剂为阴离子表面活性剂或阳离子表面活性剂，当乳化剂为阴离子表面活性剂时，所述阴离子表面活性剂为十二烷基硫酸盐、十二烷基苯磺酸盐、十二烷基苯磺酸、聚氧乙烯醚、PPG-1000、PEG-1200中的一种或几种，所述催化剂为过氧化物，所述固化剂为无机固化剂且为炭黑、白炭黑、粉煤灰和矿粉中的一种或几种。
[0025]在上述的环境友好型混凝土加固材料的制备方法中，包括以下步骤:
[0026]步骤1，配料及乳化，将质量份数为40-100份的八甲基环四硅氧烷、40-100份的水、0.5-2份的乳化剂和0.01-1份的催化剂混合后，充分搅拌乳化；
[0027]步骤2，开环聚合反应，将步骤1中的物料在85-95°C条件下搅拌反应1_5小时；
[0028]步骤3，反应完成后，加入质量份数为4-10份的固化剂搅拌均匀，冷却至室温。
[0029]与现有的技术相比，本发明的优点在于:
[0030]1、本发明的加固材料是亲水性高拉伸的水泥混凝土加固材料，具有良好的渗透性能，不但能够阻止水泥混凝土建筑腐蚀老化，而且能够大幅度提高酥化病态水泥混凝土建筑的抗压强度。
[0031 ] 2、本加固材料为亲水性材料， 避免了使用挥发性有机溶剂，使得大规模施工变得更加容易，而且过程环境友好，不污染环境。
[0032]3、由于本发明所述加固材料具有高拉伸的特点，就避免了传统的加固材料易随环境热胀冷缩和干湿变化引起的加固本体的开裂。[0033]4、本加固材料使用后不改变混凝土本色，因而特别适用于历史建筑、文物古迹的保护与加固。
[0034]5、本加固材料由于具有S1-0-Si为骨架的化学键，具有很高的化学稳定性与耐腐蚀性，在提高混凝土强度的同时，还能对其内部钢筋具有保护作用。
【具体实施方式】
[0035]实施例1
[0036]将分子量为1000-8000的100g聚八甲基环四硅氧烷、10g水和0.lg炭黑放入到200ml的烧瓶中，用搅拌器搅拌均匀，充分乳化，即得到环境友好型混凝土加固材料。
[0037]该加固材料具有一定的拉伸性能。借鉴我国化工行业标准(HG/T2580-94)中测量橡胶或塑料涂覆物拉伸强度的方法，测得其拉伸强度为2.0MPa。 [0038]模拟腐蚀水泥样品的合成:为便于后续加固实验的开展，采用了能在较短的时间内固化的P.042.5R早强型普通硅酸盐水泥(GB / T175 一 99)来制作试验用水泥块。在制备水泥样品时，将标准砂(GB / T17671 — 1999)，水泥以及石膏粉来模拟老化强度降低的水泥混凝土样品；使用砂浆搅拌机充分搅拌后，注入15CmX15CmX15Cm的模具中；不停地震动模具，赶走水泥浆中的气泡，沿着上表面将多余的水泥刮走，并保证上表面的平整。装有水泥的模具放置一天后，将里面已经成型的水泥块取出，在上面铺上一层已经被水饱和的卫生纸，放入25°C恒温室的进行养护两周待检测。
[0039]涂覆方法:将上述环境友好型混凝土加固材料涂刷到上述水泥块上，涂覆量为10kg/m2，深度15cm。水泥块的抗压强度由强度仪测定。对比使用与未使用本加固材料样块的抗压强度比提高85%。
[0040]实施例2
[0041]将分子量为8000-60000的40g聚八甲基环四硅氧烷、100g水、3g白炭黑、lgPPG-1000放入到200ml的烧瓶中，用搅拌器搅拌均匀，充分乳化，即得到环境友好型混凝土加固材料。
[0042]该加固材料的拉伸强度为2.2MPa，拉伸强度测试方法同实施例1，该试验用水泥块制作方法同实施例1。
[0043]涂覆方法:将上述环境友好型混凝土加固材料涂刷到上述水泥块上，涂覆量为16kg/m2，深度15cm。试块的抗压强度由强度仪测定。对比使用与未使用本加固材料样块的抗压强度比提高96%。
[0044]实施例3
[0045]将分子量为60000-100000的100g聚八甲基环四硅氧烷、40g水、5克矿粉、5克粉煤灰和0.5g PEG-1200放入到200ml的烧瓶中，用搅拌器搅拌均匀，充分乳化，即得到环境友好型混凝土加固材料。
[0046]该加固材料的拉伸强度为2.1MPa，拉伸强度测试方法同实施例1，该试验用水泥块制作方法同实施例1。
[0047]涂覆方法:将上述环境友好型混凝土加固材料涂刷到上述水泥块上，涂覆量为14kg/m2，深度15cm。试块的抗压强度由强度仪测定。对比使用与未使用本加固材料样块的抗压强度比提高94%。[0048]实施例4-11
[0049]以下实施例的拉伸强度测试方法同实施例1，该试验用水泥块制作方法同实施例1，涂覆方法同实施例1。
[0050]
【权利要求】
1.一种环境友好型混凝土加固材料，其特征在于，包括以下质量份数的组分:聚八甲基环四硅氧烷10-100份；水10-100 份；固化剂0.1-10份。
2.根据权利要求1所述的环境友好型混凝土加固材料，其特征在于，所述聚八甲基环四硅氧烷的分子量为1000-100000，所述固化剂为无机固化剂。
3.根据权利要求2所述的环境友好型混凝土加固材料，其特征在于，所述聚八甲基环四硅氧烷的分子量为8000-60000，所述无机固化剂为炭黑、白炭黑、粉煤灰和矿粉中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的环境友好型混凝土加固材料，其特征在于，还包括质量份数为0.01-10份的乳化剂。
5.根据权利要求4所述的环境友好型混凝土加固材料，其特征在于，所述环境友好型混凝土加固材料包括以下质量份数的组分:聚八甲基环四硅氧烷40-100份；水40-100 份；固化剂4-10份；乳化剂0.5-2份。
6.根据权利要求4或5所述的环境友好型混凝土加固材料，其特征在于，所述乳化剂为阴离子表面活性剂或阳离子表面活性剂。
7.根据权利要求6所述的环境友好型混凝土加固材料，其特征在于，所述阴离子表面活性剂为十二烷基硫酸盐、十二烷基苯磺酸盐、十二烷基苯磺酸、聚氧乙烯醚、PPG-1000、PEG-1200中的一种或几种。
8.一种环境友好型混凝土加固材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤:步骤1，配料及乳化，将质量份数为10-100份的八甲基环四硅氧烷和10-100份的水混合后，充分搅拌乳化；步骤2，开环聚合反应，将步骤1中的物料在80-100°C条件下搅拌反应1-10小时；步骤3，反应完成后，加入质量份数为0.1-10份的固化剂搅拌均匀，冷却至室温。
9.根据权利要求8所述的环境友好型混凝土加固材料的制备方法，其特征在于，在步骤1中还包括质量份数为0.01-10份的乳化剂和0.01-1份的催化剂，所述乳化剂为阴离子表面活性剂或阳离子表面活性剂，当乳化剂为阴离子表面活性剂时，所述阴离子表面活性剂为十二烷基硫酸盐、十二烷基苯磺酸盐、十二烷基苯磺酸、聚氧乙烯醚、PPG-1000、PEG-1200中的一种或几种，所述催化剂为过氧化物，所述固化剂为无机固化剂且为炭黑、白炭黑、粉煤灰和矿粉中的一种或几种。
10.根据权利要求9所述的环境友好型混凝土加固材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤:步骤1，配料及乳化，将质量份数为40-100份的八甲基环四硅氧烷、40-100份的水、0.5-2份的乳化剂和0.01-1份的催化剂混合后，充分搅拌乳化；步骤2，开环聚合反应，将步骤1中的物料在85-95°C条件下搅拌反应1-5小时；步骤3，反应完成后，加入质量份数为4-10份的固化剂搅拌均匀，冷却至室温。
【文档编号】C04B24/42GK103664051SQ201310579559
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年11月18日 优先权日:2013年11月18日
【发明者】张晖, 姜辉, 王晶鑫, 徐征 申请人:浙江大学