一种混凝土抗硫阻锈防腐密实剂及其制备方法与流程

[0001]
本发明属于混凝土外加剂技术领域，具体涉及一种混凝土抗硫阻锈防腐密实剂及其制备方法。


背景技术：

[0002]
混凝土硬化过程中随着水泥水化进行，内部水分被水化反应所消耗，在硬化混凝土的集料-浆体界面形成了大量的连通的毛细孔；在干燥过程中混凝土会发生体积收缩，由于受到约束混凝土易产生开裂现象，更加剧了其渗漏的危害。而在混凝土拌合过程中加入密实剂，能提高硬化混凝土的抗渗性和抗开裂性，因此对其开发对工程应用具有重要作用。
[0003]
混凝土在实际使用中常常会出现耐久性差，出现劣化的问题，尤其是在潮湿和酸碱性环境中，与水分紧密接触后，侵蚀加重，对混凝土结构造成微结构的破坏，进一步的危害内部结构，造成钢筋锈蚀。现有的防治方法是在混凝土表面涂刷一层防水涂料，然而只能够起到阻止外部水分侵蚀，而内部水分向外排除时，又会破坏表面的防护涂层，涂层寿命得不到有效保障。


技术实现要素：

[0004]
为了解决现有技术存在的以上问题，本发明提供了一种混凝土抗硫阻锈防腐密实剂及其制备方法。本发明所述抗硫阻锈防腐密实剂，用于混凝土中，能显著提高抗硫阻锈防腐性能，防水性能好，防止混凝土开裂，有效阻止水分渗透，同时还能显著提高混凝土强度。
[0005]
本发明所采用的技术方案为：
[0006]
一种混凝土抗硫阻锈防腐密实剂，原料组分包括：
[0007]
硫铝酸盐，5-8重量份；
[0008]
矿物纤维，0.1-1重量份；
[0009]
表面活性剂，0.1-1重量份；
[0010]
硅酸钠，18-26重量份；
[0011]
亚硝酸钠，0.1-1重量份；
[0012]
桐油酸，0.1-1重量份；
[0013]
聚氨酯树脂，0.1-1重量份；
[0014]
水，40-60重量份。
[0015]
进一步优选所述混凝土抗硫阻锈防腐密实剂的原料组分包括：
[0016]
硫铝酸盐，6.5重量份；
[0017]
矿物纤维，0.55重量份；
[0018]
表面活性剂，0.55重量份；
[0019]
硅酸钠，22重量份；
[0020]
亚硝酸钠，0.55重量份；
[0021]
桐油酸，0.55重量份；
[0022]
聚氨酯树脂，0.55重量份；
[0023]
水，50重量份。
[0024]
所述硫铝酸盐为硫铝酸钙。
[0025]
所述矿物纤维为玄武岩纤维。
[0026]
所述表面活性剂为季胺盐类表面活性剂。
[0027]
进一步优选所述混凝土抗硫阻锈防腐密实剂的原料中，还添加硫铝酸盐质量20％-40％的硅油。
[0028]
所述混凝土抗硫阻锈防腐密实剂的制备方法，包括如下步骤：
[0029]
(1)加热条件下，向水中加入硫铝酸盐，充分搅拌混匀；
[0030]
(2)向步骤(1)所得体系中加入矿物纤维，搅拌一段时间，降温，加入表面活性剂，进行搅拌；
[0031]
(3)对步骤(2)所得体系进行ph值调节，之后加入硅酸钠、亚硝酸钠、桐油酸和聚氨酯树脂，充分搅拌均匀，即得所述混凝土抗硫阻锈防腐密实剂。
[0032]
另一种所述混凝土抗硫阻锈防腐密实剂的制备方法，包括如下步骤：
[0033]
(1)在加热条件下，将硫铝酸盐与硅油进行充分混合，得到硫铝酸盐与硅油的混合物，之后向热水中加入硫铝酸盐与硅油的混合物，充分搅拌混匀；
[0034]
(2)向步骤(1)所得体系中加入矿物纤维，搅拌一段时间，降温，加入表面活性剂，进行搅拌；
[0035]
(3)对步骤(2)所得体系进行ph值调节，之后加入硅酸钠、亚硝酸钠、桐油酸、聚氨酯树脂，充分搅拌均匀，即得所述混凝土抗硫阻锈防腐密实剂。
[0036]
步骤(1)中，所加热的温度为60-80℃；
[0037]
步骤(2)中，加入矿物纤维后，搅拌时间为8-20s，降温至40-50℃后，加入表面活性剂后，搅拌时间为15-25s。
[0038]
步骤(3)中，将ph调节为11-12，加入硅酸钠、亚硝酸钠、桐油酸和聚氨酯树脂，搅拌时间为10-20min。
[0039]
本申请发明人在研究中发现，通过加入矿物纤维，能吸附在混凝土水化反应过程中产生的空隙中，堵塞并隔断混凝土中的毛细孔，降低毛细管吸水现象，达到抗渗的目的；再者，该矿物纤维的加入还能有效减少混凝土干燥过程中的体积收缩，实在防开裂效果；同时矿物纤维的加入，还有利于提高混凝土的机械强度。
[0040]
本申请发明人在研究中还发现，在加入矿物纤维后，还加入表面活性剂，这是由于：矿物纤维加入后在混合过程中由于大量静电引力的存在，使得纤维容易成团，而加入所述季胺盐类表面活性剂能有效破坏静电引力，有利于提高纤维的充分分散，最终实现在提高混凝土抗开裂性和防水性的同时，还保证了混凝土强度。另一方面借助表面活性剂在溶解过程中，产生大量微小气泡，能有效切断混凝土硬化过程中产生的毛细管通路，降低毛细管作用，提高抗渗性。优选地，所述表面活性剂在40-50℃温度下加入，效果最佳；这是由于：温度过高，气泡产生过快过多，影响骨料分子在孔隙中填充的密实性，温度过低，气泡产生太慢或太少，阻断毛细管作用的效果不佳。
[0041]
进一步的，本申请通过将硫铝酸盐与硅油先混合，再加入水混合，有利于降低骨料颗粒之间的颗粒之间的摩擦阻力，抑制泌水，改善混凝土的和易性。且硅油与表面活性剂的
协同作用下，消除静电效果更好，进一步有利于提高矿物纤维的分散性，从而最终保证了混凝土的强度。
[0042]
加入的硅酸钠，与水泥中的游离钙离子反应生成硅酸钙，填充到孔隙和毛细通道中，提高密实性。优选地，在限定ph条件下，加入硅酸钠，有助于更上述功效的充分发挥。
[0043]
本申请通过加入亚硝酸钠，起到有效防锈的作用；通过加入桐油酸，有助于降低硫铝酸盐的水化速度，使得水泥结构更加紧密，能有效提升混凝土抗硫酸盐腐蚀的能力；通过加入聚氨酯树脂，能在混凝土结构中形成耐酸碱、耐腐蚀的固化膜，从而提升混凝土的强度和耐腐蚀性能。
[0044]
本发明所述的混凝土抗硫阻锈防腐密实剂，用于混凝土中，能显著提高抗硫阻锈防腐性能，防水性能好，防止混凝土开裂，有效阻止水分渗透，同时还能显著提高混凝土强度。
[0045]
本发明所述混凝土抗硫阻锈防腐密实剂的制备方法，制备时，先在加热条件下，将硫铝酸盐分散于水中，再加入矿物纤维进行搅拌均匀，降温后加入表面活性剂，再进行搅拌混合，最后调节ph后，加入硅酸钠、亚硝酸钠、桐油酸和聚氨酯树脂，搅拌后制得混凝土抗硫阻锈防腐密实剂，用于混凝土中，能显著提高抗硫阻锈防腐性能，防水性能好，防止混凝土开裂，有效阻止水分渗透，同时还能显著提高混凝土强度。
[0046]
本发明所述混凝土抗硫阻锈防腐密实剂，掺量低，分散性好，有较高的不透水性、优异的抗氯离子渗透性及抗硫酸盐侵蚀能力，加到混凝土中，使混凝土自身防水等级可达到p15以上，可在一定条件下控制混凝土早期收缩开裂，减少裂缝的产生；可有效改善混凝土拌合物的工作性，增加稠度，改善保水性，减少混凝土离析，提高混凝土的流动性，使混凝土能较长时间保持施工性能；同时能改善混凝土和易性及物理力学性能，提高工程质量；促进水化反应，使水化反应更加彻底，能小幅降低约5％水化热峰值，有益于控制混凝土早期温度裂缝；使用所述密实剂后的混凝土结构在水化反应期内具有自我修复能力，可修复0.2mm以下的裂缝；能够有效与水泥自身特性相结合，提升恶劣条件下混凝土寿命，降低混凝土材料综合成本，提升混凝土耐久性、抗渗性和抗压强度，提升工程质量。
附图说明
[0047]
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0048]
图1是掺加本发明实施例4混凝土抗硫阻锈防腐密实剂的硫酸盐浸泡试件的微观结构图；
[0049]
图2是掺加市售密实剂的硫酸盐浸泡试件的微观结构图。
具体实施方式
[0050]
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施病例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所
有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。
[0051]
本申请所述混凝土抗硫阻锈防腐密实剂的原料均为市售的原料，只要满足所规定的要求即可。下面实施例中以1重量份代表1kg。
[0052]
实施例1
[0053]
本实施例提供一种混凝土抗硫阻锈防腐密实剂，由以下原料制备而成：
[0054]
硫铝酸钙，5重量份；
[0055]
玄武岩纤维，1重量份；
[0056]
季胺盐类表面活性剂，0.1重量份；
[0057]
硅酸钠，26重量份；
[0058]
亚硝酸钠，0.1重量份；
[0059]
桐油酸，1重量份；
[0060]
聚氨酯树脂，0.1重量份；
[0061]
水，40重量份。
[0062]
本实施例所述混凝土抗硫阻锈防腐密实剂的制备方法，包括如下步骤：
[0063]
(1)加热条件下，向60℃水中加入硫铝酸钙，充分搅拌混匀；
[0064]
(2)向步骤(1)所得溶液中加入玄武岩纤维，搅拌8s，降温至40℃后，加入季胺盐类表面活性剂，进行搅拌15s；
[0065]
(3)对步骤(2)所得体系进行ph值调节为11，之后加入硅酸钠、亚硝酸钠、桐油酸和聚氨酯树脂，充分搅拌10min，即得所述混凝土抗硫阻锈防腐密实剂。
[0066]
实施例2
[0067]
本实施例提供一种混凝土抗硫阻锈防腐密实剂，由以下原料制备而成：
[0068]
硫铝酸钙，8重量份；
[0069]
玄武岩纤维，0.1重量份；
[0070]
季胺盐类表面活性剂，1重量份；
[0071]
硅酸钠，18重量份；
[0072]
亚硝酸钠，1重量份；
[0073]
桐油酸，0.1重量份；
[0074]
聚氨酯树脂，1重量份；
[0075]
水，60重量份。
[0076]
本实施例所述混凝土抗硫阻锈防腐密实剂的制备方法，包括如下步骤：
[0077]
(1)加热条件下，向80℃水中加入硫铝酸钙，充分搅拌混匀；
[0078]
(2)向步骤(1)所得溶液中加入玄武岩纤维，搅拌20s，降温至50℃后，加入季胺盐类表面活性剂，进行搅拌25s；
[0079]
(3)对步骤(2)所得体系进行ph值调节为12，之后加入硅酸钠、亚硝酸钠、桐油酸和聚氨酯树脂，充分搅拌20min，即得所述混凝土抗硫阻锈防腐密实剂。
[0080]
实施例3
[0081]
本实施例提供一种混凝土抗硫阻锈防腐密实剂，由以下原料制备而成：
[0082]
硫铝酸钙，6.5重量份；
[0083]
玄武岩纤维，0.55重量份；
[0084]
季胺盐类表面活性剂，0.55重量份；
[0085]
硅酸钠，22重量份；
[0086]
亚硝酸钠，0.55重量份；
[0087]
桐油酸，0.55重量份；
[0088]
聚氨酯树脂，0.55重量份；
[0089]
水，50重量份；
[0090]
以及硫铝酸钙质量20％的硅油。
[0091]
本实施例所述混凝土抗硫阻锈防腐密实剂的制备方法，包括如下步骤：
[0092]
(1)90℃加热条件下，将硫铝酸盐与硅油进行充分混合，之后向90℃热水中加入硫铝酸钙与硅油的混合物，充分搅拌混匀；
[0093]
(2)向步骤(1)所得溶液中加入玄武岩纤维，搅拌14s，降温至45℃后，加入季胺盐类表面活性剂，进行搅拌20s；
[0094]
(3)对步骤(2)所得体系进行ph值调节为11，之后加入硅酸钠、亚硝酸钠、桐油酸和聚氨酯树脂，充分搅拌15min，即得所述混凝土抗硫阻锈防腐密实剂。
[0095]
实施例4
[0096]
本实施例提供一种混凝土抗硫阻锈防腐密实剂，由以下原料制备而成：
[0097]
硫铝酸钙，6.5重量份；
[0098]
玄武岩纤维，0.55重量份；
[0099]
季胺盐类表面活性剂，0.55重量份；
[0100]
硅酸钠，22重量份；
[0101]
亚硝酸钠，0.55重量份；
[0102]
桐油酸，0.55重量份；
[0103]
聚氨酯树脂，0.55重量份；
[0104]
水，50重量份；
[0105]
以及硫铝酸钙质量40％的硅油。
[0106]
本实施例所述混凝土抗硫阻锈防腐密实剂的制备方法，包括如下步骤：
[0107]
(1)70℃加热条件下，将硫铝酸盐与硅油进行充分混合，之后向70℃热水中加入硫铝酸钙与硅油的混合物，充分搅拌混匀；
[0108]
(2)向步骤(1)所得溶液中加入玄武岩纤维，搅拌16s，降温至45℃后，加入季胺盐类表面活性剂，进行搅拌18s；
[0109]
(3)对步骤(2)所得体系进行ph值调节为12，之后加入硅酸钠、亚硝酸钠、桐油酸和聚氨酯树脂，充分搅拌18min，即得所述混凝土抗硫阻锈防腐密实剂。
[0110]
实验例
[0111]
采用jc474-2008《砂浆、混凝土防水剂》方法对各个实施例所得抗硫阻锈防腐密实剂的防水抗渗性以及强度等性能进行测试。并以添加市售密实剂作为对照组。
[0112]
表1
--
抗硫阻锈防腐密实剂的性能检测结果
[0113][0114]
从表1可以看出，本发明实施例1-4制备得到的抗硫阻锈防腐密实剂的防水效果较好，抗渗性和抗开裂性能优异，相比于对照组，本发明所述抗硫阻锈防腐密实剂的性能更好。且从数值上看，实施例3和实施例4相比于实施例1、2性能更好，这是由于，通过向硫铝酸钙中加入硅油，在各原料的协同作用下，进而有利于提高混凝土的防水性能和强度。
[0115]
按照gb/t749-2008《水泥抗硫酸盐侵蚀试验方法》所述密实剂的抗硫酸盐性能进行检测。按照gb/t50082-2009《普通混凝土长期性能和耐久性试验方法标准》中“混凝土氯离子迁移系数的非稳态迁移试验-氯离子扩散系数款速实验ntbuild492”进行测试。检测结果如表2所示。
[0116]
表2
--
抗侵蚀性能检测结果
[0117][0118][0119]
从表2可以看出，本发明实施例所得密实剂的抗硫酸盐侵蚀能力ks大于150，相较于对照组仅为120，说明本发明方法制得密实剂具有较好的抗硫酸盐侵蚀能力。本发明实施例所得密实剂的氯离子渗透系数均小于1.1
×
10-12
m2/s，优于对照组的1.55
×
10-12
m2/s，说明本发明方法制得密实剂具有较好的抗氯离子侵蚀能力。综上所述，相比于对照组，本发明所述抗硫阻锈防腐密实剂具有显著提高的抗硫阻锈防腐性能。且从数值上看，实施例3和实施例4相比于实施例1、2性能更好，这是由于，通过向硫铝酸钙中加入硅油，在各原料的协同作用下，能增强混凝土的抗腐蚀性能。
[0120]
图1和图2显示分别为掺加实施例4所述密实剂和掺加市售密实剂的混凝土微观晶体结构图，可以看出，添加本发明实施例4所述密实剂的混凝土，处于完全封闭状态，从而说明由所述抗硫阻锈防腐密实剂形成的晶体链在混凝土中结合牢固，相互补充，具备良好的
耐久性能，而掺加市售密实剂的混凝土结构中，存在半封闭孔隙连贯性通路。
[0121]
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。