一种高性能水工混凝土界面处理剂及其制备方法与流程

1.本发明属于建筑材料技术领域，涉及水工新老混凝土(砂浆)防护与修复技术领域，具体是涉及一种可解决潮湿界面薄弱难题的界面处理材料。


背景技术：

2.我国水工建筑物体量庞大，主要集中于水库大坝、港口码头、船闸、水闸、引调水工程等。我国水利工程现状：一方面，大规模工程建设较早，较多工程老化失修，病险情况严重、结构风险突出；另一方面，国家规划投资规模超10000亿元的172项重大水利工程建设要高质量完成。水工混凝土受水流冲刷、干湿循环及离子侵蚀等复杂环境因素影响病害常有发生，高性能防护与修复材料是水工混凝土绿色、低碳发展的迫切需求。
3.混凝土结合界面是相对薄弱区间，它是混凝土与防护、修复材料能否整体协同作用的主要环节。水工混凝土长年与水接触，界面常处于潮湿状态，这种基面条件对以环氧、聚氨酯及聚脲等高分子材料为主体的防护与修复材料来说加剧了界面性能的劣化，易出现鼓泡、起皮和脱落等破坏现象，造成工程整体防护与修复工作的失败，经济损失巨大。界面处理剂作为基面与新面层材料的衔接桥梁，它的性能改进是解决水工混凝土防护与修复耐久性难题的关键技术。
4.一直以来，行业内对防护和修复材料研究的较多，而对界面处理剂的研究存在不足，研究侧重点主要放在界面剂不同环境拉伸粘结和无压抗渗性能上，而对工程实际耐久性影响深远的材料的压力抗渗、抗剪、与基体的融合性和变形韧性等性能研究较少，现有的界面处理技术难以满足水工混凝土防护与修复工程长寿命需求。


技术实现要素：

5.针对水工新老混凝土(砂浆)防护、修复界面薄弱难题，本发明的目的是：提供一种高性能水工混凝土界面处理剂的制备方法，实现水工混凝土基面与防护、修复材料的整体协同作用，使得工程作业质量显著提高，为水工混凝土在复杂环境中长久安全运行提供保障。
6.为了实现上述目的，本发明的所采用的技术方案为：一种高性能水工混凝土界面处理剂，其特征在于：按照以下原料组份的重量百分比组成进行混配：
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上述高性能水工混凝土界面处理剂产品，其进一步特征在于：所述超细水泥为比表面积≥600m2/kg，28d抗压强度≥52.5mpa的水泥；所述超细活性矿物掺合料为由平均粒径2μm的火山灰超细硅铝酸盐矿物粉体材料组成。
[0009]
上述高性能水工混凝土界面处理剂产品，其进一步特征在于：所述聚合物乳液为纯丙烯酸酯共聚乳液或硅树脂-丙烯酸酯共聚乳液中的一种或几种的复合物，固含量不低于40％。
[0010]
上述高性能水工混凝土界面处理剂产品，其进一步特征在于：所述孔栓剂为甲酸钠、硅酸钠、氟硅酸镁、乙二胺四乙酸和聚甲基三乙氧基硅烷中的一种或几种的复合物。
[0011]
上述高性能水工混凝土界面处理剂产品，其进一步特征在于：所述纳米增韧剂为气相亲水型白炭黑、纳米二氧化硅、纳米氧化锌中的一种或几种的复合物。
[0012]
上述高性能水工混凝土界面处理剂产品，其进一步特征在于：所述膨胀剂为氧化钙类膨胀剂。
[0013]
上述高性能水工混凝土界面处理剂产品，其进一步特征在于：所述消泡剂为有机硅消泡剂。
[0014]
本发明还公开了一种高性能水工混凝土界面处理剂产品的制备方法，其特征在于：将超细水泥、超细活性矿物掺合料、膨胀剂、孔栓剂、消泡剂和纳米增韧剂按照所占重量比例称量后通过物理机械混合，搅拌均匀即得a组份；所述聚合物乳液为b组份，应用时按重量比例a：b在(1～1.5):1范围内混合均匀后使用即可。
[0015]
与现有技术相比，本发明关键技术在于：充分利用聚合物乳液粘结性好、抗冻、耐碱、具有一定变形性能，可与基面混凝土在复杂环境运行中形成整体、协调承载，并能消除界面区残余应力的优势，再通过超细胶凝材料、膨胀剂、孔栓剂和纳米增韧剂进行全方位性能提升改性，增大聚合物乳液与基面的接触面积、增强界面区域的抗渗、抗裂、立体咬合和变形韧性能力，降低该部位缺陷的产生和发展可能，从而实现界面衔接耐久性保障。
[0016]
由本发明配制的高性能水工混凝土界面处理剂具有如下性能：
[0017]
1、渗透性好：渗透深度》2mm；
[0018]
2、粘结强度高：湿面28d拉伸粘结强度≥1.0mpa、抗剪强度≥5.0mpa；
[0019]
3、环境适应性好：浸水、冻融后拉伸粘结强度比和抗剪强度分别≥100％和95％
[0020]
4、抗渗：透水压力比≥300％；
[0021]
5、有一定应力缓冲作用：压折比≤2.5；
[0022]
6、对环境、水体无污染：挥发物含量为0；。
具体实施方式
[0023]
为了更好的理解本发明，下面结合具体实施例来进一步描述本发明的技术方案。
[0024]
实施例1
[0025]
本实施例的高性能水工混凝土界面处理剂，重量组分为：超细水泥50.35％；纯丙烯酸共聚乳液：40.0％；超细活性矿物掺合料：5％；氧化钙类膨胀剂：3.5％；甲酸钠与聚甲基三乙氧基硅烷复合孔栓剂：1.0％；有机硅消泡剂：0.05％；亲水型白炭黑纳米增韧剂：0.1％，将上述各组分按重量百分比准确称量，将纯丙烯酸共聚乳液做为b组份，其它原材料通过物理机械混合均匀做为a组份。使用时按重量比a：b＝1.5:1搅拌均匀即可使用。
[0026]
实施例2
[0027]
本实施例的高性能水工混凝土界面处理剂，重量组分为：超细水泥34.75％；纯丙烯酸共聚乳液：50.0％；超细活性矿物掺合料：10％；氧化钙类膨胀剂：4.0％；氟硅酸镁孔栓剂：1.0％；有机硅消泡剂：0.2％；亲水型白炭黑与纳米氧化锌复合纳米增韧剂：0.05％，将上述各组分按重量百分比准确称量，将纯丙烯酸共聚乳液做为b组份，其它原材料通过物理机械混合均匀做为a组份。使用时按重量比a：b＝1:1搅拌均匀即可使用。
[0028]
实施例3
[0029]
本实施例的高性能水工混凝土界面处理剂，重量组分为：超细水泥44.7％；硅树脂-丙烯酸酯共聚乳液：45.0％；超细活性矿物掺合料：5％；氧化钙类膨胀剂：4.0％；甲酸钠与聚甲基三乙氧基硅烷复合孔栓剂孔栓剂：1.0％；有机硅消泡剂：0.2％；纳米二氧化硅纳米增韧剂：0.1％，将上述各组分按重量百分比准确称量，将纯丙烯酸共聚乳液做为b组份，其它原材料通过物理机械混合均匀做为a组份。使用时按重量比a：b＝1.22:1搅拌均匀即可使用。
[0030]
实施例4
[0031]
本实施例的高性能水工混凝土界面处理剂，重量组分为：超细水泥50.3％；硅树脂-丙烯酸酯共聚乳液：40.0％；超细活性矿物掺合料：5％；氧化钙类膨胀剂：3.5％；硅酸钠与乙二胺四乙酸复合孔栓剂：1.0％；有机硅消泡剂：0.1％；亲水型白炭黑纳米增韧剂：0.1％，将上述各组分按重量百分比准确称量，将纯丙烯酸共聚乳液做为b组份，其它原材料通过物理机械混合均匀做为a组份。使用时按重量比a：b＝1.5:1搅拌均匀即可使用。
[0032]
实施例5
[0033]
本实施例的高性能水工混凝土界面处理剂，重量组分为：超细水泥37.15％；纯丙烯酸酯与硅树脂-丙烯酸酯复合共聚乳液：50.0％；超细活性矿物掺合料：8％；氧化钙类膨胀剂：4％；甲酸钠：0.5％；有机硅消泡剂：0.3％；纳米氧化锌增韧剂：0.05％，将上述各组分按重量百分比准确称量，将纯丙烯酸共聚乳液做为b组份，其它原材料通过物理机械混合均匀做为a组份。使用时按重量比a：b＝1:1搅拌均匀即可使用。
[0034]
实施例6
[0035]
本实施例的高性能水工混凝土界面处理剂，重量组分为：超细水泥43.7％；纯丙烯酸酯与硅树脂-丙烯酸酯复合共聚乳液：45.0％；超细活性矿物掺合料：6％；氧化钙类膨胀剂：4％；甲酸钠与聚甲基三乙氧基硅烷复合孔栓剂孔栓剂：1.0％；有机硅消泡剂：0.2％；亲水型白炭黑纳米增韧剂：0.1％，将上述各组分按重量百分比准确称量，将纯丙烯酸共聚乳液做为b组份，其它原材料通过物理机械混合均匀做为a组份。使用时按重量比a：b＝1:1搅
拌均匀即可使用。
[0036]
对比例1
[0037]
纯丙烯酸酯共聚乳液45％，普通硅酸盐42.5水泥55％，混合均匀的界面处理剂。
[0038]
对比例2
[0039]
高购渗透结晶防水涂料77％，水23％，混合均匀的界面处理剂。
[0040]
应用实施例
[0041]
以下为本发明的性能情况：高性能水工混凝土界面处理剂为双组份材料，使用时将双组份按比例混合均匀即可。以上配合比配制的浆体性能见表1，试验方法参照jct907-2018《混凝土界面处理剂》、jct2235-2014《混凝土用硅质防护剂》、gb 18445-2012《水泥基渗透结晶型防水材料》和slt352-2020《水工混凝土试验规程》相关条款进行。
[0042]
表1试验结果
[0043][0044]
虽然本发明列举了部分实施例试验结果公开如上，但它们并不是用来限定本发明，任何熟悉此技艺者，在不脱离本发明之精神和范围内，自当可作各种变化或润饰，例如超细水泥强度等级低于52.5、比表面积小于600m2/kg等，这种调整后的效果是可预测的，那么这种改动同样属于本技术的权利要求保护范围所界定的范围之内。因此本发明的保护范围应当以本技术的权利要求相同或等同的技术特征所界定的保护范围为准。