混凝土抗裂防渗耐腐蚀施工材料及其应用的制作方法

本发明涉及混凝土施工材料领域，尤其涉及混凝土抗裂防渗耐腐蚀施工材料及其应用。

背景技术：

1、混凝土是一种由胶凝材料、粗骨料、细骨料和水组成的人造石材，广泛用于建筑工程和基础设施。混凝土外加剂由于能够改善混凝土性能而广泛应用于混凝土中。

2、现有的混凝土外加剂主要有膨胀剂、防水剂、防腐阻锈剂、泵送剂等外加剂，这些混凝土外加剂功能单一，混合使用综合作用效果不佳。膨胀剂主要通过在混凝土中产生膨胀效果补偿混凝土收缩而作为混凝土外加剂广泛使用，膨胀剂通常使用钙质膨胀剂或镁质膨胀剂，钙质膨胀剂膨胀能较大，但是膨胀能在1-3d释放超过80%，在1-4d基本释放完全，导致钙质膨胀剂存在早期膨胀能过大，在混凝土塑性阶段损失较大，中期无膨胀的问题；对于氧化镁膨胀剂，膨胀性能温和，在混凝土中早中后期均能产生膨胀，但是膨胀能较小并且不可避免的造成在混凝土结构成型硬化后期，氧化镁膨胀剂继续膨胀导致混凝土结构微膨胀，进而威胁工程结构的稳定性和耐久性。

3、基于混凝土上述问题，亟需一种混凝土外加剂以解决常规膨胀剂早期膨胀能损失大，中期膨胀效果不佳，并且后期继续膨胀导致混凝土结构不稳定的问题，以期提高混凝土结构体积稳定性，并且综合提高混凝土抗裂、防渗和耐腐蚀性能，保证混凝土结构的耐久性。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的在于提供混凝土抗裂防渗耐腐蚀施工材料，解决混凝土膨胀剂的膨胀能与混凝土收缩不协调导致混凝土开裂和后期体积不稳定问题，整体提高混凝土抗裂、防水和耐腐蚀性能。本发明的另一目的在于提供混凝土抗裂防渗耐腐蚀施工材料的应用。

2、为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

3、根据本发明的第一方面，提供了一种混凝土抗裂防渗耐腐蚀施工材料，以质量百分比计，包括：改性钙镁复合膨胀剂：35-60%；防水组分：10-30%；防腐阻锈组分：10-20%；和降粘组分5-15%；其中，所述改性钙镁复合膨胀剂的制备步骤包括：s1：将比表面积为350-500 m2/kg的钙质膨胀剂在氟化氢气氛下反应得到表面生成有氟化钙的改性钙质膨胀剂；s2：将所述改性钙质膨胀剂和镁质膨胀剂混合均匀，再与环氧硅烷溶液在30-40℃温度下搅拌混合4-8h，烘干，研磨获得所述改性钙镁复合膨胀剂。

4、进一步地，步骤s1中所述钙质膨胀剂表面的氟化钙包裹量为钙质膨胀剂质量的0.5-5 wt%。

5、进一步地，步骤s2中所述改性钙质膨胀剂和镁质膨胀剂混合物表面的环氧硅烷包括量为两者混合物质量的5-15 wt%。

6、根据一种实施方式，所述氟化氢气氛中氟化氢浓度不小于20 wt%。

7、进一步地，钙质膨胀剂在氟化氢气氛下的反应温度可以为50-150℃，反应时间可以为2-3 h。

8、进一步地，所述氟化氢气氛可以为含氟化氢气体的工业废气。

9、进一步地，步骤s1所述钙质膨胀剂在氟化氢气氛下反应时可以处于平铺、悬浮或者滚动状态。

10、根据一种实施方式，所述环氧硅烷溶液为环氧硅烷溶解在乙醇中的溶液，所述环氧硅烷浓度为20-40 wt%。

11、进一步地，所述改性钙质膨胀剂和所述镁质膨胀剂的混合物与所述环氧硅烷溶液的质量比为（94：6）-（97:3）。

12、进一步地，所述环氧硅烷可以为三甲基环氧乙基硅烷、三乙基环氧乙基硅烷、八氟丙环氧丙基三甲氧基硅烷和十八烷基环氧丙基三甲氧基硅烷中的一种或多种。

13、根据一种实施方式，所述改性钙质膨胀剂和所述镁质膨胀剂的质量比为（3:7）-（6:4）之间。

14、根据一种实施方式，所述防水组分包括硅酸钙和硬脂酸钙中的至少一种。

15、根据一种实施方式，所述防腐阻锈组分包括超细矿粉、超细粉煤灰、超细硅灰中的至少一种，和聚合磷酸盐、六偏磷酸钠、氧化锌、亚硫酸钠、硫酸铝和碳酸钠中的至少一种。

16、根据一种实施方式，所述降粘组分包括聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸、马来酸酐、木素磺酸钠、磷酸三钠中的至少一种。

17、根据本发明的第二方面，提供了混凝土抗裂防渗耐腐蚀施工材料的应用，将所述混凝土抗裂防渗耐腐蚀施工材料与混凝土拌合物混合并应用于混凝土构筑物。

18、本发明的有益效果在于：

19、（1）本发明实施例通过将钙质膨胀剂在氟化氢气氛下反应，使钙质膨胀剂表面生成氟化钙包覆层，氟化钙包覆层的生成减缓了钙质膨胀剂在混凝土中的急速反应，起到一定的缓释水化和缓释膨胀能的效应，降低了混凝土塑性阶段的膨胀损失，增大混凝土收缩阶段的中期膨胀。

20、（2）将包覆有氟化钙的钙质膨胀剂与镁质膨胀剂混合并与环氧硅烷溶液搅拌混合，环氧硅烷的亲水基团与氟化钙和氧化镁反应加强了环氧硅烷包覆层的粘接性，同时环氧硅烷的疏水基团暴露在外，使改性钙质膨胀剂和氧化镁膨胀剂形成疏水性表面，增高膨胀剂吸水阈值，使膨胀剂需要更高的潮湿度或更长的渍水时间才能开始发生吸水膨胀。环氧硅烷在改性钙质膨胀剂和镁质膨胀剂表面包覆一方面减缓早期反应，将膨胀性能有效延缓至中期，另一方面亲水基团与膨胀剂紧密粘接，疏水基团形成的疏水外表面提高了膨胀剂吸水阈值避免膨胀剂在混凝土后期膨胀威胁结构稳定性。

21、（3）通过调整氟化氢气氛中氟化氢浓度、反应温度及时间以调整氟化钙包覆层的厚度和致密性，通过调整改性钙质膨胀剂和镁质膨胀剂的质量比，以及环氧硅烷溶液浓度和反应温度及时间以调整包覆层厚度和内部粘接性以及外表面疏水性，能够在一定程度上可控调节膨胀效果，根据混凝土自身收缩特性和环境特点更贴切补偿混凝土收缩和保证结构稳定性，提高混凝土抗裂性和耐久性。

22、（4）改性钙镁复合膨胀剂能够提高抗裂性和保证结构稳定性的同时，也能与防水组分和防腐阻锈组分复合提高防水性和防腐阻锈能力，但是在一定程度上降低混凝土的出机状态，降粘组分弥补了状态损失且提高混凝土出机状态和泵送性；改性钙镁复合膨胀剂与防水组分、防腐阻锈组分和降粘组分能够良好复合，综合提高了混凝土的抗裂、防渗和耐腐蚀性能。

技术特征：

1.混凝土抗裂防渗耐腐蚀施工材料，其特征在于：所述混凝土抗裂防渗耐腐蚀施工材料以质量百分比计，包括：

2.根据权利要求1所述的混凝土抗裂防渗耐腐蚀施工材料，其特征在于：所述氟化氢气氛中氟化氢浓度不小于20 wt%。

3.根据权利要求2所述的混凝土抗裂防渗耐腐蚀施工材料，其特征在于：钙质膨胀剂在氟化氢气氛下的反应温度为50-150℃，反应时间为2-3 h。

4.根据权利要求1所述的混凝土抗裂防渗耐腐蚀施工材料，其特征在于：所述环氧硅烷溶液为环氧硅烷溶解在乙醇中的溶液，所述环氧硅烷浓度为20-40 wt%。

5.根据权利要求4所述的混凝土抗裂防渗耐腐蚀施工材料，其特征在于：所述改性钙质膨胀剂和所述镁质膨胀剂的混合物与所述环氧硅烷溶液的质量比为（94：6）-（97:3）。

6.根据权利要求1所述的混凝土抗裂防渗耐腐蚀施工材料，其特征在于：所述改性钙质膨胀剂和所述镁质膨胀剂的质量比为（3:7）-（6:4）之间。

7.根据权利要求1所述的混凝土抗裂防渗耐腐蚀施工材料，其特征在于：所述防水组分包括硅酸钙和硬脂酸钙中的至少一种。

8.根据权利要求1所述的混凝土抗裂防渗耐腐蚀施工材料，其特征在于，所述防腐阻锈组分包括超细矿粉、超细粉煤灰、超细硅灰中的至少一种，和聚合磷酸盐、六偏磷酸钠、氧化锌、亚硫酸钠、硫酸铝和碳酸钠中的至少一种。

9.根据权利要求1所述的混凝土抗裂防渗耐腐蚀施工材料，其特征在于：所述降粘组分包括聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸、马来酸酐、木素磺酸钠、磷酸三钠中的至少一种。

10.一种混凝土抗裂防渗耐腐蚀施工材料的应用，其特征在于：将权利要求1-9任意一项所述的混凝土抗裂防渗透耐腐蚀施工材料与混凝土拌合物混合并应用于混凝土构筑物。

技术总结
本申请涉及混凝土抗裂防渗耐腐蚀施工材料及其应用。混凝土抗裂防渗耐腐蚀施工材料以质量百分比计，包括：改性钙镁复合膨胀剂：35‑60%；防水组分：10‑30%；防腐阻锈组分：10‑20%；降粘组分5‑15%；改性钙镁复合膨胀剂的制备步骤包括：S1：将比表面积350‑500 m2/kg的钙质膨胀剂在氟化氢气氛下反应得到表面生成有氟化钙的改性钙质膨胀剂；S2：将改性钙质膨胀剂和镁质膨胀剂混合，再与环氧硅烷溶液在30‑40℃温度下搅拌混合，烘干，研磨获得改性钙镁复合膨胀剂。本发明通过钙质膨胀剂包覆氟化钙层、环氧硅烷溶液包覆改性钙质膨胀剂和镁质膨胀剂，能够降低早期膨胀损失，增加中期膨胀，提高吸水阈值避免后期膨胀，补偿混凝土收缩，提高抗裂性和结构稳定性。

技术研发人员：魏磊,田野,吕现涛,盛祥娥,卢昱荣,孙园园,朱国军,周月霞,金新明,秦晓,李世霖,陈建,马克俭
受保护的技术使用者：日照城投集团建设发展有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16