一种混凝土阻锈型内养护剂及其制备方法和应用与流程

本发明属于混凝土外加剂，具体涉及一种混凝土阻锈型内养护剂及其制备方法和应用。

背景技术：

1、

2、混凝土是颗粒堆积和胶凝化学的综合技术，在混凝土施工过程中，内部水化反应加剧，过快消耗自由水，中后期需自由水持续水化。混凝土自身密实性与完整性是影响其服役寿命的主要因素，开裂、脱落、碳化、锈蚀等病害也会缩短其服役期；海洋工程、内陆富盐区的cl-、so42-等有害物质，在混凝土碳化、微裂纹出现后借助水加速扩散进入混凝土基体内，会使混凝土病害加速扩展，导致混凝土性能降低，维修加固成本增加。

3、目前提高混凝土耐久性的主要技术手段如下：①添加矿物掺合料，降低混凝土水化峰值，缓解内部自由水的需求；②添加钙镁氧化物类膨胀剂，通过补充收缩来降低混凝土非结构性裂缝的出现；③使用抗硫酸盐水泥；④在混凝土中掺入外加剂(如防腐阻锈剂、防水剂、水化热抑制剂)；其中最为常见的是在混凝土中掺入外加剂。如中国专利cn109928656a公开了一种水化热抑制型混凝土防腐阻锈剂及其制备方法和应用，所述防腐阻锈剂由如下质量百分比的原料制成：水化热抑制组分1％～3％，七钼酸铵0.5％～1％，六偏磷酸钠0.2％～1％，石膏95％～99％。所述防腐阻锈剂可掺入混凝土中用于抵抗硫酸盐和氯离子对混凝土的腐蚀，可显著降低水泥早期水化速率和水化热，减少早期温度收缩裂缝；可广泛应用于硫酸盐、氯盐侵蚀环境中的大体积混凝土结构。但是该防腐阻锈剂不具有缓释和长期效果，对于钢筋混凝土而言，其能够持续长久地参发挥阻锈效果更为重要。如中国专利cn116283018a公开了一种混凝土防水剂及其制备方法，所述防水剂的原料及重量份数如下：氧化钙20～60份、硫酸铝钾15～30份、氧化镁5～25份、高吸水树脂5～15份、憎水成分10～20份、疏水微细二氧化硅气凝胶粉末40～60份、硅酸钠10～15份、乙二胺四乙酸二钠8～16份、甘氨酸8～16份、硅酸镁锂6～15份、粉煤灰150～200份、硅灰20～60份、减水剂1～3份；所述防水剂具有优异的抗渗防水效果，能够提高混凝土的强度和稳定性，可广泛应用于地铁、港口码头、坝池、隧道、地下室等混凝土抗渗、防水施工。但是该防水剂的活性物质在混凝土水化初期即形成c-s-h凝胶，对混凝土服役过程中产生的裂缝没有效果，该专利也没有考虑钢筋混凝土的防腐阻锈效果。

4、因此，提供一种具备自养护、自愈合和防腐阻锈功能的内养护剂，可对混凝土服役过程中产生的裂缝进行修复具有重要意义。

技术实现思路

1、针对以上现有技术的不足，本发明的目的之一是提供一种混凝土阻锈型内养护剂的制备方法，制备的内养护剂同时具备自养护、自愈合和阻锈功能，且具有长期缓释效果。可有效抵御弥合混凝土服役过程中产生的裂缝，发挥自愈合功能，阻止腐蚀离子的侵蚀，提高混凝土的耐久性。

2、为实现上述目的，本发明的具体技术方案如下：

3、一种混凝土阻锈型内养护剂的制备方法，包括以下步骤：

4、s1.在容器中加入负载组分和水，超声均化，加入愈合组分后在30～45℃下搅拌，得到初级产物a；

5、s2.在步骤s1得到的初级产物a中加入高吸水树脂，分散均匀后加入无机阻锈组分，升温至45～55℃，在保护气体氛围下，搅拌均匀，得到中级产物b；

6、s3.在中级产物b中加入有机阻锈组分，在45～55℃、保护气体氛围下搅拌均匀，然后升温至55～65℃，在保护气体氛围下持续搅拌，经脱水干燥后得到所述内养护剂。

7、本发明的制备方法中，通过步骤s1将愈合组分负载在负载组分上，步骤s2利用高吸水树脂将负载组合和愈合组分进行包裹，随后将无机阻锈组分填充至高吸水树脂的网状结构中，步骤s3利用有机阻锈组分将高吸水树脂进行包裹，形成杂化的核壳结构，干燥后得到内养护剂。

8、本发明制备得到的内养护剂的作用机理如下：

9、将内养护剂预湿后掺入混凝土中，内养护剂外层结构的有机阻锈组分先与混凝土发生反应，发挥阻锈作用；通过高吸水树脂的保水结构，在水化反应的中后期，内养护剂开始释放自由水，为混凝土持续水化提供自由水，提供内养护作用；在释放自由水的过程中无机阻锈组分伴随自由水缓慢释放，持续发挥阻锈作用。到了内养护剂缓释的中后期，内养护剂体积收缩，内养护剂与混凝土的渗透压达到平衡。在混凝土的服役过程中，当混凝土老化产生微裂纹，外界的水进入混凝土内部，混凝土的渗透压大于内养护剂的渗透压，高吸水树脂吸收混凝土中的水，同时水的进入带入了钙离子和镁离子，钙离子和镁离子与内养护剂内的愈合组分发生反应，形成c-s-h凝胶，阻断微裂缝，阻止水分和有害离子的进入，发挥自愈合和二次阻锈作用。

10、本发明的内养护剂是综合考虑混凝土水化作用机理和混凝土结构服役老化规律提出的，具有杂化的核壳结构；外层的有机阻锈组分先发挥阻锈作用，在水化中后期进行自养护时，无机阻锈组分随着自由水缓慢释放，对混凝土结构进行阻锈，达到长期阻锈的效果。在混凝土服役过程中，当混凝土出现裂缝时，外界的水进入混凝土中，内养护剂内部的愈合组分才发挥作用，形成c-s-h凝胶，对混凝土服役过程中产生的裂缝进行愈合。通过本发明制备方法制备得到的内养护剂同时具备自养护、自愈合和长期阻锈功能，可有效减少混凝土非结构性开裂，在混凝土出现微裂纹时可以形成凝胶，对裂纹和侵蚀离子进行有效封堵。

11、优选的，各组分的重量份数如下：高吸水树脂11～17份、无机阻锈组分13～24份、有机阻锈组分13～24份、愈合组分24～30份、负载组分20～26份。

12、优选的，所述有机阻锈组分包括n,n-二甲基乙醇胺、聚丙烯酰胺、三乙醇胺、三异丙醇胺、苯并三唑、咪唑啉系季铵盐中的至少一种；所述无机阻锈组分包括单氟磷酸钠、钼酸钠、五偏磷酸钠、六偏磷酸钠、七钼酸铵、三聚磷酸钠中的至少一种。

13、优选的，所述有机阻锈组分包括质量比为3:1的三乙醇胺和三异丙醇胺，所述无机阻锈组分包括质量比为3:2的单氟磷酸钠和钼酸钠。

14、优选的，所述愈合组分包括硅酸钠、硅酸钾、硅酸锂中的至少一种。更优选的，所述硅酸钠、硅酸钾、硅酸锂的质量比为3:1:1。

15、优选的，所述负载组分包括纳米二氧化硅和/或气相二氧化硅微粒。更优选的，所述负载组分包括质量比为7:13的纳米二氧化硅和气相二氧化硅微粒。纳米二氧化硅和气相二氧化硅起到负载愈合组分的作用，此外，纳米二氧化硅和气相二氧化硅可与愈合组分形成的c-s-h凝胶形成结晶团簇，对微裂纹进行密实填充。

16、本发明的另一目的是提供所述的制备方法制备得到的混凝土阻锈型内养护剂。

17、本发明的再一目的是提供所述的混凝土阻锈型内养护剂在混凝土中的应用，所述混凝土阻锈型内养护剂的掺量为胶凝材料的0.1％～2％。

18、与现有技术相比，本发明的有益之处在于：

19、(1)本发明制备方法制备得到的内养护剂具有杂化的核壳结构，外层的有机阻锈组分先发挥阻锈作用，在水化中后期进行自养护时，无机阻锈组分随着自由水缓慢释放，对混凝土结构进行阻锈，达到长期阻锈的效果。在混凝土服役过程中，当混凝土出现裂缝时，外界的水进入混凝土中，内养护剂内部的愈合组分才发挥作用，形成c-s-h凝胶，对混凝土服役过程中产生的裂缝进行愈合。通过本发明制备方法制备得到的内养护剂同时具备自养护、自愈合和长期阻锈功能，可有效减少混凝土非结构性开裂，在混凝土出现微裂纹时可以形成凝胶，对裂纹和侵蚀离子进行有效封堵。

20、(2)纳米二氧化硅和气相二氧化硅起到负载愈合组分的作用，此外，纳米二氧化硅和气相二氧化硅可与愈合组分形成的c-s-h凝胶形成结晶团簇，对微裂纹进行密实填充。