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一種新型混凝土專用減縮密實劑的制作方法

文檔序號:1996300閱讀:423來源:國知局

專利名稱::一種新型混凝土專用減縮密實劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域
:本發(fā)明屬于混凝土外加劑
技術(shù)領(lǐng)域
,混凝土在新拌和硬化狀態(tài)下的性能可以通過在混凝土拌合物中摻入某些物質(zhì)來改變,這得益于最近50年來混凝土外加劑工業(yè)的飛速發(fā)展?,F(xiàn)今市場上已經(jīng)有數(shù)百種外加劑產(chǎn)品在出售。在某些國家,70%80%混凝土摻有一種或幾種外加劑。外加劑在組分上變化很大,從表面活性劑和可溶性鹽到聚合物和不溶性礦物。通常情況下,它們用于改善混凝土的工作性,加快或延緩凝結(jié)時間、控制強(qiáng)度發(fā)展以及提高混凝土對凍融作用,溫差開裂,堿骨料膨脹,硫酸鹽侵蝕及鋼筋銹蝕的耐久性。
背景技術(shù)
:在現(xiàn)代土木工程結(jié)構(gòu)比如橋梁、海港工程、隧道、鐵路、地下工程、市政建造物、機(jī)場等,混凝土是最重要的建筑材料。建造物的耐久性越來越成為了人們關(guān)注和研究的熱點。因此,提高土木工程結(jié)構(gòu)中混凝土在服役環(huán)境下的耐久性,則成為了提高結(jié)構(gòu)物耐久性的主要措施。綜合而言,混凝土結(jié)構(gòu)在服役環(huán)境的耐久性大概可分為如下幾種劣化機(jī)理(1)物理作用干濕交替、凍融破壞、收縮開裂,鹽凍破壞等;(2)化學(xué)作用化學(xué)介質(zhì)侵蝕,硫酸鹽侵蝕,碳化作用,鋼筋銹蝕,堿-骨料反應(yīng)等;混凝土材料本身是一種多孔材料,其孔隙分布于從十幾納米的微觀孔到毫米級的宏觀可見孔,以及宏觀的裂縫等。研究表明,以上所述的混凝土隨時間的劣化機(jī)理都于混凝土的滲透性密切相關(guān),包括水的滲透性、氣體的滲透性、各種離子的滲透性的。在沒有水的參與下,混凝土的破壞劣化風(fēng)險會大大降低。因此,提高混凝土的防水、防滲性能一直是提高混凝土耐久性的重要措施。與混凝土滲透性相關(guān)的因素主要有二混凝土的孔隙結(jié)構(gòu)及裂縫。改善混凝土的孔隙結(jié)構(gòu),包括減少大孔數(shù)量、降低孔隙的連通性、降低混凝土孔壁的表面張力等措施,都可以有效地降低水分在孔隙中的侵入和滲透。裂縫是另一個影響混凝土滲透性的重要因素。完全不開裂混凝土幾乎沒有?;炷灵_裂的原因大概有自收縮、干燥收縮導(dǎo)致的體積收縮從而引起開裂;由于混凝土水化溫升而引起的溫度應(yīng)力收縮開裂等。這些原因引起的體積收縮,大約為自身體積的0.04%0.06%。這些收縮給混凝土的體積穩(wěn)定性、耐久性帶來很大的危害,具體表現(xiàn)為1)混凝土的開裂破壞2)混凝土抗?jié)B性不好造成滲漏破壞3)混凝土開放性裂縫導(dǎo)致了混凝土中的鋼筋銹蝕4)混凝土的收縮會影響混凝土的體積安定性。因此通過減小混凝土早期體積收縮,是降低混凝土開裂風(fēng)險的重要措施。長久以來,關(guān)于裂縫的防止和處理問題一直是引起工程界重視的問題,普遍的應(yīng)對措施就是在混凝土中摻加膨脹劑。膨脹劑是一種在水泥凝結(jié)硬化過程中使混凝土(包括砂漿和水泥凈漿)產(chǎn)生可控制的膨脹以減少收縮的外加劑。它依靠自身的化學(xué)反應(yīng)或與水泥其他成分的反應(yīng),在水化期產(chǎn)生一定的限制膨脹,以補(bǔ)償混凝土的收縮。目前工程上使用的膨脹劑種類較多,依據(jù)它們的化學(xué)成分和膨脹原理的不同,大致可分為以下幾類硫鋁酸鹽系膨脹劑、石灰系膨脹劑、鐵粉系膨脹劑、氧化鎂型膨脹劑、復(fù)合型膨脹劑等傳統(tǒng)膨脹劑。膨脹劑主要用于為減少干燥收縮而補(bǔ)償收縮混凝土和為了利用膨脹力而配制自應(yīng)力混凝土。補(bǔ)償收縮混凝土用于建筑物、水槽、貯水池、路面、板橋面、地下工程等的防滲抗裂。應(yīng)用混凝土膨脹劑的目的在于1)提高混凝土的抗裂能力,減少并防止裂縫的出現(xiàn);2)阻塞混凝土毛細(xì)孔滲水,提高混凝土抗?jié)B等級標(biāo)準(zhǔn);3)使超長鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)保持連續(xù)性,滿足建筑設(shè)計要求;4)不設(shè)后澆帶以加快工程進(jìn)度,防止因后澆帶處理不好引起地下室滲水。但是以上所述傳統(tǒng)的膨脹減縮劑作用單一、摻量較大,一般為混凝土中水泥量的5%-10%,并且存在后期膨脹的風(fēng)險,已有多例工程失敗的教訓(xùn),摻膨脹劑導(dǎo)致混凝土后期膨脹過大開裂,加速了結(jié)構(gòu)的損壞。因此,目前在工程實踐中膨脹劑的使用仍是非常謹(jǐn)慎的。此外,我國目前的防水劑產(chǎn)品種類較多,有無機(jī)防水劑,有機(jī)防水劑和復(fù)合防水齊U。作用多以減少孔隙和填塞毛細(xì)通道,降低材料在靜水壓下的滲透性為主。其中無機(jī)防水劑主要包括氯鹽類防水劑、水玻璃系(硅酸鈉類)防水劑、鋁鹽類防水劑及其他無機(jī)防水齊U。比較常見的氯鹽類防水劑有氯化鈣防水劑、氯化鐵防水劑、三氯化鋁等防水劑,該類防水劑能與C3A,氫氧化鈣等生成難溶解膠體物質(zhì),填充和封閉水泥砂石之間的微孔,提高水泥石的密實性和抗?jié)B性;水玻璃系(硅酸鈉類)防水劑多以水玻璃為基料輔以硫酸銅、硫酸鋁鉀等配置而成油狀液體,主要是利用硅酸鈉與水泥水化產(chǎn)物氫氧化鈣生成不溶性硅酸鈣,堵塞毛細(xì)通道,提高水泥密實性,其中硫酸鹽類則起到促進(jìn)水泥產(chǎn)生凝膠物質(zhì)的作用;無機(jī)鋁鹽防水劑多以鋁鹽和碳酸鈣為主要原料,輔以多種無機(jī)鹽,摻量一般為水泥用量的3%_5%。但使用無機(jī)鹽類防水劑的混凝土養(yǎng)護(hù)條件要求高,還可能對混凝土鋼筋產(chǎn)生銹蝕,而且后期防水效果不好。有機(jī)類防水劑通常是表面活性劑,可分為憎水性塑化劑、乳液防水劑和微末劑。產(chǎn)品有甲基硅醇鈉、氟硅醇鈉、三乙醇胺類、皂類、橡膠乳液等,但由于該類防水劑引氣量太大,對混凝土強(qiáng)度有不良影響。而復(fù)合型防水劑雖然在作用上結(jié)合了無機(jī)防水材料好有機(jī)防水材料的特點,但目前的產(chǎn)品類型多樣性少,對使用環(huán)境要求高。其次在工程應(yīng)用中,多數(shù)防水劑會加大收縮,而收縮過大又是引起混凝土開裂的主要原因之一。以物理狀態(tài)看,目前產(chǎn)品有粉狀和液體的,但大多是粉狀產(chǎn)品該產(chǎn)品摻量高,普遍在5%左右,有的高達(dá)8%-10%。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種多功能無機(jī)飯隨減縮密實劑的制備方法。本發(fā)明的特征在于,所述方法依次含有以下步驟步驟(1)制備原液把去離子水與氧化鈣混合,在70°C90°C之間攪拌加熱成石灰乳,然后依次緩慢加入硫粉和催化劑,保持加熱溫度及攪拌4060min,視溶液呈紅色且無沉淀時停止加熱及攪拌,冷卻后得到制備所述無機(jī)防水減縮密實劑的原液,具體各原料的配比為去離子水224g,硫粉96g192g,氧化鈣56g112g,催化劑25g50g,由總質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%的甲氧基聚乙二醇,二甲基-1,3-丙二醇和烷基酚聚氧乙烯醚硫酸鈉混合溶液組成,其中三者純物質(zhì)質(zhì)量比依次為122,步驟⑵制備無機(jī)防水減縮密實劑按下述配方將各物質(zhì)混合攪拌均勻即得去離子水100g,步驟(1)中得到的原液50g100g,二甲基-1,3_丙二醇0g10g,甲氧基聚乙二醇10g0g,烷基酚聚氧乙烯醚硫酸鈉0g10g,三乙醇胺Og5g,硅酸鈉或硅酸鋰或硅酸鉀IOg0g,消泡劑DF-642:0glg。本發(fā)明的技術(shù)效果是顯著提高抗?jié)B性和減少收縮、防止開裂。是無機(jī)材料和水溶性有機(jī)物的復(fù)合組成,在低摻量下(是目前同類產(chǎn)品的十幾分之一至幾十分之一),通過自析納米顆粒填充混凝土微孔或和混凝土中的物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng),生成具有膨脹密實的物質(zhì)。其主要功能特點為摻量小,減縮防裂作用明顯,且無其它不良副作用。該劑與水泥中含有的硅、鈣、鈉、鎂等經(jīng)化學(xué)反應(yīng),生成的硫磺膠結(jié)料和結(jié)晶體,能有效阻止水分子滲透,顯著提高強(qiáng)度,抗?jié)B壓力一般可達(dá)2.OMpa,最高可達(dá)4.OMpa;在能使混凝土顆粒之間粘結(jié)更緊密的同時可減少收縮30%,尤其在低齡期,可減少收縮50%以上,這對于有效控制開裂極為重要。本品可調(diào)控性大,合成工藝簡單環(huán)保,合成原料經(jīng)濟(jì)易得。本產(chǎn)品外觀為橘紅色,均一穩(wěn)定溶液,PH11-13。密封保存。具體實施例方式在實驗室條件下,用燒杯,攪拌器,電熱套等儀器合成本產(chǎn)品。涉及物質(zhì)均為購買的化學(xué)純試劑,取量的設(shè)定已為經(jīng)過大量混凝土實驗測定的結(jié)果。合成原液已經(jīng)具備良好的減縮密實作用,鑒于所得原液和其他水溶性有機(jī)功能化合物有較好的相容性,且不會影響原作用,我們在原液的基礎(chǔ)上進(jìn)行復(fù)配,得到效果更加強(qiáng)大和穩(wěn)定的復(fù)配產(chǎn)品,功能及減縮,密實,防水,阻銹等功能為一體的多型密實劑產(chǎn)品。具體實施方法按照以下配方稱取各物質(zhì)的量,氧化鈣(CaO),硫磺粉等。在7090°C之間攪拌加熱石灰乳溶液,然后緩慢將硫粉,催化劑依次加入,保持加熱溫度及攪拌4060min.溶液呈紅色無沉淀時停止加熱及攪拌,冷卻后得到無機(jī)密實劑母液。即去離子水224g氧化鈣56g112g催化劑25g50g,由總質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%甲氧基聚乙二醇,二甲基-1,3-丙二醇和烷基酚聚氧乙烯醚硫酸鈉混合溶液組成,其中三者純物質(zhì)質(zhì)量比依次為122.硫粉96g192g具體實施例<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>III型復(fù)配密實劑將如下配方III型原液及各物質(zhì)混合攪拌均勻,即得III型復(fù)配密實劑,即去離子水100g,III型原液50gIOOg,二甲基-1,3-丙二醇Og10g,甲氧基聚乙二醇Og10g,烷基酚聚氧乙烯醚硫酸鈉Og10g,三乙醇胺Og5g,硅酸鹽(硅酸鈉,硅酸鋰,硅酸鉀)Og10g,法國羅地亞公司消泡劑DF-642Oglg。具體實施例為<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>以上產(chǎn)品均按照防水劑行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(JC474-2008)進(jìn)行了抗壓強(qiáng)度比,早起收縮率比,氯離子擴(kuò)散系數(shù)比等測試,其中基準(zhǔn)混凝土配合比為水泥330kg中砂744kg石子(525mm):1116Kg水200kg其中檢測混凝土均添加水泥質(zhì)量0.2%的密實劑,各齡期測試強(qiáng)度,收縮性及氯離子擴(kuò)散系數(shù)。各實例的性能測試結(jié)果如下<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>權(quán)利要求一種新型混凝土專用減縮密實劑,其特征在于,所述方法依次含有以下步驟步驟(1)制備原液把去離子水與氧化鈣混合,在70℃~90℃之間攪拌加熱成石灰乳,然后依次緩慢加入硫粉和催化劑,保持加熱溫度及攪拌40~60min,視溶液呈紅色且無沉淀時停止加熱及攪拌,冷卻后得到制備所述無機(jī)防水減縮密實劑的原液,具體各原料的配比為去離子水224g,氧化鈣56g~112g,硫粉96g~192g,催化劑25g~50g,由總質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%的甲氧基聚乙二醇,二甲基-1,3-丙二醇和烷基酚聚氧乙烯醚硫酸鈉混合溶液組成,其中三者純物質(zhì)質(zhì)量比依次為1∶2∶2,步驟(2)制備無機(jī)防水減縮密實劑按下述配方將各物質(zhì)混合攪拌均勻即得去離子水100g,步驟(1)中得到的原液50g~100g,二甲基-1,3-丙二醇0g~10g,甲氧基聚乙二醇10g~0g,烷基酚聚氧乙烯醚硫酸鈉0g~10g,三乙醇胺0g~5g,硅酸鈉或硅酸鋰或硅酸鉀10g~0g,消泡劑DF-6420g~1g。全文摘要本發(fā)明涉及產(chǎn)品屬于混凝土外加劑
技術(shù)領(lǐng)域
,其特征在于,首先制備原液,其成分為去離子水,氧化鈣,硫粉,催化劑,所述催化劑是由甲氧基聚乙二醇,二甲基-1,3-丙二醇及烷基酚聚氧乙烯醚硫酸鈉混合溶液組成;其次,制備無機(jī)混凝土用無機(jī)防水減縮密實劑,其組成為,去離子水,所述原液,三乙醇胺,甲氧基聚乙二醇,二甲基-1,3-丙二醇,烷基酚聚氧乙烯醚硫酸鈉,硅酸鹽和消泡劑DF-642,本發(fā)明是一種在低摻量下(0.1%~2%),即可有效減小混凝土早期收縮、降低開裂風(fēng)險,提高混凝土密實性,改善孔隙結(jié)構(gòu),達(dá)到防水防滲的功能,從而提高混凝土對物理和化學(xué)侵蝕的耐久性。本發(fā)明涉及III型密實劑,對增加混凝土密實性,提高混凝土強(qiáng)度,本產(chǎn)品在要求混凝土強(qiáng)度高,防水性強(qiáng)的工程領(lǐng)域最為適用。文檔編號C04B24/16GK101817655SQ201010131880公開日2010年9月1日申請日期2010年3月23日優(yōu)先權(quán)日2010年3月23日發(fā)明者劉寶影,孔祥明,李永杰,李繼燕,郭自力申請人:清華大學(xué);北京永泰億成化學(xué)科技有限公司
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