一種水泥基材料用抗硫酸鹽防腐劑的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種水泥基材料用抗硫酸鹽防腐劑，其組成按重量份數(shù)計如下：偏高嶺土60?90份；硬脂酸鈣1?10份；碳酸鋇5?20份；碳酸鋰0.1?1份。還可以加入粉煤灰；其用量與偏高領(lǐng)土質(zhì)量比為1:2。本發(fā)明中偏高嶺土用量只相當(dāng)于混凝土中膠凝材料用量的6％?8％左右，用量低，降低了混凝土的成本；硬脂酸鈣還同時用作偏高嶺土的分散劑，降低了偏高嶺土在水泥中的團聚性，極大地提高了偏高嶺土的利用效率；同時，BaCO3和Li2CO3作為無機鹽可以提高水泥的分散性，降低水泥的標準稠度需水量，改善混凝土的工作性；防腐劑的抗蝕系數(shù)指標達到1.14以上。
【專利說明】
-種水泥基材料用抗硫酸鹽防腐劑
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明屬于建筑材料技術(shù)領(lǐng)域，設(shè)及一種水泥基材料外加劑，具體一種水泥基材 料用抗硫酸鹽防腐劑。
【背景技術(shù)】
[0002] 當(dāng)前波特蘭水泥W其卓越的經(jīng)濟優(yōu)勢和工作性能成為世界范圍內(nèi)混凝±工程中 應(yīng)用最為廣泛的建筑材料?；炷涝蝗藗冋J為是一種可W在任何氣候環(huán)境條件下工作， 甚至不需要任何維修費用的材料，直到它的耐久性問題受到越來越多研究者廣泛關(guān)注?；?凝±由于耐久性不足使得很多建筑物未達到使用年限就出現(xiàn)非力學(xué)性破壞，造成嚴重的經(jīng) 濟損失。在混凝±構(gòu)件的破壞中，硫酸鹽對水泥混凝±的腐蝕破壞是所有環(huán)境因素中復(fù)雜 性和危害性最大的一種。
[0003] 我國海岸線綿長，鹽堿、鹽湖地域較多，運些地域硫酸鹽含量普遍較高，硫酸鹽對 混凝±結(jié)構(gòu)工程的侵蝕尤為嚴重，許多電站、大巧、隧道、公路、海港W及機場等工程在沒有 達到預(yù)期的設(shè)計使用壽命前就發(fā)生了膨脹、開裂、失效等破壞。此外，混凝±結(jié)構(gòu)或構(gòu)件在 其服役期間還受到的其他環(huán)境因素作用，如:環(huán)境溫度、相對濕度、干濕循環(huán)、各種荷載、凍 融循環(huán)等，運些因素對混凝±的作用可能是一種或幾種的相互疊加，容易對建筑物的地基 W及建筑物底部混凝±構(gòu)件產(chǎn)生較大的侵蝕，影響混凝±構(gòu)件的穩(wěn)定性與安全性，對人身 財產(chǎn)安全產(chǎn)生威脅。
[0004] 提高水泥混凝±的抗硫酸鹽侵蝕能力已經(jīng)成為混凝±耐久性設(shè)計中的重要內(nèi)容 之一。目前，水泥混凝±的抗硫酸鹽類侵蝕可W從W下幾種方向考慮：1)合理設(shè)計混凝±配 合比及采用恰當(dāng)?shù)酿B(yǎng)護工藝。但缺點是抗硫酸鹽侵蝕效果不佳;2)使用特種水泥-抗硫酸鹽 水泥。雖然采用抗硫酸鹽水泥制備的水泥混凝±抗硫酸鹽侵蝕效果良好，但抗硫酸鹽水泥 生產(chǎn)廠家少，貨源緊缺，且運輸費用較高，工程造價高；3)在混凝±易遭硫酸鹽腐蝕的區(qū)域 進行涂層防護。采用運種方法的缺點是防護成本較高，且大多涂層為有機化合物，抗紫外線 和耐老化性能不好，容易脫落從而未能達到防護目的。近年來市場上也有少量類似混凝± 防腐劑的產(chǎn)品，有的材料組成較多，制作工藝復(fù)雜，W及使用條件苛刻，成本較高;有的早期 抗硫酸鹽侵蝕效果好，后期效果達不到要求。例如專利申請?zhí)枮?01110029460.3的中國專 利公開了 "一種具有耐硫酸鹽腐蝕功能的鋼筋混凝±阻誘劑"，其原料由多種膨脹劑、偏娃 酸鹽、礦物滲合料、徑基徑酸鹽等組成。膨脹劑為硫侶酸巧-氧化巧類膨脹劑與硫侶酸巧類 膨脹劑的混合物或硫侶酸巧-氧化巧類，偏娃酸鹽為偏娃酸鋼、偏娃酸埋、偏娃酸鐘中的一 種或多種組成，徑基徑酸鹽為葡萄糖酸鋒、D-葡萄糖酸鋼、葡萄糖酸鐘中的一種或多種組 成，礦物滲合料也為磨細礦渣、娃粉中的一種或兩種組成，設(shè)及原料品種較多，配制較為繁 復(fù)。此外，該專利在制備工藝中需要將有機物預(yù)熱至5(TC，然后加入活性成分與堿質(zhì)，混合 攬拌至溶解，最后加入娃灰，其制備工藝復(fù)雜。再例如專利申請?zhí)枮?01010256189.2的中國 專利公開了 "混凝±抗硫酸鹽侵蝕防腐劑"其原料組成為超細礦粉、硫侶酸鹽水泥熟料、硬 石膏，組分雖少，但其抗硫酸鹽侵蝕系數(shù)卻僅在0.89-0.93之間，抗硫酸鹽侵蝕效果不明顯。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明是針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提出一種水泥基材料抗硫酸鹽侵蝕防腐劑， 其組成材料簡單，工藝較為簡易，防腐效果顯著。
[0006] -種水泥基材料用抗硫酸鹽防腐劑，其組成按重量份數(shù)計如下：
[0007] 偏高嶺±60-90份;硬脂酸巧1-10份;碳酸領(lǐng)5-20份;碳酸裡0.1-1份。
[000引按上述方案，還加入了粉煤灰;其用量與偏高領(lǐng)±質(zhì)量比為1:2。
[0009] 按上述方案，所述粉煤灰符合標準GB 1596-2005《用于水泥、混凝±中的粉煤灰》 規(guī)的II級灰要求，比表面積> eOOmVkg。
[0010] 按上述方案，所述偏高嶺±由高嶺±經(jīng)600°(：~800°C般燒而成，主要組分為無定 形娃酸鹽，比表面積> 2500m2/Kg，其28d火山灰活性指數(shù)在110 % W上。
[0011] 按上述方案，所述抗硫酸鹽防腐劑在水泥基凝膠材料中的用量為7-13wt%。
[0012] 按上述方案，偏高嶺±84份;硬脂酸巧5份;碳酸領(lǐng)10份;碳酸裡1份。
[001引按上述方案，偏高嶺±60份;粉煤灰30份;硬脂酸巧3.2份;碳酸領(lǐng)6.2份;碳酸裡 0.6 份。
[0014] 偏高嶺±(MK):其一，MK的粒徑比水泥顆粒的粒徑要小得多，能夠充填部分孔隙， 提高漿體內(nèi)部顆粒堆積密度，限制了化(〇h)2、c-s-h凝膠的生長空間，堵塞連通孔通道，提 高混凝±密實性，其二，MK可通過晶核效應(yīng)促進水泥早期水化，從而降低早期漿體孔隙率并 細化孔徑。其Ξ，MK可與水泥水化產(chǎn)生的化(0H)2反應(yīng)生成C-S-曲疑膠，進一步密實混凝±結(jié) 構(gòu)。其四，MK取代部分水泥熟料，對水泥中3Ca0 · A!203(C3A)礦物的總含量有一定的稀釋作 用，從而減少了巧抓石等膨脹性產(chǎn)物的產(chǎn)生，增強了混凝±對硫酸鹽的抵抗能力。其五，水 泥石水化產(chǎn)物中最易受硫酸鹽侵蝕的化(0H)2的量隨著MK發(fā)生二次反應(yīng)被大量消耗，延遲 性巧抓石的生成與存在的難度增加。
[0015] 碳酸領(lǐng)BaC〇3:能夠與侵入水泥石中的S〇42-反應(yīng)，生成最不容易分解的BaS〇4，從而 更進一步的增加了混凝±的密實度;其次避免了延遲性抑制巧抓石(AFt)和化S〇4的生成。
[0016] 碳酸裡Li2〇)3:能夠與水泥水化產(chǎn)物單硫型硫侶酸巧(AFm)反應(yīng)生成單碳型水化碳 侶酸巧(Cm),促進水泥中含A1相向低膨脹性產(chǎn)物轉(zhuǎn)變，同時Li2〇)3又是一種可溶性碳酸鹽， 因而從巧抓石中解離出來化0很容易與Li2〇)3反應(yīng)形成溶解度低的化C〇3,從而導(dǎo)致巧抓石 逐漸被分解抑制水泥中巧抓石中的生成，因而提高水泥石的抗硫酸鹽侵蝕性能。
[0017] 硬脂酸巧:硬脂酸巧吸附在水泥顆粒表面形成一層憎水性薄膜，侵入水泥石中的 硫酸鹽與水泥的水化產(chǎn)物反應(yīng)難度增加。
[001引偏高嶺±在水泥混凝±中的滲量一般為膠凝材料用量的10 % -15 %左右，用量過 大、成本偏高;偏高嶺±的分散性較差，在混凝±中會產(chǎn)生"團聚"現(xiàn)象，使混凝±的質(zhì)量不 穩(wěn)定;偏高嶺±還具有吸水性，在混凝±中大量使用時會增加混凝±的稠度，降低混凝±的 工作性能。
[0019] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點和積極效果：
[0020] 本發(fā)明中偏高嶺±用量只相當(dāng)于混凝±中膠凝材料用量的6%-8%左右，用量低， 降低了混凝±的成本;硬脂酸巧還同時用作偏高嶺±的分散劑，降低了偏高嶺±在水泥中 的團聚性，極大地提局了偏局嶺上的利用效率；同時，Ba(X)3和Li2(X)3作為無機鹽可W提局水 泥的分散性，降低水泥的標準稠度需水量，改善混凝±的工作性。
[0021] 本發(fā)明的抗硫酸鹽侵蝕防腐劑原料容易獲得，僅為簡單原材料組成，制作工藝簡 單，可操作性強，經(jīng)簡單機械混合即可，具有顯著的社會效益和經(jīng)濟效益。
[0022] 本發(fā)明產(chǎn)品為鹽類及礦物滲合料，無毒無害，對環(huán)境無不良影響。此外，本發(fā)明的 抗硫酸鹽侵蝕防腐劑具有增加混凝±早期強度、加速水泥凝結(jié)硬化，提高混凝±抗氯離子 侵蝕、抗碳化、抗干濕循環(huán)能力，防腐劑加入倒混凝±中對新拌混凝±的和易性無不利影 響，可W顯著改善混凝±的技術(shù)指標和經(jīng)濟指標，降低混凝±構(gòu)件的后續(xù)維護成本。
[0023] 本發(fā)明抗硫酸鹽侵蝕防腐劑的抗蝕系數(shù)指標達到1.14W上?？沽蛩猁}侵蝕防腐劑 性能指標完全符合《混凝±抗硫酸鹽類侵蝕防腐劑KJC/T 1011-2006)中相關(guān)的技術(shù)要求， 混凝±抗硫酸鹽侵蝕試驗達到KS120等級。
【具體實施方式】
[0024] 實施例1
[0025] 在砂漿中的應(yīng)用，其配合比如下：
[0026]
[0027] 防腐劑中各組分及其重量百分比含量如下：
[0028] MK: 84份，由高嶺±經(jīng)600°(：~800°C般燒而成，主要組分為無定形娃酸鹽，比表面 積>2500mVKg，其28d火山灰活性指數(shù)在110%W上；
[00巧]硬脂酸巧:5份，分析純，純度>99% ;
[0030] 碳酸領(lǐng)：10份，分析純，純度>99% ;
[0031] 碳酸裡:1份，分析純，純度>99%。
[0032] 按本實施例配比制成的混凝±抗硫酸鹽侵蝕防腐劑相關(guān)性能指標如下：
[0033] 凝結(jié)時間：初凝時間145min，終凝時間4.化；
[0034] 抗壓強度比：7d抗壓強度比116%，28d抗壓強度比127% ;
[0035] 膨脹率:Id膨脹率0.034%，28d膨脹率0.176% ;
[0036] 膨脹系數(shù)：1.00;
[0037] 抗蝕系數(shù)：1.14。
[003引實施例2
[0039] 在砂漿中的應(yīng)用，其配合比如下：
[0040]
[0041 ]防腐劑中各組分及其重量百分比含量如下：
[0042] MK: 60份，由高嶺±經(jīng)600°(：~800°C般燒而成，主要組分為無定形娃酸鹽，比表面 積>2500mVKg，其28d火山灰活性指數(shù)在110%W上；
[0043] 硬脂酸巧:3.4份，分析純，純度> 99 % ;
[0044] 碳酸領(lǐng):2.5份，分析純，純度>99% ;
[0045] 碳酸裡:0.1份，分析純，純度>99%。
[0046] 粉煤灰:30份，為工業(yè)副產(chǎn)品，符合標準GB 1596-2005《用于水泥、混凝±中的粉煤 灰》規(guī)定的II級灰要求，主要組分為玻璃體A12化和Si化，比表面積>600mVkg;
[0047] 按本實施例配比制成的混凝±抗硫酸鹽侵蝕防腐劑相關(guān)性能指標如下：
[004引凝結(jié)時間：初凝時間166min,終凝時間4.化；
[0049] 抗壓強度比：7d抗壓強度比108%，28d抗壓強度比131% ;
[0050] 膨脹率:1(1膨脹率0.025%，28(1膨脹率0.146%;
[0051] 膨脹系數(shù):1.24;
[0052] 抗蝕系數(shù)：1.38。
[0化3]實施例3
[0化4] 在混凝±(C40)中的應(yīng)用，其配合比如下：
[0化5]
[0化6]防腐劑中各組分及其重量百分比含量如下：
[0化7] MK: 60份，由高嶺±經(jīng)600°(：~800°C般燒而成，主要組分為無定形娃酸鹽，比表面 積>2500mVKg，其28d火山灰活性指數(shù)在110%W上；
[0化引粉煤灰:30份，為工業(yè)副產(chǎn)品，符合標準GB 1596-2005《用于水泥、混凝±中的粉煤 灰》規(guī)定的II級灰要求，主要組分為玻璃體Ah化和Si化，比表面積>600mVkg;
[0化9]硬脂酸巧:3.2份，分析純，純度> 99 % ;
[0060] 碳酸領(lǐng):6.2份，分析純，純度> 99 % ;
[0061 ] 碳酸裡:0.6份，分析純，純度> 99 %。
[0062] 按本實施例配比制成的混凝±抗硫酸鹽侵蝕防腐劑相關(guān)性能指標如下：
[0063] 凝結(jié)時間：初凝時間136min,終凝時間3.化；
[0064] 抗壓強度比：7d抗壓強度比110%，28d抗壓強度比141% ;
[00化]膨脹率:Id膨脹率0.028%，28d膨脹率0.101 % ;
[0066] 膨脹系數(shù)：1.01;
[0067] 抗蝕系數(shù):1.28。
[0068] 實施例4
[0069] 混凝±(C40)中的應(yīng)用，其配合比如下：
[0070]
[0071 ]防腐劑中各組分及其重量百分比含量如下：
[0072] MK: 80份，由高嶺±經(jīng)600°(：~800°C般燒而成，主要組分為無定形娃酸鹽，比表面 積>2500mVKg，其28d火山灰活性指數(shù)在110%W上；
[0073] 硬脂酸巧:6.4份，分析純，純度>99% ;
[0074] 碳酸領(lǐng)：12.4份，分析純，純度> 99 % ;
[00巧]碳酸裡:1.2份，分析純，純度>99%。
[0076] 按本實施例配比制成的混凝±抗硫酸鹽侵蝕防腐劑相關(guān)性能指標如下：
[0077] 凝結(jié)時間：初凝時間150min，終凝時間4.化；
[007引抗壓強度比：7d抗壓強度比107%，28d抗壓強度比121% ;
[0079] 膨脹率:Id膨脹率0.018%，28d膨脹率0.123% ;
[0080] 膨脹系數(shù):0.99;
[0081] 抗蝕系數(shù)：1.15。
[0082] 上述兩項實施例中混凝±抗硫酸鹽侵蝕防腐劑的制作方法如下:將MK磨細至比表 面積> 2500mVkg，然后將符合要求的原材料按配合比準確稱量;機械混合均勻即可。
[0083] 上述兩項實施例都是W抗硫酸鹽侵蝕防腐劑滲量lOwt%作為試驗條件，按照《混 凝±抗硫酸鹽侵蝕防腐劑》(JC/T 1011 -2006)標準中規(guī)定方法進行試驗。
[0084] 上述兩項實施例中混凝±抗硫酸鹽侵蝕防腐劑的各項指標均達到混凝±抗硫酸 鹽侵蝕防腐劑KJC/T 1011-2006)中的各項指標要求，尤其是實施例二的抗蝕系數(shù)達到 1.28，遠遠高于標準抗蝕系數(shù)0.85，說明防腐劑抗硫酸鹽侵蝕效果顯著。
【主權(quán)項】
1. 一種水泥基材料用抗硫酸鹽防腐劑，其特征在于組成按重量份數(shù)計如下： 偏高嶺土60-90份;硬脂酸鈣1-10份;碳酸鋇5-20份;碳酸鋰0.1-1份。2. 如權(quán)利要求1所述水泥基材料用抗硫酸鹽防腐劑，其特征在于還加入了粉煤灰;粉煤 灰用量與偏高領(lǐng)土質(zhì)量比為1:2。3. 如權(quán)利要求2所述水泥基材料用抗硫酸鹽防腐劑，其特征在于所述粉煤灰符合II級 灰要求，比表面積彡600m2/kg。4. 如權(quán)利要求1所述水泥基材料用抗硫酸鹽防腐劑，其特征在于所述偏高嶺土由高嶺 土經(jīng)600°C~800°C煅燒而成，比表面積彡2500m 2/Kg，其28d火山灰活性指數(shù)在110 %以上。5. 如權(quán)利要求1所述水泥基材料用抗硫酸鹽防腐劑，其特征在于所述抗硫酸鹽防腐劑 在水泥基凝膠材料中的用量為6-8wt %。6. 如權(quán)利要求1所述水泥基材料用抗硫酸鹽防腐劑，其特征在于偏高嶺土 84份;硬脂酸 鈣5份;碳酸鋇10份;碳酸鋰1份。7. 如權(quán)利要求2所述水泥基材料用抗硫酸鹽防腐劑，其特征在于偏高嶺土 60份;粉煤灰 30份;硬脂酸鈣3.2份;碳酸鋇6.2份;碳酸鋰0.6份。
【文檔編號】C04B103/61GK105948553SQ201610325829
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年5月17日
【發(fā)明人】萬惠文, 蔡雷, 魏凱, 李簫
【申請人】武漢理工大學(xué)