混凝土侵蝕介質(zhì)抑制材料的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及混凝土領(lǐng)域，特別是涉及一種混凝土侵蝕介質(zhì)抑制材料的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 混凝土是當(dāng)今土木建筑工程當(dāng)中應(yīng)用最廣的建筑材料，但是當(dāng)今很多混凝土材料 由于各種原因提前失效，有些是由于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不當(dāng)導(dǎo)致，但大多數(shù)是由于結(jié)構(gòu)的耐久性不 足、腐蝕而導(dǎo)致的失效。在腐蝕過程中水起著很重要的作用，特別是沿海地區(qū)的混凝土材 料，由于海洋和空氣中潮濕的水分而被侵蝕，再加上海水中富含的氯化物鹽類，侵入混凝土 結(jié)構(gòu)內(nèi)部，使其因被腐蝕而導(dǎo)致失效。因此，提高防水抗?jié)B能力對(duì)于提高混凝土的耐久性具 有重要意義。
[0003] 在混凝土中加入防水劑可以提高其防水抗?jié)B能力。目前的防水劑種類品種繁多， 其中無機(jī)類防水劑的主要成分有氯鹽、氯鋰酸鹽、硫酸鹽、水玻璃、鋯化合物、礦物粉末等； 有機(jī)物類防水劑的主要成分有脂肪酸金屬鹽和各種乳液，近年來還發(fā)展了一種膨脹劑為主 劑，復(fù)合其它外加劑的膨脹型防水劑，但使用不當(dāng)會(huì)造成混凝土開裂?，F(xiàn)有的防水劑防水效 果有限，尚不能滿足建筑工程的防水抗?jié)B需要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 發(fā)明目的
[0005] 本發(fā)明提供一種混凝土侵蝕介質(zhì)抑制材料的制備方法，所得混凝土侵蝕介質(zhì)抑制 材料，具有良好的防水、堵孔的效果。
[0006] 發(fā)明概述
[0007] 本發(fā)明所述混凝土侵蝕介質(zhì)抑制材料的制備方法如下：
[0008] 由包括疏水性硬脂酸/硬脂酸鹽、可選的有機(jī)硅烷A、疏水改性納米二氧化硅、分散 劑、乳化劑、可選的增稠劑、可選的消泡劑和水的組分混合制成乳液，得到混凝土侵蝕介質(zhì) 抑制材料;其中疏水性硬脂酸/硬脂酸鹽、有機(jī)硅烷A、疏水改性納米二氧化硅的質(zhì)量百分含 量分別為：硬脂酸/硬脂酸鹽10%_20%、有機(jī)硅烷0-10%、疏水改性納米二氧化硅20%-40 %，所述疏水改性納米二氧化硅由納米二氧化硅與有機(jī)硅烷B加熱反應(yīng)后得到，所述有機(jī) 硅烷B的質(zhì)量為納米二氧化硅5%-10%。
[0009] 親水性的納米二氧化硅與硬脂酸/硬脂酸鹽/硅烷體系相容性差，混合在一起制成 乳液容易分層，采用上述方法進(jìn)行改性后所得疏水改性納米二氧化硅，既可以改變其過于 親水的性質(zhì)，改善與硬脂酸/硬脂酸鹽/硅烷體系的相容性，同時(shí)疏水性差于普通市售的疏 水改性納米二氧化硅，因?yàn)槿绻杷蕴?，反而需要更多的乳化劑才能有效乳化。乳化?太多會(huì)增加混凝土的引氣量，導(dǎo)致混凝土的致密度下降從而影響混凝土的耐久性；同時(shí)由 于乳化劑基本都是親水性的物質(zhì)，量太多會(huì)影響起到防水和堵孔作用的混凝土侵蝕介質(zhì)抑 制材料的使用性能。所述疏水改性納米二氧化硅采用已知方法改性得到，優(yōu)選由納米二氧 化硅與有機(jī)硅烷B加熱到90-100°C反應(yīng)90-120min后得到。
[0010] 優(yōu)選的，將所述組分混合制成乳液的具體方法為：
[0011] 將硬脂酸/硬脂酸鹽、可選的有機(jī)硅烷A、乳化劑、預(yù)乳化用水混合，在硬脂酸/硬脂 酸鹽和有機(jī)硅烷A完全融化狀態(tài)下于50°C以上高速剪切乳化，所述預(yù)乳化用水的質(zhì)量為組 分中全部用水量的10%_50% ;
[0012] 然后在lmin以內(nèi)快速加入5-30°C剩余的水，高速剪切攪拌至混合均勻；
[0013] 繼續(xù)加入分散劑、疏水改性納米二氧化硅、可選的增稠劑和可選的消泡劑，混合均 勻得到乳液，即為所述混凝土侵蝕介質(zhì)抑制材料。
[0014] 所述"將硬脂酸/硬脂酸鹽、可選的有機(jī)硅烷A、乳化劑、預(yù)乳化用水混合，在硬脂 酸/硬脂酸鹽和有機(jī)硅烷A完全融化狀態(tài)下于50°C以上高速剪切乳化"，是指高速剪切乳化 時(shí)，硬脂酸/硬脂酸鹽和有機(jī)硅燒A需要一直處于融化狀態(tài)，為了達(dá)到這一目的，可以先將硬 脂酸/硬脂酸鹽和有機(jī)硅烷A融化，再與乳化劑、預(yù)乳化用水組成的熱的水分散液混合(乳化 劑也可在硬脂酸/硬脂酸鹽和有機(jī)硅烷A融化時(shí)加入），然后在50°C以上高速剪切乳化，也可 以直接將硬脂酸/硬脂酸鹽和有機(jī)硅烷A、乳化劑、預(yù)乳化用水混合后加熱，使硬脂酸/硬脂 酸鹽和有機(jī)硅烷A完全融化后，在50°C以上高速剪切乳化。優(yōu)選的是:將硬脂酸/硬脂酸鹽、 有機(jī)硅烷加熱到65-200 °C融化，加入乳化劑、50-100 °C的預(yù)乳化用水組成的水分散液，在50 °C以上高速剪切乳化。
[0015]采用上述方法制備混凝土侵蝕介質(zhì)抑制材料，無需自然冷卻過程，操作簡(jiǎn)單又高 效節(jié)能;而且在只有少量乳化劑的條件下就可以制備穩(wěn)定的水分蒸發(fā)抑制劑乳液。因此，采 用所述方法可制備高固含量的混凝土侵蝕介質(zhì)抑制材料。
[0016] 高速剪切乳化方法為本領(lǐng)域公知技術(shù)，本領(lǐng)域技術(shù)人員可經(jīng)試驗(yàn)確定具體轉(zhuǎn)速和 混合時(shí)間。優(yōu)選的，所述高速剪切乳化是在1500-3000r/min轉(zhuǎn)速下高速剪切10-30min，所述 高速剪切攪拌是在1500_3000r/min高速剪切攪拌10-30min。
[0017] 優(yōu)選的，所述硬脂酸/硬脂酸鹽為硬脂酸、硬脂酸鋁、硬脂酸鋅、硬脂酸鈣、硬酯酸 銨中的至少一種。
[0018] 優(yōu)選的，所述的有機(jī)硅燒A、有機(jī)硅烷B互相獨(dú)立地為正辛基三乙氧基硅烷、丙基三 乙氧基硅烷或甲基三乙氧基硅烷。
[0019] 乳化劑、分散劑、增稠劑和消泡劑為本領(lǐng)域常用組分，可經(jīng)試驗(yàn)確定具體物質(zhì)。
[0020] 優(yōu)選的，所述乳化劑包括非離子乳化劑和陰離子乳化劑，其中非離子乳化劑和陰 離子乳化劑在混凝土侵蝕介質(zhì)抑制材料中的質(zhì)量百分比分別為1.5%~3.5%、0.1 %~ 0.3 %。更優(yōu)選所述非離子乳化劑為平平加15、平平加20、平平加25、吐溫60、吐溫80、吐溫 70、吐溫85、蓖麻油聚氧乙烯醚EL-40、蓖麻油聚氧乙烯醚EL-60中的至少一種；
[0021] 陰離子乳化劑為十二烷基硫酸鈉、乙氧基化烷基硫酸鈉、辛癸醇醚硫酸鈉、異構(gòu)醇 聚氧乙烯醚硫酸鈉、月桂醇醚硫酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉、醇醚磺基琥珀酸單酯二鈉鹽中的 至少一種。
[0022]優(yōu)選的，
[0023]所述分散劑為聚丙烯酸鈉分散劑或有機(jī)硅分散劑，更優(yōu)選為聚丙烯酸鈉分散劑， 其在混凝土侵蝕介質(zhì)抑制材料組分中的質(zhì)量百分比為
[0024]所述增稠劑為聚乙二醇、聚丙烯酰胺或羥乙基纖維素中的至少一種，在混凝土侵 蝕介質(zhì)抑制材料組分中的質(zhì)量百分比為0-1%;其中，所述聚乙二醇的分子量?jī)?yōu)選為5000- 20000,所述聚丙烯酰胺的分子量?jī)?yōu)選不小于300萬，所述羥乙基纖維素的粘度優(yōu)選為 20000-50000mPa · s；
[0025] 所述消泡劑為礦物油消泡劑，在混凝土侵蝕介質(zhì)抑制材料組分中的質(zhì)量百分比為 0-0.3% 〇
[0026] 所述"至少一種"，是指可使用可選物質(zhì)中一種或兩種以上任意比例的混合物。 [0027]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：
[0028] (1)疏水性硬脂酸/硬脂酸鹽具有跟硅烷相當(dāng)?shù)氖杷Ч膳c硅烷復(fù)合，且價(jià)格 便宜；
[0029] (2)具有納米尺寸的疏水改性納米二氧化硅對(duì)混凝土不僅具有優(yōu)異的堵孔效應(yīng)， 可防止水和氯化物鹽類通過毛細(xì)孔進(jìn)入混凝土內(nèi)部，從而大大提高混凝土的耐久性，同時(shí)， 疏水改性納米二氧化硅可大大改善原來親水的納米二氧化硅和疏水性強(qiáng)的硅烷、硬脂酸/ 硬脂酸鹽的相容性從而提高混凝土侵蝕介質(zhì)抑制材料的穩(wěn)定性；
[0030] (3)采用優(yōu)選的乳化制備工藝無需自然冷卻過程，操作簡(jiǎn)單又高效節(jié)能;而且在只 有少量乳化劑的條件下就可以制備相對(duì)高固含量穩(wěn)定的混凝土侵蝕介質(zhì)抑制材料。
【具體實(shí)施方式】
[0031] 為了更好地理解本發(fā)明，下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的內(nèi)容作進(jìn)一步的說明，但本 發(fā)明的內(nèi)容并不局限于實(shí)施例表述的范圍。
[0032] 各實(shí)施例中，混凝土電通量按照行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JTJ 275-2000《海港工程混凝土結(jié)構(gòu)防 腐蝕技術(shù)規(guī)范》要求測(cè)定。氯離子濃度按照GB/T50082-2009《普通混凝土長(zhǎng)期性能和耐久性 能實(shí)驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》要求測(cè)定，混凝土抗壓強(qiáng)度按照GB/T107-87《混凝土強(qiáng)度檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》， 混凝土吸水率按照英國(guó)標(biāo)準(zhǔn)BS 1881 -122-2011《aa》要求測(cè)定。
[0033] 穩(wěn)定性測(cè)試方法:3000r/min離心10min，觀察有無沉淀、漂浮物等不均勻現(xiàn)象。 [0034]實(shí)施例中所用物質(zhì)如表1所示。
[0035] 表 1
[0036]
[0037] 實(shí)施例1
[0038]將200g納米二氧化硅、10g甲基三甲氧基硅烷混合均勻，持續(xù)攪拌并加熱到100°C 反應(yīng)90min，即得到疏水改性納米二氧化硅；
[0039] 將50g硬脂酸加熱到65°C融化，加入由5g非離子乳化劑平平加20、lg十二烷基硫酸 鈉 SDS、50g 65°C的水組成的水分散液，1500r/min高速剪切l(wèi)Omin，然后快速加入284g的25 °C水?dāng)嚢鑜Omin，繼續(xù)加入5g聚丙稀酸鈉分散劑、100g疏水改性過的納米二氧化娃、5g輕乙 基纖維素增稠劑、〇.5g礦物油消泡劑，即得到混凝土侵蝕介質(zhì)抑制材料。測(cè)試其固含量為 33%〇
[0040] 實(shí)施例2
[00411將200g納米二氧化硅、10g甲基三乙氧基硅烷混合均勻，持續(xù)攪拌并加熱到1