CN102040396B

CN102040396B - 一种抗风蚀混凝土表面耐磨剂

Info

Publication number: CN102040396B
Application number: CN 201010517370
Authority: CN
Inventors: 王起才; 张戎令; 拉有玉; 刘树红; 杨斌; 张粉芹; 于本田; 王艳艳; 章岩
Original assignee: Lanzhou Jiaotong University
Current assignee: Lanzhou Jiaotong University
Priority date: 2010-10-25
Filing date: 2010-10-25
Publication date: 2012-11-14
Anticipated expiration: 2030-10-25
Also published as: CN102040396A

Abstract

本发明公开了一种抗风蚀混凝土表面耐磨剂，其包括草酸、苯丙乳液；其中所述草酸与所述苯丙乳液的比例为1∶5。本发明耐磨剂适用桥墩、梁体等结构表面涂层；受气候、温度、混凝土配合比等因素影响较小。施工简单；挥发性小，提高涂刷效果和节约涂刷材料，工程成本增加小；对环境不会造成污染。

Description

一种抗风蚀混凝土表面耐磨剂

技术领域

本发明涉及一种抗风蚀混凝土表面耐磨剂。

背景技术

提高混凝土耐磨性成为当前混凝土研究的一个重要领域，特别是在大风地区，提高混凝土耐磨性能，成为这些地区必须考虑的问题。由于兰新二线处于西北地区，沿线穿越安西风区、烟墩风区、百里风区、三十里风区、达坂城风区等五大分区，最大风速60m/s，局部段大于8级风的天数超过200天。兰新二线戈壁地区大风条件下风蚀存在的问题：(1)风害会加剧使用阶段混凝土的表面损伤速度。在强烈的大风作用下，一方面会造成混凝土表面的水泥剥落，另一方面地面的砂砾、小石子等被卷起，撞击到结构物混凝土上，混凝土表面将出现坑窝的损伤，此类破坏已涉及到混凝土抗冲击的性能，这方面国内外研究较少，但提高混凝土表面的质量，对提高混凝土抗腐蚀、抗冻性等耐久性意义重大；(2)风害会加剧使用阶段混凝土的冻融破坏速度。混凝土抗冻性是混凝土抵抗反复冻融循环的能力。对于严寒地区的混凝土，混凝土抗冻性不足是造成耐久性破坏的主要原因。混凝土冻融破坏的机理主要是由于毛细孔中水结冰产生膨胀应力及渗透应力，当这种应力超过混凝土局部抗拉强度时，就可能产生裂缝，在反复冻融作用下，混凝土内部的微细裂缝逐渐增多和扩大，导致混凝土产生疏松剥落，直至破坏。风害会加剧冻融破坏应力。在这种极端恶劣的气候条件下，如何提高混凝土结构耐磨性的问题，是兰新第二双线高性能混凝土面临的一大难题。

针对提高混凝土耐磨性国内外学者作了许多有意义的探索，如混凝土硬化剂、混凝土固化剂、渗透剂、耐磨渗透剂等，这些有意义的研究和发明，在不同的混凝土工程中发挥了重要的作用。

现有技术之一：混凝土硬化剂，又称混凝土密封固化剂、混凝土密封硬化剂等。是一种无色透明液体材料、使用方便、无毒、不燃、渗透力强、可永久性密封混凝土、水泥地面、金刚砂地面和水磨石地面等。它由无机物、化学活性物质和硅合物组成，通过渗透，与混凝土中化学成分发生渗透性的化学反应，使混凝土中的各成分固化成一实体，从而得到一个无尘、致密的整体，可提高混凝土的抗渗、耐磨、冻融循环、硬度等各种性能指标。使用于工业地坪、电子、医药车间、大型超市、停车场、食品生产基地、飞机跑道、体育中心、风头壁、码头等场所。

现有技术一存在以下缺点：

1、通常用在地面混凝土中，增强混凝土表面耐磨性，不适用桥墩、梁体等结构里面应用；

2、耐磨材料撒布的时机随气候、温度、混凝土配合比等因素变化较大。撒布过早会使耐磨材料沉入混凝土中而失去效果；撒布太晚混凝土已凝固，会失去粘结力，使耐磨材料无法与其结合而造成剥离，施工中不宜操作；

3、撒布次数多，给施工带来不便；

现有技术之二：渗透剂，其有较好的附着力，渗透力强的液体材料，干燥快，耐磨性好，并有很好的抗化学性及耐水性，通过有效渗透，与混凝土和石造物中的成分发生作用，使混凝土的各成分固化成一个坚固实体，并阻塞了混凝土的各大小细孔，得到一个无尘致密的整体，从而提高混凝土的耐磨性、抗压性、致密性和抗渗性。可满足各种不同的使用需求和环境差异，适合工厂、仓库、码头、停车场等水泥地面的处理，而且颜色可以无限制调配。如表1所示为低聚物有机硅渗透剂YJG-01的性能指标表，

表1有机硅渗透剂YJG-01的性能指标表

现有技术二的缺点：

1、混凝土渗透剂的有机硅单体挥发率可高达97％，这不仅导致涂刷效果的降低和材料的严重浪费，还造成环境污染和不必要的经济损失；另外，随着时间的延长，还可能造成混凝土防水效果的逐渐降低；

2、甲基硅酸盐渗透剂与二氧化碳反应速度较慢，需24h才能固化。由于施用的渗透剂在一定时间内仍然是水溶性的，若有雨水浸打、霜冻，未反应的或反应不完全的碱金属甲基硅酸盐就会离开基材表面，失去憎水作用。同时由于在生成硅烷醇的反应中有碱金属碳酸盐产生，不但会在基材表面产生白色污染，影响外观，而且碱性盐有害基材本身；

3、溶剂型有机硅渗透剂。由于要以有机溶剂作为载体，对环境可能会存在一定的污染，这一问题逐渐引起社会关注。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足提供一种抗风蚀混凝土表面耐磨剂，

一种抗风蚀混凝土表面耐磨剂，其包括草酸、苯丙乳液。

所述的混凝土耐磨剂，其中所述草酸与所述苯丙乳液的比例为1∶3-1∶8。

所述的混凝土耐磨剂，其中所述草酸与所述苯丙乳液的比例为1∶5。

所述的混凝土耐磨剂，其中所述草酸的理化指标为：外观，白色结晶，草酸含量≥99.5％，硫酸根≤0.10％；灰分≤％0.10；重金属≤0.001％；铁≤0.002％；氯化物≤0.004％。

所述的混凝土耐磨剂，其中所述苯丙乳液的理化指标为：外观，乳白色略带兰相液体，固体含量49-50％；黏粘度为500-1500mPas；PH值8.0-9.0；Ca²⁺稳定性：5％CaCl₂溶液∶苯丙乳液＝1∶5，48h无分层、无絮凝、无沉淀；玻璃化温度22℃；最低成模温度20℃；机械稳定性：2500r/min，0.5h，不破坏、无明显絮凝物；稀释稳定性：48h无分层、无絮凝、无沉淀；挥发性有机物质≤30g/L；游离甲醛g/Kg≤0.08。

一种上述混凝土耐磨剂的使用方法，在混凝土表面涂刷所述的混凝土耐磨剂。

针对西北地区特殊的气候条件，特别是新建兰新铁路第二双线在建设过程中，应用目前现有的混凝土耐磨技术难以达到预期的效果，在这种条件下，通过对混凝土耐磨性能深入的分析和研究，以增强混凝土耐磨性为目的，通过涂刷表面涂装来改善混凝土的耐磨性能。在室内进行了大量的涂层材料进行试验，通过不同涂层材料的配比优化，分析试验混凝土的耐磨指标，得出最优化的涂层材料种类及配比，新研制的FR型混凝土耐磨剂以满足兰新铁路第二双线对混凝土耐磨性的设计及使用要求。

通过在混凝土表面涂刷本发明的耐磨剂，使其渗透到混凝土内部，与其中的化学物质发生化学反应，形成凝胶，收缩混凝土毛孔和裂缝，使混凝土成为一个致密的整体，从而提高其表面硬度，使混凝土形成相对外强内弱的结构体来满足大风对其的磨蚀。FR型混凝土耐磨剂在常温下进行交联反应，形成网状结构的弹性膜，具有优异的耐高低温性、憎水性、延伸性，并粘接性较好。

但是在新建兰新铁路第二双线时，由于特殊的气候条件：大风、大温差、干旱、缺水等，这种恶劣的气候条件给高性能混凝土耐磨提出了新的考验，如何防止和控制混凝土风蚀、如何提高混凝土表面强度、如何满足高性能混凝土高性能要求成为新的难题，在这种条件下，本发明根据大量理论分析、室内试验研究、室外验证，证实FR型混凝土耐磨剂可以有效的提高混凝土的耐磨性，使混凝土工程达到设计、施工、使用的要求。

具体实施方式

以下结合具体实施例，对本发明进行详细说明。

实施例1

本实施例混凝土耐磨剂的主要成分为：草酸、苯丙乳液。本实施例混凝土耐磨剂组成成分掺量质量比：草酸∶苯丙乳液＝1∶3-1∶8。

实施例2

1、将草酸、苯丙乳液按质量比1∶5进行配置；

2、把配置的FR型混凝土耐磨剂在混凝土表面进行涂刷，涂刷2-3次。

效果：草酸与混凝土中的Ca(OH)2反应，填充混凝土表面的空隙，形成凝胶，收缩混凝土毛孔和裂缝，使混凝土成为一个致密的整体，从而提高其表面硬度，使混凝土形成相对外强内弱的结构体来满足大风对其的磨蚀。FR型抗风蚀混凝土表面耐磨剂在常温下进行交联反应，形成网状结构的弹性膜，具有优异的耐高低温性、憎水性、延伸性，并粘接性较好，如表4所示。

以下列出两种组合材料在组合时的技术要求，如表2和表3所示：

表2草酸技术要求

序号	检测项目	技术指标
			1	外观	白色结晶
2	草酸含量％	≥99.5
			3	硫酸根(SO4计)％	≤0.10
4	灰分％	≤0.10
			5	重金属(以Pb计)％	≤0.001
6	铁(以Fe计)％	≤0.002
			7	氯化物(以Cl计)	≤0.004

表3苯丙乳液的技术要求

表4 FR型混凝土耐磨剂性能及使用后砼表面性能

将耐磨剂涂刷于混凝土表面，可渗入混凝土内部发生反应，生成致密产物填充了内部的部分毛细孔和其它空隙，乳液成份渗入混凝土内部后形成的连贯的聚合物空间网状结构，增强混凝土表层易被磨损掉的砂浆粘着力，构成致密保护层。当风蚀颗粒在切入混凝土表面时，FR型混凝土耐磨剂与混凝土化学反应形成的网状结构减弱或消除风蚀颗粒形成的切削作用，阻止表层砂浆形成空洞，很好的保护混凝土表层，使粗集料得到有效保护，从而增强混凝土表层的磨蚀。FR型混凝土耐磨剂做为混凝土抗风蚀表面渗透材料可以提高混凝土的耐磨性能，能够满足兰新第二双线铁路沿线混凝土结构在大风作用下的耐磨要求。

FR型混凝土耐磨剂主要作用：

1)增强混凝土表面硬度和耐磨性能；

2)提高混凝土表面抗风蚀强度；

3)抵抗氯化物的侵蚀；

4)抑制化学物质的侵蚀；

5)与混凝土中的化学物质发生反应在其毛孔中形成一种凝胶体；

6)防止混凝土出现剥落、散裂；

7)密封混凝土，增强混凝土结构表面密度；

8)紧缩混凝土毛孔，有效抑制外界污染物进入混凝土。

有益效果：

1、本发明耐磨剂适用桥墩、梁体等结构表面涂层；

2、本发明耐磨剂涂刷受气候、温度、混凝土配合比等因素影响较小。施工简单；

3、本发明耐磨剂挥发性小，提高涂刷效果和节约涂刷材料，工程成本增加小；

4、本发明耐磨剂对环境不会造成污染；

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims

1.一种抗风蚀混凝土表面耐磨剂，其特征在于，其包括草酸、苯丙乳液；其中所述草酸的理化指标为：外观，白色结晶，草酸含量≥99.5％，硫酸根≤0.10％；灰分≤0.10％；以Pb计的重金属≤0.001％；铁≤0.002％；氯化物≤0.004％；其中所述苯丙乳液的理化指标为：外观，乳白色略带兰相液体，固体含量49-50％；黏粘度为500-1500mPas；PH值：8.0-9.0；Ca²⁺稳定性：5％CaCl₂溶液∶苯丙乳液＝1∶5，48h无分层、无絮凝、无沉淀；玻璃化温度22℃；最低成模温度20℃；机械稳定性：2500r/min，0.5h，不破坏、无明显絮凝物；稀释稳定性：48h无分层、无絮凝、无沉淀；挥发性有机物质≤30g/L；每千克苯丙乳液中游离甲醛≤0.08g。

2.根据权利要求1所述的抗风蚀混凝土表面耐磨剂，其特征在于，其中所述草酸与所述苯丙乳液的质量比为1∶3～1∶8。

3.根据权利要求1所述的抗风蚀混凝土表面耐磨剂，其特征在于，其中所述草酸与所述苯丙乳液的质量比例为1∶5。

4.一种权利要求1-3任一所述的抗风蚀混凝土表面耐磨剂的使用方法，其特征在于，在混凝土表面涂刷所述的混凝土耐磨剂。