CN102515617A - 混凝土防腐蚀抗侵蚀剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种混凝土防腐蚀抗侵蚀剂，其中，以干燥质量计包含偏硅酸钙45-65质量％，塑化剂0.5-6质量％，轻烧氧化镁8-10质量％，余量为硅铝质材料。
Description
技术领域
本发明涉及混凝土添加剂，特别是涉及混凝土防腐蚀抗侵蚀剂。
背景技术
现代工程中混凝土作为应用最为广泛的建筑材料，受到广泛的认可，其耐久性优良。但在实际工程应用的环境中常常受到酸、碱、盐影响，使其碳化加深、出现碱-集料反应、硫酸盐腐蚀、氯离子渗透等，在这些侵蚀下很容易发生膨胀开裂、结构疏松、钢筋锈蚀等现象，使混凝土结构遭到破坏，不仅影响了建筑物的安全性，而且造成极大的经济损失和资源的浪费。有的地方仅维修一项工程所需的费用比新建该项工程所需的费用大的多，造成大量的人力、物力的损失，同时给建筑的正常运行带来不便。长期以来，人们为解决混凝土的侵蚀性问题作了大量工作，如增加水泥用量、掺减水剂、改善集料配比等方法提高混凝土的密实性，防止侵蚀性离子的危害，但该方法收效低、成本高；使用抗硫酸盐水泥替代普通水泥，提高混凝土的抗硫酸盐侵蚀，但在氯离子和硫酸根离子并存的条件下防腐效果差，且成本高；增加混凝土保护层厚度，但造价极高；混凝土表面涂漆，但涂漆易脱落。
此外，还可以通过添加混凝土防腐蚀抗侵蚀剂来改善混凝土的防腐蚀抗侵蚀性能(可参见例如CN101781100A等)。传统的混凝土防腐蚀抗侵蚀剂中使用硅灰作为组分之一。硅灰也称微硅粉、凝聚硅灰或硅粉，是在高温冶炼时产生的SiO2和Si气体与空气中的氧气迅速氧化并冷凝而形成的具有火山灰性质无定形超细活性材料(参见中华人民共和国国家标准GB/T18736-2002)。目前，硅灰主要来自于硅钢冶炼工业的副产品，生产成本高，且硅钢冶炼工业耗能严重，不符合节能减排的理念，大有被其它材料取代的趋势，而在硅钢冶炼工业之外单独生产硅灰是更加不经济且不环保的。
发明内容
鉴于上述现有技术的缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种不使用硅灰的混凝土防腐蚀抗侵蚀剂。
本发明的发明人为解决上述问题进行了深入研究，结果发现通过用偏硅酸钙来代替硅灰，并对混凝土防腐蚀抗侵蚀剂中各组分的含量进行限定，可以解决上述技术问题，从而完成了本发明。
即，本发明如下。
1.一种混凝土防腐蚀抗侵蚀剂，其中，以干燥质量计，该混凝土防腐蚀抗侵蚀剂包含：
偏硅酸钙 45-65质量％，
塑化剂 0.5-6质量％，以及
轻烧氧化镁 8-10质量％；
硅铝质材料 余量。
2.根据项1所述的混凝土防腐蚀抗侵蚀剂，其中，所述偏硅酸钙为硅灰石。
3.根据项1所述的混凝土防腐蚀抗侵蚀剂，其中，所述硅铝质材料的主要有效成分为Al2O314～35质量％，SiO248～62质量％。
4.根据项1所述的混凝土防腐蚀抗侵蚀剂，其中，所述硅铝质材料中，SiO2含量在50-55质量％、Al2O3含量在20-35质量％。
5.根据项4所述的混凝土防腐蚀抗侵蚀剂，其中，所述硅铝质材料是选自地开石、煤矸石、矾石、粉煤灰中的一种或两种以上。
6.根据项5所述的混凝土防腐蚀抗侵蚀剂，其中，所述粉煤灰是I级或II级粉煤灰。
7.根据项1所述的混凝土防腐蚀抗侵蚀剂，其中，所述轻烧氧化镁的烧成温度在800-900℃，MgO含量在85质量％以上。
8.根据项1所述的混凝土防腐蚀抗侵蚀剂，其中，所述塑化剂为选自聚羧酸类、氨基磺酸类、萘系磺酸类、三聚氰胺类减水剂中的一种或两种以上的混合物。
9.根据项1所述的混凝土防腐蚀抗侵蚀剂，其中，所述减水剂的剂型为粉剂。
10.根据项2所述的混凝土防腐蚀抗侵蚀剂，其中，所述硅灰石是针状粉。
11.根据项2所述的混凝土防腐蚀抗侵蚀剂，其中，所述硅灰石的比表面积是200～550m2/kg。
12.根据项1～11中任意一项所述的混凝土防腐蚀抗侵蚀剂的制备方法，其中，将所述各组分按所述量以任何顺序混合，并充分搅拌均匀，即得混凝土防腐蚀抗侵蚀剂。
13.根据项12所述的制备方法，其中，各组分的混合方式为干混。
14.一种混凝土防腐蚀抗侵蚀剂，其中，以干燥质量计，该混凝土防腐蚀抗侵蚀剂包含：
偏硅酸钙：45-65质量％；
硅铝质材料：余量；
轻烧氧化镁：8-10质量％；
聚羧酸类粉剂减水剂：0.5-2质量％。
15.一种混凝土防腐蚀抗侵蚀剂，其中，以干燥质量计，该混凝土防腐蚀抗侵蚀剂包含：
偏硅酸钙：45-65质量％；
硅铝质材料：余量；
轻烧氧化镁：8-10质量％；
氨基磺酸类粉剂减水剂：1-4质量％。
16.一种混凝土防腐蚀抗侵蚀剂，其中，以干燥质量计，该混凝土防腐蚀抗侵蚀剂包含：
偏硅酸钙：45-65质量％；
硅铝质材料：余量；
轻烧氧化镁：8-10质量％；
萘系磺酸类粉剂减水剂：3-5质量％。
17.一种混凝土防腐蚀抗侵蚀剂，其中，以干燥质量计，该混凝土防腐蚀抗侵蚀剂包含：
偏硅酸钙：45-65质量％；
硅铝质材料：余量；
轻烧氧化镁：8-10质量％；
三聚氰胺类粉剂减水剂：4-6质量％。
本发明的混凝土防腐蚀抗侵蚀剂具有良好的防腐蚀抗侵蚀性能，且其中不含硅灰，解决了上述本发明的技术问题。
而且，令人意料不到的是，与含硅灰的同类混凝土防腐蚀抗侵蚀剂相比，当在水泥中添加相同量的本发明的混凝土防腐蚀抗侵蚀剂来制备混凝土材料时，在控制流动度相同的条件下，可以省水约4％。在水资源十分宝贵的今天，考虑到混凝土行业庞大的用水量，这无疑具有重大的经济价值和环保价值。
发明的具体实施方式
本发明的一个方面中提供一种混凝土防腐蚀抗侵蚀剂，其中，以干燥质量计，该混凝土防腐蚀抗侵蚀剂包含：
偏硅酸钙 45-65质量％，
塑化剂 0.5-6质量％，以及
轻烧氧化镁 8-10质量％；
硅铝质材料 余量。
优选地，所述偏硅酸钙为硅灰石。本发明中，所述硅灰石是天然硅灰石，属于低温三斜硅灰石，常呈白色至灰白色，玻璃光泽到珍珠光泽，密度2.78-2.91g/m3，硬度4.5-5，熔点1544℃。所述硅灰石的作用在于自身的三斜晶系，细板状晶体，集合体呈放射状或纤维状结构，本身无毒，热稳定性及尺寸稳定良好，一般情况下耐酸、耐碱、耐化学腐蚀。提高混凝土均质性，针状结构填充混凝土毛细孔，使其密实让腐蚀物质难以进入到混凝土内部。
优选地，所述硅灰石是硅灰石粉，可以是块粒、普通粉、细粉、超细粉或针状粉。关于块粒、普通粉、细粉、超细粉或针状粉的定义，参见中华人民共和国建材行业标准JC/T535-2007。此外，优选所述硅灰石的比表面积是200～550m2/kg。
关于硅灰石的一般概念，可参见中华人民共和国建材行业标准JT/T535-2007。本发明中使用的硅灰石优选符合上述行业标准。
所述硅铝质材料优选主要有效成分为Al2O314～35质量％，SiO248～62质量％。例如优选SiO2含量在50-55质量％、Al2O3含量在20-35质量％。所述硅铝质材料可以是选自地开石、煤矸石、矾石、粉煤灰中的一种或两种以上，例如优选为I级或II级粉煤灰。所述硅铝质材料可以具有通常在混凝土防腐蚀抗侵蚀剂中使用时的比表面积，本领域技术人员可以根据需要适宜选择。所述硅铝质材料的作用在于节约了大量的水泥和细骨料；减少了用水量；改善了混凝土拌和物的和易性；增强混凝土的可泵性；减少了混凝土的徐变；减少水化热、热能膨胀性；提高混凝土抗渗能力和耐久能力。
所述轻烧氧化镁的烧成温度优选在800-900℃，其中MgO含量优选在85％以上。例如，所述轻烧氧化镁为菱镁矿经过温度在800-900℃烧成的熟料、MgO含量在85％以上且经过粉磨的，比表面积在150～300m2/kg之间的粉体材料。所述轻烧氧化镁的作用在于烧氧化镁具有膨胀性能，可以进一步使混凝土密实增强，减少干缩。显著降低混凝土的透水性和各种离子的渗透性。
本发明中，所述塑化剂优选为聚羧酸类、氨基磺酸类、萘系磺酸类、三聚氰胺类减水剂粉剂的一种或混合物，包括等同有效质量的水剂减水剂。通过添加塑化剂，胶凝材料高度分散，降低了用水量，可极大的增加混凝土强度，改善和提高混凝土的施工性能和服役性能。
优选地，本发明提供下述混凝土防腐蚀抗侵蚀剂。
一种混凝土防腐蚀抗侵蚀剂，其中，以干燥质量计，该混凝土防腐蚀抗侵蚀剂包含：
偏硅酸钙：45-65质量％；
硅铝质材料：余量；
轻烧氧化镁：8-10质量％；
聚羧酸类粉剂减水剂：0.5-2质量％。
一种混凝土防腐蚀抗侵蚀剂，其中，以干燥质量计，该混凝土防腐蚀抗侵蚀剂包含：
偏硅酸钙：45-65质量％；
硅铝质材料：余量；
轻烧氧化镁：8-10质量％；
氨基磺酸类粉剂减水剂：1-4质量％。
一种混凝土防腐蚀抗侵蚀剂，其中，以干燥质量计，该混凝土防腐蚀抗侵蚀剂包含：
偏硅酸钙：45-65质量％；
硅铝质材料：余量；
轻烧氧化镁：8-10质量％；
萘系磺酸类粉剂减水剂：3-5质量％。
一种混凝土防腐蚀抗侵蚀剂，其中，以干燥质量计，该混凝土防腐蚀抗侵蚀剂包含：
偏硅酸钙：45-65质量％；
硅铝质材料：余量；
轻烧氧化镁：8-10质量％；
三聚氰胺类粉剂减水剂：4-6质量％。
此外，本发明的其它方面还提供上述混凝土防腐蚀抗侵蚀剂的制备方法，其中，按质量比例称量各个组分，共同粉磨混合，或者将各种原料分别制成粉体后用物理方法混合均匀即得到所述产品。各组分的混合方式为干混。
实施例
如无特殊提及，下述实施例中的“％”为“质量％”。
实施例1：
制备混凝土防腐蚀抗侵蚀剂，该防腐蚀抗侵蚀剂中的塑化剂为聚羧酸粉剂减水剂，其中，按照以下组分含量备料：
硅灰石：50％；(硅灰石的比表面积为：280m2/kg)
硅铝质材料：39.3％；(硅铝质材料为地开石，比表面积290m2/kg)
轻烧氧化镁：10％；比表面积260m2/kg
聚羧酸减水剂：0.7％。
将上述材料按比例混合至均匀，即得到成品。
掺加占胶凝材料重量10％的混凝土防腐蚀抗侵蚀剂，抗蚀系数达到1.05。抗蚀系数的定义及测定方法，参见建材行业标准《JCT 1011-2006混凝土抗硫酸类侵蚀防腐剂》。
实施例2：
制备混凝土防腐蚀抗侵蚀剂，该防腐蚀抗侵蚀剂中的塑化剂为氨基磺酸类粉剂减水剂，其中，按照以下组分含量备料：
硅灰石：60％；(硅灰石的比表面积为：310m2/kg)
硅铝质材料：30.5％；(硅铝质材料为煤矸石，比表面积275m2/kg)
轻烧氧化镁：8％；比表面积260m2/kg
氨基磺酸减水剂：1.5％。
将上述材料按比例混合至均匀，即得到成品。
掺加占胶凝材料重量10％的混凝土防腐蚀抗侵蚀剂，抗蚀系数达到1.1。抗蚀系数的定义及测定方法，参见建材行业标准《JCT 1011-2006混凝土抗硫酸类侵蚀防腐剂》。
实施例3：
制备混凝土防腐蚀抗侵蚀剂，该防腐蚀抗侵蚀剂中的塑化剂为萘系磺酸类粉剂减水剂，其中，按照以下组分含量备料：
硅灰石：45％；(硅灰石的比表面积为：295m2/kg)
硅铝质材料：42％；(硅铝质材料为矾石，比表面积280m2/kg)
轻烧氧化镁：9％；比表面积260m2/kg
萘系磺酸减水剂：4％。
将上述材料按比例混合至均匀，即得到成品。
掺加占胶凝材料重量10％的混凝土防腐蚀抗侵蚀剂，抗蚀系数达到1.0。抗蚀系数的定义及测定方法，参见建材行业标准《JCT 1011-2006混凝土抗硫酸类侵蚀防腐剂》。
实施例4：
制备混凝土防腐蚀抗侵蚀剂，该防腐蚀抗侵蚀剂中的塑化剂为三聚氰胺类粉剂减水剂，其中，按照以下组分含量备料：
硅灰石：65％；(硅灰石的比表面积为：256m2/kg)
硅铝质材料：21％；(硅铝质材料为II级粉煤灰)
轻烧氧化镁：9％；比表面积260m2/kg
三聚氰胺类粉剂减水剂：5％。
将上述材料按比例混合至均匀，即得到成品。
掺加占胶凝材料重量10％的混凝土防腐蚀抗侵蚀剂，抗蚀系数达到1.05。抗蚀系数的定义及测定方法，参见建材行业标准《JCT 1011-2006混凝土抗硫酸类侵蚀防腐剂》。
实施例5
将450g基准水泥加入搅拌锅，加入225ml水后，再加入1350g标准砂搅拌均匀，搅拌方法按照GB/T17671标准搅拌。按GB/T2419测量流动度为155mm。
然后将含有硅灰的混凝土防腐蚀抗侵蚀剂(配比为硅灰45％，II级粉煤灰42％，轻烧氧化镁9％(比表面积260m2/kg)，萘系减水剂4％)45g与405g的基准水泥，1350g标准砂搅拌。控制流动度为155mm时的用水量为215ml。
最后将含有硅灰石的混凝土防腐蚀抗侵蚀剂(配比为硅灰石45％(比表面积295m2/kg)，II级粉煤灰42％，轻烧氧化镁9％(比表面积260m2/kg)，萘系减水剂4％)45g与405g的基准水泥，1350g标准砂搅拌。控制流动度为155mm时的用水量为207ml。
Claims (10)
1.一种混凝土防腐蚀抗侵蚀剂，其中，以干燥质量计，该混凝土防腐蚀抗侵蚀剂包含：
偏硅酸钙 45-65质量％，
塑化剂 0.5-6质量％，以及
轻烧氧化镁 8-10质量％；
硅铝质材料 余量。
2.根据权利要求1所述的混凝土防腐蚀抗侵蚀剂，其中，所述偏硅酸钙为硅灰石。
3.根据权利要求1所述的混凝土防腐蚀抗侵蚀剂，其中，所述硅铝质材料的主要有效成分为Al2O314～35质量％，SiO248～62质量％。
4.根据权利要求1所述的混凝土防腐蚀抗侵蚀剂，其中，所述硅铝质材料中，SiO2含量在50-55质量％、Al2O3含量在20-35质量％。
5.根据权利要求4所述的混凝土防腐蚀抗侵蚀剂，其中，所述硅铝质材料是选自地开石、煤矸石、矾石、粉煤灰中的一种或两种以上。
6.根据权利要求5所述的混凝土防腐蚀抗侵蚀剂，其中，所述粉煤灰是I级或II级粉煤灰。
7.根据权利要求1所述的混凝土防腐蚀抗侵蚀剂，其中，所述轻烧氧化镁的烧成温度在800-900℃，MgO含量在85质量％以上。
8.根据权利要求1所述的混凝土防腐蚀抗侵蚀剂，其中，所述塑化剂为选自聚羧酸类、氨基磺酸类、萘系磺酸类、三聚氰胺类减水剂中的一种或两种以上的混合物。
9.根据权利要求1所述的混凝土防腐蚀抗侵蚀剂，其中，所述减水剂的剂型为粉剂。
10.根据权利要求2所述的混凝土防腐蚀抗侵蚀剂，其中，所述硅灰石是针状粉。
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