CN102531458B - 一种防裂抗蚀增塑剂组合物及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种混凝土、砂浆、净浆的防裂抗蚀增塑剂组合物及其制备方法。本发明所述的防裂抗蚀增塑剂组合物,按照百分比计算,包括以下组分:20-30%的减缩增塑剂、5-15%的酸和能产生酸的物质、1-6%的抗蚀剂、0.1-1%的催化剂、1-3%的中和剂、0.1-0.3%的憎水剂、5-40%的微膨胀剂、0.05-0.5%的引气剂、0.1-0.5%的保水剂、1-5%的密实剂和15-55%的载体。制备该组合物的方法为采用聚合反应与干燥喷雾、复配的工艺来制成液体和粉体,主要以基料为主体复配为该组合物的标准型、缓凝型和高效型产品,从而满足不同工程质量和高性能、环保节能、新工艺技术及降低费用的要求。

Description

一种防裂抗蚀增塑剂组合物及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种混凝土、砂浆或净浆的外加剂,特别涉及一种混凝土、砂浆、净浆的防裂抗蚀增塑剂组合物及其制备方法。
背景技术
在现代建筑构筑物中,混凝土、砂浆、水泥净浆工程是整个构筑工程的重要部分,随着现代高速铁路、高速公路及能源等基础建设的迅猛发展,并倡导坚持节能减排、低碳经济、绿色环保和可持续发展的战略方针,现代建筑对耐久性能、节能环保提出了更高的技术要求。
影响现代构筑物耐久性能的重要因素是:处于不同自然环境的基础材料性能不能满足现代施工新技术的要求,使构筑物的形成存在很多的缺陷,材料的化学和物理性能差异显著,导致如施工水胶比大、泌水离析严重、新拌材料稳定性差、硬化构筑物密实性差、体积稳定性差、变形收缩率大、裂纹裂缝现象严重、胶凝材料抗腐蚀性能低、钢筋腐蚀严重,结构工程长期处于腐蚀介质侵蚀环境,如水、氧气、酸雨、硫酸盐、氯盐、镁盐、碳酸盐、有害气体等侵蚀、渗漏,使结构工程耐久性能及使用寿命显著降低、增大维修费用、造成工程事故,同时增加材料生产和施工的资源及能源,对环境的严重污染,已成为结构工程的一个癌症,并成为世界结构工程专家研究的重要课题。
现代构筑物的耐久性能治理办法是:在水泥净浆、砂浆、混凝土中分别或同时加入多种外加剂,采用不同的施工工艺来解决结构工程裂纹裂缝、渗漏、腐蚀、锈蚀、磨蚀、碳化、冻融破坏等耐久性问题,并通过施工新工艺(如:高扬程、泵送、滑模、预应力、早强、高强等)来实现现代工程的高性能化,但这些方法使用太复杂、繁锁、计量不准确,各种外加剂均由不同化学成分组成,因此将这些功能不同的外加剂组合在一起,相互作用产生化学和物理反应,引发很多负面因素,导致结构工程和施工不能满足质量和技术要求。高速铁路、公路的桥隧工程长期性能和大跨度施工工艺技术质量必须使用高标号水泥胶料、优质骨料,实施高泵送滑模或预应力施工工艺,在混凝土材料中需加入高减水率的塑化剂、泵送剂、防腐剂、阻锈剂、防水剂、抗裂剂、气密剂、耐磨蚀剂、碱骨料活性抑制剂、抗冻剂、保水、增稠稳定剂、纤维等十多种产品满足其技术质量要求,这样不仅会使施工工艺繁琐,成本显著提高,并且由于多种外加剂直接的物理和化学作用,将其单纯的进行混合也会从整体上影响施工中防裂抗蚀的性能。另外施工完备后还需采用涂刷防水、防腐、耐火涂料或铺设防水板、防水卷材等耐久性防护材料,其材料费用很高,施工难度大,工程质量难保障,还会导致环境污染。
发明内容
本发明解决的技术是问题提供一种高性能混凝土、砂浆、净浆外加剂,既能保证满足现代结构工程高性能耐久性的技术要求和现代施工新工艺,又能降低其材料和施工成本,实现节能、环保、可持续发展的目标。
因此,本发明的一个目的是提供一种防裂抗蚀增塑剂组合物。
本发明的另一目的是提供上述组合物的制备方法。
为了实现上述目的,本发明提供了一种防裂抗蚀增塑剂组合物,按照重量百分比计算,该组合物包含以下组分:
20-30%的减缩增塑剂、5-15%的酸和能产生酸的物质、1-6%的抗蚀剂、0.1-1%的催化剂、1-3%的中和剂、0.1-0.3%的憎水剂、5-40%的微膨胀剂、0.05-0.5%的引气剂、0.1-0.5%的保水剂、1-5%的密实剂和15-55%的载体。
在本发明的一个实施方式,本发明的防裂抗蚀增塑剂组合物进一步包含6-20%保塑剂。
在本发明的另一个实施方式中,本发明的防裂抗蚀增塑剂组合物进一步包含0.5-1.5%的纤维。
所述的减缩增塑剂为分子量1000-2000、羟值20-50mgKOH/g、不饱和度0.3-0.8mmol/g的聚醚类,如选自二羟基聚氧乙烯醚、氧丙烯醚、烯丙基聚乙烯醚、聚乙二醇单甲醚、甲氧基聚乙二醇和甲基丙烯酸酯醚等中的一种或多种。减缩增塑剂在本发明的防裂抗蚀增塑剂组合物中的主要作用是超塑化和减缩剂功能,分散胶凝颗粒,增加胶凝颗粒电荷吸附能力,缩小毛细孔通道结构尺寸,并改变其孔隙结构,增塑功能,提高施工的工作性、稳定性,满足现代施工新工艺及防裂减缩抗蚀辅助性能。
所述酸和能产生酸的物质为:含量≥99.0%的丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸乙酯、马来酸、马来酸酐等中的一种或多种。此处酸和能产生酸的物质的作用是防裂抗蚀增塑剂中的减缩抗蚀增塑重要组分,与聚醚接枝共聚成疏状结构的分子链,分散包裹着带有阳极电荷的水泥胶凝颗粒,增加胶凝颗粒表层电荷层和液相浓度,大幅度提高其塑性,减小胶体的变形收缩,增加粒子间的粘附力,使水泥石在干湿、化学变化的情况下体积更稳定、变形更小,实现防裂减缩的功能。
所述的抗蚀剂为多元醇和酯类等,如二异丙醇胺、三乙醇胺、三异丙醇胺、油酸三乙醇胺、肌氨酸钠、N-脂酰基谷氨酸钠、二乙醇胺、二乙胺、氨基醇、氧化乙烯、环氧乙烷甲基醇、聚乙烯醚磷酸酯等中的一种或多种。抗蚀剂的主要作用是防裂抗蚀增塑剂中的结晶致密颗粒形成的中间体,使聚醚和酸聚合时形成胶状网链,掺入水泥胶料中水化时包裹在带电的颗粒上,在高度电斥力分散的情况下,使水泥颗粒加速分散,并紧密排列在空间,颗粒间距更小、密实度更高、收缩率更低,增加防裂致密效能,同时在阳极电斥的引力作用下,持续移动到钢筋表层和吸附区对阴极(氯离子)形成斥力,起到保护钢筋预防锈蚀的作用
所述的催化剂为过硫酸铵、过氧化氢、亚硫酸氢钠、过硫酸钾、次磷酸钠等中的一种或多种。催化剂的主要作用是在聚醚与酸、酯多元醇的聚合时起氧化还原作用和引发作用,通过氧化还原反应使烯烃类有机物生成醇,羧酸类物质通过引发作用使带有烯类单体键被打开形成高分子链反应,生成新的自由基团,是防裂抗蚀增塑剂中基料增塑减缩组份合成的主要媒体。
所述的中和剂为氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钾等中的一种或多种;其作用是防裂抗蚀增塑剂基料pH值的调节剂,起中和酸碱度的作用。
所述的保塑剂(缓凝剂)为葡萄糖、葡萄糖酸钠、葡萄糖酸钙、蔗糖、柠檬酸、柠檬酸钠、糖蜜、糖钙、酒石酸、多聚磷酸钠(如三聚磷酸钠)、焦磷酸钠、纤维素醚(如羟丙基甲基纤维素)等中的一种或多种,作为保水剂成分的羟丙基甲基纤维素也可用作保塑剂使用,在其积累到一定量之后可以起到增稠、缓凝、成膜、保护胶体的作用,从而提高塑性材料的稳定性。保塑剂是防裂抗蚀增塑剂配制标准型、缓凝型产品的主要原料,其作用是缓凝剂中的羟基化合基团酸根离子能与聚醚和酯作用,生成一种能吸附阳极离子(钙、铝、钾、钠、铁)的高分子基团,在水泥水化初期能有效的抑制水泥胶料颗粒中活性金属离子的反应,使水泥水化热峰值推迟分散,能有效预防塑性材料的水化热值引起的塑性收缩开裂,大幅度提高塑性材料的稳定性(坍塌性、流动性、分散性),便于现代新工艺的实施,还能增加胶料的抗蚀性能。
所述的微膨胀剂为选自铝酸钙、氧化钙、硫酸钙、硫酸铝、硫酸镁、氧化镁、氟硅酸镁等中的一种或多种。在防裂抗蚀增塑剂中起减缩抗裂耐蚀作用,当含有微膨胀剂的防裂抗蚀增塑剂掺入胶凝材料中时,很快参与胶凝材料颗粒的水化反应,与胶凝颗粒水化反应析出物钙离子生成具有微膨胀性能的微晶体,不断的填充其毛细孔道和凝胶孔,使其结构体的孔道更密实、更细化、孔隙体积率更低、减缩抗裂和抗蚀抗渗性能更优良。
所述的憎水剂为选自硅烷(如甲硅烷)、甲基硅酸钾和硬脂酸钙等中的一种或多种。憎水剂是防裂抗蚀增塑剂中拒水、憎水、防水的主要成分,能与羧、羟、烃、烷等高分子结合,在凝胶体之间的表面形成一层憎水、拒水、防水膜,当外界水和带有有害离子的水进入结构工程孔隙时,憎水分子被吸附拒之在外而不能继续渗透和移动,达到抗渗防水抗蚀的功效。同时,憎水剂在毛细孔道形成半幅形状的膜角,对结构内部的多余水分(特别是硬化前后)的释放,只能以气体分子的方式与外界交换,显著减缓了新浇结构混凝土、砂浆、水泥浆工程水分释放(泌水现象),内部有充足的水分是胶凝颗粒充分水化的必要条件,是干湿收缩降低的必备物质,能达到自养防裂减缩的功效。
所述的引气剂为选自十二烷基硫酸钠、松香酸钠和三帖皂苷等中的一种或多种。所述引气剂是防裂抗蚀增塑剂中防冻抗冻抗蚀组份,能有效改善新拌胶凝材料的工作性、减少用水量、保持其稳定性,特别在胶体材料硬化过程中能均匀分散在结构各个部位,形成密闭微小球状体充斥于毛细孔隙间,截断堵塞其孔道,并使构筑物能在数百次冻融循环、冰晶膨胀压力中起到减压抗裂破坏的作用,显著提高结构物抗冻抗盐冻抗腐蚀的耐久性能。
所述的保水剂为选自:聚氧化乙烯、甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素、羧甲基纤维素钠、羟乙基纤维素、聚丙烯酰胺、丙烯酰胺、脂肪酯二乙醇酰胺、醋酸乙烯酯和尼纳尔等中的一种或多种,是防裂抗蚀增塑剂中的增稠增粘保水自养的组份。当胶凝材料开始水化时,大量吸附水分和蒸发水分会影响新拌材料的塑性和工作性(坍塌性、泌水性、和易性、微裂纹),当有足够的保水组份时,液相中的稠度显著增大,胶凝颗粒水化吸附水的速度减弱,保水组份缓慢释放水分满足胶凝颗粒不断水化反应的需水要求,增稠组份除保证满足水化需水要求外,还能起到稳定工作性的作用,满足新拌胶凝材料坍塌性能,便于长途运输、高扬程浇筑;当进入水化硬化期后,内部水分的大部分或完全释放,增稠组份则将胶凝颗粒和集料紧密的粘接在一起,粘接度的提高、结构的抗剪、抗弯、抗折、抗疲劳的能力随之增强,密实性提高。
所述的纤维为选自:纤维素纤维、木质素纤维、聚丙烯纤维、碳纤维、钢纤维、超细维钢纤维、纤维丝钢纤维、玻璃丝纤维、杜拉丝纤维等中的一种或多种。所述纤维在防裂抗蚀增塑剂中起着高抗裂抗拉抗磨蚀的作用,是普通构筑物抗裂耐久性能的200-300%。
所述的密实剂为选自:三乙醇胺、氯化铁、氧化亚铁、硫酸亚铁、硫磺溶出物、超细纳米级二氧化硅煅烧灰、硅酸铝、硫酸铝、硫酸锆、二氧化锆、二氯氧化锆、氢氧化锂、氯化锂、碳酸锂、氯化铈(稀土化合物)等中的一种或多种,是防裂抗蚀增塑剂中结晶致密、离子溶胶致密、填塞毛细孔道、改变孔隙结构、细化孔隙、减少毛细孔体积率的主要成分,更重要的作用是增强凝胶体抗酸性、碱性离子侵蚀的功能。醇胺化合物与羟基羧基基团生成的高分子与水泥溶出物颗粒不反应,但会在电荷极强的钢筋周围被吸附,形成一层一端吸附阳极,一端吸附阴极的膜层,当氯离子、氧离子进入时即被它吸附,严密的隔着钢筋,使钢筋不氧化不锈蚀(不能生成Fe2O3、FeCl2、FeCl3等);硫及硫化物参与水泥溶出物Ca+2或Ca(OH)2反应,生成有膨胀性能的致密晶体进一步填补堵塞毛细孔道,起到减缩致密抗渗防水的作用。由于密实剂中硫及硫化物在胶凝材料水化硬化期被大量吸附了未水化反应完全的钙离子,使结构体积中没有或少有游离的钙离子,当外界有害离子侵入时不生成有膨胀破坏性的硫酸钙、钙钒石(硫铝酸钙)、碳酸钙,即提高了结构物胶凝材料抗腐蚀的能力。当锆、锂、铈(稀土)元素的进入,由于离子半径小、活性高、不直接参与水泥胶凝材料的水化反应,这些超细的纳米级的微晶离子主要填补着毛细孔更细小的孔道,当酸碱有害离子进入毛细孔道时,会迅速反应生成硫酸、碳酸、盐酸等锂和锆盐、铈盐不溶性化合物晶体,填补着毛细孔隙。当有K+、Na+等碱性离子进入毛细孔隙时,它迅速反应吸附着钾、钠离子,在活性二氧化硅、碳酸根离子表面隔离着K+、Na+,而使有活性的二氧化硅和碳酸盐不产生化学反应生成有碱活性集料膨胀破坏性的晶体,即有效的提高了结构工程抗裂的耐久性能,并能充分利用地材,降低构筑成本。
所述的载体为水或填充料矿粉,其中,所述水选自纯净水、去离子水、或净化水等中的一种或多种,是生产基料聚合溶剂和复合液体产品的溶剂必备原料,在防裂抗蚀增塑剂中起溶解和稀释作用;所述填充料矿粉为硅铝酸钙填充矿粉,为选自硅灰、火电厂的一级煤灰(也可用二级煤灰)、二氧化硅含量大于30%的矿渣微粉、风干磨细矿粉、煅烧(900℃)的钙镁粉、铝酸钙粉、氧化钙粉等中的一种或多种,用于配制防裂抗蚀增塑剂粉体材料的抗腐蚀和填充组分,可显著提高结构物的致密性、抗裂性、抗腐蚀性、抗渗防水性。
根据本发明的另一目的,本发明提供了制备该防裂抗蚀增塑剂组合物的方法,包括如下步骤:在反应釜中加入载体水,升温至50-95℃,开动搅拌器,加入减缩增塑剂,溶解完之后加入酸和抗蚀剂,加入微膨胀剂后再加入催化剂,90℃±5℃下保温1-3小时,随后降温至30-60℃,再加入中和剂、密实剂、憎水剂、保水剂、引气剂,搅拌后即得所述防裂抗蚀增塑剂组合物的液体标准型产品(含固量为40-60%);可选地,将所得液体标准型产品输入干燥喷雾塔,制得固体粉末标准型产品。
在本发明的一个实施方式中,本发明的制备该防裂抗蚀增塑剂组合物的方法进一步包括:按重量百分比计算,将所得的防裂抗蚀增塑剂组合物的液体标准型产品作为基料80-90%,再按比例加入保塑剂和载体水,在混料机中充分搅拌均匀,制得防裂抗蚀增塑剂组合物的液体缓凝型产品。
在本发明的另一个实施方式中,本发明的制备该防裂抗蚀增塑剂组合物的方法进一步包括:按重量百分比计算,将所得的固体粉末标准型产品作为基料80-90%,再按比例加入保塑剂,在混料机中充分拌匀,制得防裂抗蚀增塑剂组合物的固体粉末缓凝型产品。
在本发明的又一个实施方式中,本发明的制备该防裂抗蚀增塑剂组合物的方法进一步包括:按重量百分比计算,将所得的固体粉末标准型或缓凝型产品作为基料10-20%,再依次按比例加入微膨胀剂、纤维、载体粉末,在混料机中充分拌匀,即制得防裂抗蚀增塑剂组合物的高效型产品。
本发明所述的防裂抗蚀增塑剂组合物广泛用于高性能、有耐久性要求、节能环保的混凝土、砂浆、净浆构筑物中,可以直接掺入拌合使用,可以采用外涂、抹、喷施工工艺,能显著改善拌合物的工作性、流动分散性、保塑性,使硬化构筑物致密减缩抗裂抗蚀抗渗防冻,提高其耐久性能,一品兼有多种功能,省工省时、安全卫生、节约成本、绿色环保、延长使用寿命,是传统构筑材料外加剂和防水防腐材料的更新换代新型环保节能产品。
本发明提供的防裂抗蚀增塑剂组合物,是发明人经过反复试验,根据不同功能原料的性质、相互之间的物理化学反应,将其按一定配比融合,从而使有效成分的作用得到最佳发挥。本发明所述的组合物同时集防渗、耐蚀耐磨、抗冻抗碳、防氯阻锈等多种功能于一体,不仅克服了现有技术中成分单一、功能少、施工效果差的缺陷,而且能大幅减少施工成本,并做到绿色环保。其与现有技术相比,具有如下优良性能:
1、优良的工作性:防裂抗蚀增塑剂中的羧羟基基团高分子化合物具有极性电斥力作用,能高度分散新拌物体处于絮凝状态的构筑材料中的带电胶凝颗粒,并在较小水胶比的情况下,新拌材料有很好的塑性和稳定性,有利于现代新工艺的施工同时水胶比的减少,构筑物体积中的自由水大幅度降低,毛细孔隙更小更细,孔体积率更低,结构更致密。
2、优异的减缩抗裂密实性:防裂抗蚀增塑剂组合物中的醇、胺、羟、硅(有机和无机硅质材料)等基团与构筑物水化反应胶凝继续反应聚合生成的复合络合胶体充满在毛细孔隙中,并附着于胶凝颗粒表层,形成有一定弹性的胶体膜。掺入了本发明的防裂抗蚀增塑剂组合物的构筑物,能基本根除如纯无机颗粒孔隙被水分子填充,蒸发失水后迅速收缩的裂纹裂缝;无机材料化学反应后体积变化减小并产生干缩、自收缩和化学收缩的裂纹裂缝;构筑物长期处于循环渗水腐蚀膨胀破坏和水分蒸发体积收缩的状态,内外温差,有害离子侵入形成的膨胀破坏的裂纹裂缝等现象,并使其结构更稳定、更致密、抗塑性、干湿、化学和自收缩性能更优良。
3、抗蚀性能成倍提高:防裂抗蚀增塑剂组合物的掺入显著改善了构筑物的内部物理化学性能,水化更完全,生成的抗盐类侵蚀粒子更丰富,并大量填充在毛细孔隙中与有害离子反应生成抗蚀晶体。酸性有害离子的侵入,需在有水作用下与构筑物中水化不完全的钙离子结合,才能生成有膨胀破坏性的钙矾石;氯离子的渗透、迁移、扩散,必须有大于氯离子半径的通道,必须到达到钢筋表层,必须破坏钢筋的钝化膜与Fe3+离子反应生成Fe2Cl3、Fe2O3、Fe3O3等膨胀破坏物质;K、Na离子的进入,必须在有水的作用下与活性SiO2、CO3盐矿物的集料反应才能生成有膨胀破坏性的物质;冰晶形成的冻融膨胀破坏,也是在有大量的毛细孔隙充满了水分子,在极低的负温情况下冰晶产生膨胀,循环往复致使构筑物开裂破坏;碳化的形成也是二氧化碳随水或空气通过毛细孔隙进入构筑物内部后,与构筑物中游离的钙离子反应,生成有一定膨胀破坏性的CaCO3物质,使其膨胀开裂破坏。
当掺入防裂抗蚀增塑剂组合物后,构筑物水化反应充分,加之含高钙的胶凝材料减少,硅铝掺合胶凝材料增加,几乎没有游离的钙离子、酸性离子(HSO4 2-)进入,不能生成钙矾石,而会与毛细孔壁中的Fe、Li、Zr、Ce、Si、Al高活性阳极离子等反应生成不溶性致密晶体化合物(非膨胀性晶体),继续填充致密毛细孔隙。氯离子进入时,一方面与防裂抗蚀增塑剂中的致密离子反应,生成氯铝酸钙、次氯铝酸钙、氯化亚铁、氯化锂、氯化锆、氯化铈等非膨胀性结晶体,另一方面,氯离子吸水吸潮后,离子半径显著大于Li、Zr、Ce的离子半径,电离作用小于Li、Zr、Ce,所以氯离子很难通过被Li、Zr、Ce填充的微细小孔隙;其三,如有氯离子通过了进入钢筋表层,由于致密的羟胺、醇胺、硅铝化合物在钢筋表层阳极区和阴极区形成保护层,氯离子无法穿过保护层,所以在有氯盐侵蚀的环境,或使用含氯的集料和环境水,防裂抗蚀增塑剂,能有效的延缓或阻止钢筋锈蚀;在有碱活性集料的构筑物中,由于掺入了防裂抗蚀增塑剂组合物,使构筑物的孔隙体积率下降了50%以上,孔隙直径减少2/3以上,大于水分子50-100nm的孔径大幅度减少,小于20-50nm的孔径(水分子和有害介质不能通过的孔)增多,抗渗等级提高5-10倍,外界水基本不能渗入,在不裂不渗水的碱活性集料构筑物体中,即是内部含有一定(大于砼3-5kg/m3)的K2O、Na2O或外部渗透进入的钾离子、钠离子也不会形成具有膨胀破坏性的物质;防裂抗蚀增塑剂的掺入使胶凝材料基本水化、水胶比显著降低、结构更致密、胶凝颗粒表层粘度增大、电吸附力增强、胶凝颗粒与集料的吸附粘接强度显著提高,抗拉、抗折、抗疲劳强度明显改善,使构筑物的抗磨蚀性能不断提高。构筑物的耐磨蚀性主要是由胶凝材料的水化程度、胶凝材料与粗细骨料的粘接强度决定,掺入防裂抗蚀增塑剂能使混凝土耐耐磨性能提高50-80%以上。所以防裂抗蚀增塑剂组合物能显著提高构筑物的抗酸碱侵蚀、氯离子渗透迁移破坏、循环冻融、碳化、磨蚀、碱骨料破坏腐蚀等性能。
4、适用于有高性能耐久性能要求的多种施工质量工艺和环境:在有腐蚀介质、盐类侵蚀、有毒气体渗漏、氯盐环境中的构筑物,使用防裂抗蚀增塑剂组合物产品中的标准型用于二次衬砌混凝土,可使新拌混凝土坍落度两小时保持150mm以上(国标是1小时),完全满足超长距离新工艺泵送施工、预应力、滑模、免振捣施工的新技术工艺要求,大幅度的节省时间、简化施工设备;同时硬化混凝土强度等级提高30-50%;其它指标:抗渗等级大于2-4MPa、抗蚀系数大于0.95-1.15、透气系数小于10-13cm/s、收缩率比(28d)小于100%(国标为135%)、电通量(致密性能)小于800-1000(C)库仑、抗冻标号大于300次(冻融循环)、氯离子扩散系数小于10-8cm2/s、14d砂浆碱骨料活性膨胀率小于0.1%、5%NaCl浸蚀钢筋无锈蚀、耐磨蚀强度比大于150%、碳化深度小于0.5mm等高性能耐久性构筑物和现代施工的技术指标。
使用防裂抗蚀增塑剂组合物品种中任一型号与胶料(水泥和掺和料、砂等以及各种颜料)复合制浆或与溶剂拌合外喷涂施工,能有效的增强基面的抗渗性、抗蚀性、抗裂性、抗冻性、耐候性、全面替代外防水涂料和外装饰材料,通过在防裂抗蚀增塑剂的外涂施工混凝土、砂浆表面、渗透到毛细孔隙和微裂缝中与构筑物中的阳极离子反应,生成不溶性的晶体填补密封堵塞孔隙和缝隙,实现抗渗防水抗蚀耐久性的技术要求。还可选择任一型号配制特种砂浆、净浆,满足不同构筑物耐久性能的技术、工艺要求。
5、绿色环保、安全卫生、无毒无害:防裂抗蚀增塑剂从原料品种的选择、产品生产工艺、产品应用产生的再次物理化学反应,均不产生有毒有害的物质(废水、废气、废物),适用于有环保要求、对人畜安全、卫生健康、节能降耗的构筑工程。在构筑物中使用防裂抗蚀增塑剂能节约大量的其它外掺剂和构筑物胶料,实现节能减排降耗、保护不可再生自然资源、可持续发展。例如,防裂抗蚀增塑剂组合物在喷射抢修耐久性构筑工程中只需掺入8-20kg/m3(粉体8kg、液体20kg),可实现耐久性和新工艺要求,而传统产品需用40-80kg/m3(速凝剂20kg、防腐剂30kg、气密剂40kg、减水剂5kg)。防裂抗蚀增塑剂组合物用于泵送施工的耐久性构筑物中,只需掺3-5kg/m3就能满足各项技术要求,而传统产品则需要加入50-80kg泵送、减水、抗裂抗蚀防水矿物组份才能满足技术要求,这些矿物组份大多为含量较高的天然铝矿、铁矿、硅矿、钙矿石,经高温1000-1500℃煅烧研磨而成,生产过程需要大量的原煤和电,并产生大量的废气(二氧化碳)、废物(粉尘),对环境造成极大污染。传统的外掺剂中含有大量的氯盐、甲醛、酸碱、重金属等对人畜安全有不利影响,对构筑物一方面解决了抗蚀防裂暂时问题,另一方面由于多种外掺剂不同的化学组分,产生不同的化学物理作用,对长期耐久性能和环境保护则产生不利影响,如:甲醛、重金属对人畜的身体有潜在的危害;单极(阳离子)性预防阻锈剂对钢筋锈蚀,另一极则脱变失去阻止氯离子迁移扩散的功能。而且,传统外加剂中大多含有大量的碱金属和氯盐,对构筑物的后期耐久性能有明显降低的作用,如收缩值显著增大、强度值下降、孔结构变粗变直、孔隙率增大、抗渗性能和抗腐蚀性能降低等等。所以传统产品不适宜于高性能、节能环保、可持续发展的技术、环保、经济、社会要求。即:每吨防裂抗蚀增塑剂组合物可替代传统外加剂10吨-30吨(品种5-10个),可节约高能耗高污染的水泥和利用工业废料100吨-300吨。
6、有效的简化施工工艺,降低生产成本:防裂抗蚀增塑剂产品形态分为粉体和液体,粉体产品适用于长途运输,液体产品适用于泵送计量的结构工程施工技术要求;产品型号分为标准型、缓凝型和高效型。标准型:用于施工环境温度0℃-30℃的泵送、大流动、自密实、预应力施工工艺的耐久性构筑工程;缓凝型:用于施工环境温度大于15℃-35℃、大体积、大流动、自密实、水下及不分散型、新拌构筑物浆体缓凝(5-10h)和超缓凝(15-35h或更长)的施工工艺;高效型:用于高抗裂、高抗腐蚀、高抗磨蚀、高抗冻融碳化、防水防氯离子侵蚀的构筑物工程,可单独用也可复合其它型号使用。
使用防裂抗蚀增塑剂的综合费用,以耐久性隧道衬砌和桥梁混凝土为例:隧道衬砌混凝土每m3外加剂:传统产品速凝剂20-30kg的成本约为29-36元、防腐蚀剂32-48kg的成本约为72元,合计约为100元;防裂抗蚀增塑剂促凝型粉体掺用7-9kg的成本约为80元,回弹率减少15-30%,每m3节省50-70元。二次衬砌混凝土中:传统产品的减水泵送剂4-6kg的成本约为22-33元,防腐气密剂40-60kg的成本约为88元-132元,膨胀防水剂20-30kg的成本约为30-45元,合计:140-160元,防裂抗蚀增效实剂用量为3-5kg的成本60-100元,每m3平均节省成本80元。
防裂抗蚀增塑剂的使用可以减少构造物中的胶料(水泥)用量10-30%,增大工业废料,如:粉煤灰、矿(钢、铁、硅、铝)等渣粉、城建垃圾渣粉30-50%的用量,进一步降低构筑物的生产成本5-15%,减少工业废料和城建垃圾、以及生产水泥高能耗和二氧化碳、废物对环境的大量污染,节约不可再生资源的煤电和天然矿石,有利于子孙后代的繁荣昌盛和社会的可持续以及低碳经济的发展。
具体实施方式
下文中,根据优选的实施例对本发明以及进行更详细的描述,然而下面的实施例对本发明的理解并且本发明并不仅限于此或受其限制。
实施例1
制备防裂抗蚀增塑剂组合物的液体标准型产品:
要求产品混凝土和砂浆、净浆的性能:塑化率应达到25%、泌水率小于5%、砼保塑性能30min不小于150mm、抗压强度比一天大于180%、三天大于170%、七天大于150%、28天大于140%、初终凝时间大于等于60min;收缩率比1天小于50%、3天小于80%、7天小于90%、28天小于100%;抗渗性能:砼渗透高度比小于20%、砂浆透水压力比大于400%、浆料涂抹外防水:湿基面粘结强度28天大于0.6MPa,耐水性(28d)大于1.0MPa,二次渗透压(56天)大于0.8MPa,48h吸水量比小于60%,抗腐蚀系数5.0%Na2SO溶液浸渍大于0.9,砼电通量小于1000库仑、砼透气系数小于10-12cm/s、氯离子扩散系数小于10-9cm2/s、砼抗冲耐磨强度比大于150%、碳化深度小于1.0mm、钢筋阻锈性能(5.0%NaCl溶液浸渍)无锈蚀和腐蚀,14天砂浆碱骨料活性膨胀率小于0.1%,抗冻性能(F)大于300次。产品化学性能:氯离子含量小于0.5%、硫酸钠含量小于1.0%、甲醛含量≤0.01%,重金属含量:无。
标准型产品(液体)配比为:烯丙基聚乙烯醚(减缩增塑剂)30%、丙烯酸羟乙酯(酸和能产生酸的物质)1.0%、丙烯酸(酸和能产生酸的物质)5%、三乙醇胺(抗蚀剂)4%、氧化乙烯(抗蚀剂)2%、过硫酸铵(催化剂)1.0%、氢氧化钠(中和剂)2.0%、7%硫酸铝(微膨胀剂)、聚氧化乙烯(保水剂)0.3%、松香酸钠(引气剂)0.7%、甲硅烷(憎水剂)0.15%、醋酸乙烯酯(保水剂)0.18%、硫酸锆(密实剂)2%、氯化铈(密实剂)1%、氧化锂(密实剂)1.5%、纯净水(载体)42.17%。
以生产1000kg产品为例:
在1000L的反应釜中加入421.7kg的纯净水,升温至50℃,开动搅拌器,加入烯丙基聚乙烯醚,搅拌30分钟后,至充分溶解,升温至85℃,加入丙烯酸羟乙酯和丙烯酸,搅拌30分钟后加入三乙醇胺和氧化乙烯,再拌10分钟,升温至90℃-100℃。加入硫酸铝溶解完后,滴加过硫酸铵(用纯净水50kg充分溶解10kg过硫酸铵),滴加时间两小时,95℃保温三个小时后,降温至50℃,加入NaOH(用纯水30kg溶解10kg NaOH)进行中和,使pH值保持在7.0±1.0范围内,再依次按比例加入硫酸锆、氯化铈、氧化锂,搅拌三十分钟后降温至40℃,加入聚氧化乙烯、松香酸钠、甲硅烷、醋酸乙烯酯,搅拌五分钟,即得含固量55%的液体标准型产品。
将得到的液体标准型产品输入离心式干燥喷雾塔制得固体粉末标准型产品。
实施例2(以各生产1000kg产品为例)
防裂抗蚀增塑剂组合物的液体缓凝型产品的制备:在混料搅拌罐中加入纯水60kg,加入液体标准型产品880kg,开动搅拌器,加入葡萄糖酸钠(保塑剂)30kg、蔗糖(保塑剂)20kg、酒石酸(保塑剂)10kg,搅拌三十分钟,即得防裂抗蚀增塑剂组合物的液体缓凝型产品。
在干粉料混料罐中加固体粉末标准型产品800kg,开动搅拌器,加入葡萄糖酸钠(保塑剂)100kg、三聚磷酸钠(保塑剂)60kg、蔗糖(保塑剂)40kg,充分拌匀即得防裂抗蚀增塑剂组合物的固体粉末缓凝型产品。
实施例3(以1000kg产品为例)
防裂抗蚀增塑剂组合物的高效型产品的制备:在干混料搅拌器中,加入微膨胀熟料粉末铝酸钙(载体)300kg、氧化钙(载体)100kg、氧化镁(微膨胀剂)100kg、氟硅酸镁(微膨胀剂)100kg、硫酸铝(微膨胀剂)100kg、硫酸钙(微膨胀剂)100kg、纤维素纤维(纤维)50kg、聚丙烯纤维(纤维)50kg、标准型(或缓凝型)固体粉末100kg,充分搅拌三十分钟,即得防裂抗蚀增塑剂组合物的高效(标准型或缓凝型)型产品。
实施例1-3所制备的防裂抗蚀增塑剂组合物的产品的检测技术性能指标如表1所示。
表1
Figure BSA00000386680600131
Figure BSA00000386680600141

Claims (7)

1.一种防裂抗蚀增塑剂组合物,按照重量百分比计算,该组合物包含以下组分:
20-30%的减缩增塑剂、5-15%的酸和能产生酸的物质、1-6%的抗蚀剂、0.1-1%的催化剂、1-3%的中和剂、0.1-0.3%的憎水剂、5-40%的微膨胀剂、0.05-0.5%的引气剂、0.1-0.5%的保水剂、1-5%的密实剂和15-55%的载体,
其中,所述减缩增塑剂选自二羟基聚氧乙烯醚、氧丙烯醚、烯丙基聚乙烯醚、聚乙二醇单甲醚、甲氧基聚乙二醇和甲基丙烯酸酯醚中的一种或多种;所述酸和能产生酸的物质选自丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸乙酯、马来酸和马来酸酐的一种或多种;并且所述抗蚀剂选自二异丙醇胺、三乙醇胺、三异丙醇胺、油酸三乙醇胺、肌氨酸钠、N-脂酰基谷氨酸钠、二乙醇胺、二乙胺、氨基醇、氧化乙烯、环氧乙烷甲基醇和聚乙烯醚磷酸酯中的一种或多种;所述催化剂选自硫酸铵、过氧化氢、亚硫酸氢钠、过硫酸钾和次磷酸钠中的一种或多种;所述中和剂选自氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠和碳酸钾中的一种或多种;并且所述憎水剂选自甲硅烷、甲基硅酸钾和硬脂酸钙中的一种或多种。
2.按照权利要求1所述的防裂抗蚀增塑剂组合物,其特征在于,所述微膨胀剂选自铝酸钙、氧化钙、硫酸钙、硫酸铝、硫酸镁、氧化镁和氟硅酸镁中的一种或多种;所述引气剂选自十二烷基硫酸钠、松香酸钠和三帖皂苷中的一种或多种;所述保水剂选自聚氧化乙烯、甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素、羧甲基纤维素钠、羟乙基纤维素、聚丙烯酰胺、丙烯酰胺、脂肪酯二乙醇酰胺、醋酸乙烯酯和尼纳尔中的一种或多种;并且所述密实剂选自三乙醇胺、氯化铁、氧化亚铁、硫酸亚铁、超细纳米级二氧化硅煅烧灰、硅酸铝、硫酸铝、硫酸锆、二氧化锆、二氯氧化锆、氢氧化锂、氯化锂、碳酸锂和氯化铈中的一种或多种。
3.按照权利要求1所述的防裂抗蚀增塑剂组合物,其特征在于,所述载体为水或填充料矿粉,其中所述水选自纯净水、去离子水和净化水中的一种或多种,所述填充料矿粉,选自硅灰、火电厂的一级煤灰、二氧化硅含量大于30%的矿渣微粉、风干磨细矿粉、煅烧的钙镁粉、铝酸钙粉和氧化钙粉中的一种或多种。
4.按照权利要求1所述的防裂抗蚀增塑剂组合物,其特征在于,进一步包含6-20%保塑剂,所述保塑剂选自葡萄糖、葡萄糖酸钠、葡萄糖酸钙、蔗糖、柠檬酸、柠檬酸钠、糖蜜、糖钙、酒石酸、三聚磷酸钠、焦磷酸钠和羟丙基甲基纤维素中的一种或多种。
5.按照权利要求1所述的防裂抗蚀增塑剂组合物,其特征在于,进一步包含0.5-1.5%的纤维,所述纤维选自纤维素纤维、木质素纤维、聚丙烯纤维、碳纤维、钢纤维和玻璃丝纤维中的一种或多种。
6.根据权利要求5所述的防裂抗蚀增塑剂组合物,其特征在于,所述聚丙烯纤维为杜拉丝纤维,所述钢纤维为超细维钢纤维或纤维丝钢纤维。
7.一种制备如权利要求1所述的防裂抗蚀增塑剂组合物的方法,其特征在于,包括如下步骤:
在反应釜中加入载体水,升温至50-95℃,开动搅拌器,加入减缩增塑剂,溶解完之后加入酸和抗蚀剂,加入微膨胀剂后再加入催化剂,90℃±5℃下保温1-3小时,随后降温至30-60℃,再加入中和剂、密实剂、憎水剂、保水剂、引气剂,搅拌后即得所述防裂抗蚀增塑剂组合物的液体标准型产品;可选地,将所得液体标准型产品输入干燥喷雾塔,制得固体粉末标准型产品。
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Contract record no.: 2014510000167

Denomination of invention: Anti-crack and anti-corrosion plasticizer composition and preparation method thereof

Granted publication date: 20140528

License type: Exclusive License

Record date: 20141107

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PE01 Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right

Denomination of invention: The invention relates to a crack and corrosion resistant plasticizer composition and a preparation method thereof

Effective date of registration: 20220721

Granted publication date: 20140528

Pledgee: Zhejiang Mintai Commercial Bank Co.,Ltd. Chengdu Jintang sub branch

Pledgor: Su Zebin

Registration number: Y2022510000218

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