CN103043944B - 一种混凝土用抗油侵蚀剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种混凝土用抗油侵蚀剂，属于建筑材料制备领域。包括，有机硅、水玻璃、引气剂、多元醇和水，其中，以质量百分比计，所述有机硅的添加量为10~30wt%、所述水玻璃的添加量为10~20wt%，所述引气剂的添加量为0~0.05wt%，所述多元醇的添加量为5~15wt%，所述水的添加量为35~75wt%。本发明所述混凝土用抗油侵蚀剂用于混凝土中后，可显著改善混凝土的抗油侵蚀性和混凝土的耐久性能。经测试，在混凝土中添加混凝土总质量的2~3wt%的抗油侵蚀剂，可以混凝土的抗油渗透高度比提高35%以上，吸油率比提高40%以上，使各龄期的混凝土的抗压强度提高16%以上。

Description

一种混凝土用抗油侵蚀剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种高强度混凝土用抗油侵蚀剂及其制备方法。属于建筑材料制备领域。

背景技术

在机械工业生产过程中，由于传动、金属切削及研磨而流溅出来的油，如某些矿物油或植物油等，具有粘度低、渗透能力强的特性，导致其在与混凝土接触过程中，很容易渗透至混凝土内，破坏混凝土中水泥与骨料之间的粘结。此外，渗透至混凝土中的有些油类还会含有一些偏酸类或酯类的物质，而该类物质对钢筋混凝土构件强度和耐久性也会形成破坏。

对于上述问题，通过提高混凝土的抗油性能可以有效解决油类物质的渗透对混凝土造成的破坏。耐油混凝土就是一种不与植物油、动物油及矿物油发生化学反应，并能够有效阻止油类向混凝土内部渗透的特种混凝土。目前，在配制耐油混凝土时，普遍通过在混凝土中掺加氢氧化铁防渗剂的方式来提高混凝土的耐油性能。但是，由于在配制或生产氢氧化铁防渗剂时，常以氯化铁和氢氧化钠或氯化铁和石灰为原料进行制备，制备得到的氢氧化铁中不可避免的会残留部分氯化物，而氯化物的存在，会使混凝土中钢筋发生锈蚀；此外，在混凝土中加入氢氧化铁防渗剂后，氢氧化铁还会延缓混凝土的凝结时间，而凝结时间长，会导致混凝土中的水分的过度蒸发，从而使混凝土内部的毛细孔变大，孔隙率增加，不仅达不到抗油的目的，反而会因为混凝土的孔径和孔隙率的增加混凝土开裂的几率。

现有技术中，除了上述通过加入氢氧化铁防渗剂提高混凝土耐油性能的方式外，也有采用液体组合物作为抗油剂来增强混凝土的耐油性的报道。诸如，中国专利文献CN101708976A公开了一种用于增强混凝土的液体组合物，包括硅氧烷聚合物，其选自具有结构通式为[R_nSiO_(4-n)/2]_n的化合物或其组合，其中R选自氯原子、氟原子、甲氧基、乙氧基、丙氧基、丁氧基、甲基、乙基、丙基、丁基或芳香基，n为1~3间的自然数，m为不小于2的整数；其余为与水互溶的有机醇溶剂或有机醇溶剂、卤离子、游离酸的混合物，所述卤离子选自氯离子、氟离子或其组合。

上述技术中制备得到的液体组合物，通过喷洒或浇到混凝土的表面，会与混凝土中的氢氧化钙、氢氧化镁或氢氧化钠等碱性物质及水分发生反应，产生硅酸钙、硅酸镁或硅酸钠等胶体，胶体固化后可以封堵混凝土表面的空隙，并使混凝土表面增强增硬，从而提高混凝土的耐油等性能。但是，由于上述技术中制备得到的液体组合物在使用过程中，仅适用于通过喷洒或浇淋作用于混凝土的表面提高混凝土表面的抗油等性能。由于喷洒或浇淋的作用时间短，仅能够使该液体组合物通过渗透方式作用于混凝土表面，而无法渗透进混凝土的内部，相当于仅在混凝土外部设置一层保护膜，但是混凝土表面的保护膜长期与外界环境接触时，不可避免地会产生破坏，而混凝土内部不含有抗油成分，当油类沿破坏面进入混凝土内部时，就会对混凝土内部结构产生破坏，因此无法解决油类长期渗透对混凝土内部结构产生的破坏。此外，喷洒或浇淋液体组合物时还与操作方式、操作时间有关，可能会产生操作不当导致混凝土表面的保护膜覆盖不完全的情况，此时其更无法解决油类长期渗透对混凝土结构的破坏作用。。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是解决现有技术混凝土的抗油性能较差，进而提供一种能够提高混凝土的长期抗油性能的混凝土抗油侵蚀剂。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种混凝土用抗油侵蚀剂，所述抗油侵蚀剂包括如下原料：硅醇盐、水玻璃、引气剂、多元醇和水。

所述抗油侵蚀剂包括如下重量份数的原料：

硅醇盐               10~30份

水玻璃               10~20份

引气剂               0.03~0.06份

多元醇               7~13份

水                   52~68份。

所述抗油侵蚀剂由如下重量份数的原料组成：

硅醇盐               10~30份

水玻璃               10~20份

引气剂               0.03~0.06份

多元醇               7~13份

水                   52~68份。

所述抗油侵蚀剂由如下重量份数的原料组成：

硅醇盐               20~27份

水玻璃               12~15份

引气剂               0.04~0.05份

多元醇               9~11份

水                   55~65份。

所述硅醇盐为甲基硅醇钠、甲基硅醇钾、乙基硅醇钠、乙基硅醇钾，苯基硅醇钠、苯基硅醇钾、氟硅醇钠或氟硅醇钾中的任意一种或几种。

所述硅醇盐的分子量为100~200。

所述水玻璃为工业碱性水玻璃，其模数为2.2~2.6。

所述引气剂为松香热聚物、烷基苯磺酸盐、皂角苷类引气剂中的任意一种或几种。

所述多元醇为聚乙二醇，丙三醇，聚丙烯醇，新戊二醇中的一种或几种。

本发明还提供了一种制备所述混凝土用抗油侵蚀剂的方法， 包括如下步骤：称取特定量的硅醇盐、水玻璃、松香热聚物、多元醇和水，充分搅拌均匀后即制得本发明所述混凝土用抗油侵蚀剂。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

（1）本发明所述混凝土用抗油侵蚀剂，主要包括硅醇盐、水玻璃、引气剂、多元醇和水。经研究发现，上述物质中，只有在多元醇的存在下，硅醇盐、引气剂和多元醇之间相互作用时，才可以使该抗油侵蚀剂具有极低的表面张力，而抗油侵蚀剂的表面张力低，其表面能就弱，这样其作为添加剂拌合于混凝土中后，可以在混凝土颗粒的表面形成具有低表面张力的薄膜，从而使得经抗油侵蚀剂作用后的混凝土也具有表面张力低、表面能小的优点，而混凝土的表面张力低即可使其具有高的抗油性能；此外，抗油侵蚀剂与混凝土的各组分在拌合过程中，抗油侵蚀剂中的水玻璃还可以与混凝土中的氢氧化钙等碱性物质反应生成不溶性的硅酸钙，这样一方面可以增加抗油侵蚀剂与混凝土之间的相互作用力，提高混凝土的抗油性能，另一方面还可以增加混凝土的密实性，减少混凝土内部的孔隙结构，综合作用可以进一步提高经抗油侵蚀剂作用后的混凝土的抗油能力。经测试，在混凝土中添加胶凝材料总质量的2-3wt%本发明所述抗油侵蚀剂后，可显著改善混凝土的抗油侵蚀性。

（2）本发明所述混凝土用抗油侵蚀剂，进一步地限定所述硅醇盐为10~30份、水玻璃为10~20份、引气剂为0.01~0.05份、多元醇为5~15份、水为 35~75份，优选硅醇盐为20~25份、水玻璃为15~18份、引气剂为0.02~0.03份、多元醇为9~12份、水45~55份；在该特定添加量下，所述抗油侵蚀剂中各组分之间的相互作用时，即具有最低表面张力，从而使得其具有最佳的抗油侵蚀性能，再与混凝土中的各组分相互作用时，也可以使混凝土具有最佳的抗油侵蚀性。经测试，在混凝土中添加胶凝材料总质量的2-3wt%本发明所述抗油侵蚀剂后，可使各龄期的混凝土的抗压强度比提高16%以上，抗油渗透高度比提高35%以上，吸油率比提高40%以上，更为重要的是28天收缩率比提高36%以上。

具体实施方式

以下结合实施例，对本发明作进一步具体描述，但不局限于此。

实施例中所述原料若非特指，均是市售的化学原料，具体如下：

甲基硅醇钠、甲基硅醇钾、乙基硅醇钠、乙基硅醇钾，苯基硅醇钠、苯基硅醇钾、氟硅醇钠或氟硅醇钾：分子量为100~200，工业级，市售；

水玻璃:工业级，其模数为2.2~2.6，市售；

松香酸钠： 工业级，市售；

十二烷基苯磺酸钠：工业级，市售；

三萜皂甙： 工业级，市售；

聚乙二醇：分子量1000~10000，工业级，市售；

丙三醇:工业级，市售；

聚丙烯醇: 分子量200~4000，工业级，市售；

新戊二醇： 工业级，市售；

实施例1

称取甲基硅醇钠10kg、水玻璃20kg、松香酸钠0.03kg、聚乙二醇5kg、水49kg，充分搅拌均匀后即制得本实施例所述混凝土抗油侵蚀剂A。

实施例2

称取分子量为100~200的乙基硅醇钾15kg、模数为2.2的水玻璃15kg、十二烷基苯磺酸钠0.06kg、丙三醇7kg、水56kg，充分搅拌均匀后即制得本实施例所述混凝土抗油侵蚀剂B。

实施例3

称取分子量为100~200的苯基硅醇钠20kg、模数为2.3的水玻璃10kg、松香酸钠0.03kg、聚乙二醇9kg、水54kg，充分搅拌均匀后即制得本实施例所述混凝土抗油侵蚀剂C。

实施例4

称取分子量为100~200的氟硅醇钠18kg、模数为2.4的水玻璃12kg、松香酸钠0.03kg、新戊二醇12kg、水52kg，充分搅拌均匀后即制得本实施例所述混凝土抗油侵蚀剂D。

实施例5

称取分子量为100~200的甲基硅醇钾30kg、模数为2.5的水玻璃10kg、三萜皂甙0.05kg、聚丙烯醇11kg、水68kg，充分搅拌均匀后即制得本实施例所述混凝土抗油侵蚀剂E。

实施例6

称取分子量为100~200的乙基硅醇钠11kg、分子量为100~200的苯基硅醇钾11kg、模数为2.6的水玻璃10kg、松香酸钠0.02kg、三萜皂甙0.02kg、聚丙烯醇5kg，新戊二醇5kg、水65kg，充分搅拌均匀后即制得本实施例所述混凝土抗油侵蚀剂F。

实施例7

称取分子量为100~200的甲基硅醇钾9kg、分子量为100~200的苯基硅醇钾9kg、分子量为100~200的氟基硅醇钾9kg、模数为2.4的水玻璃12kg、十二烷基苯磺酸钠0.04kg、三萜皂甙0.02kg、聚乙二醇4kg，丙三醇4kg，聚丙烯醇5kg、水55kg，充分搅拌均匀后即制得本实施例所述混凝土抗油侵蚀剂G。

对比例：

参照对比文件CN101708976A中的液体组合物的制备方法，制备液体组合物，具体方法如下：在室温下，将100g四氯化硅、10g四乙氧基硅烷加入存有500g含有5%的水的工业乙醇的玻璃反应器中，进行醇解反应与水解反应，反应完毕后，将反应器升温同时减压蒸出氯化氢与乙醇的混合物以及含氯的其它有机副产品，最后得到含有少量氯的高浓度氧化硅聚合物液体，该液体彻底水解后的二氧化硅固体含量在41wt%，用纯水按1:1的比例稀释后，pH为5.8，即为所述具有耐油性能的液体组合物。

性能测定评价例

本发明将实施例1~7中制备得到的抗油侵蚀剂A~G与对比例中的液体组合物的抗油性能进行了对比测试，测试方法如下：

（1）向混凝土原料中分别加入胶凝材料总质量的3.0wt%的实施例1~7中制得的抗油侵蚀剂A~G，其中，所述混凝土原料如下：水泥330kg、水195kg、砂750kg，石子1125kg，制备得到具有抗油性能的混凝土1#~7#；

（2）将对比文件中的液体组合物通过喷洒方式喷洒至混凝土表面，得到具有抗油性能的混凝土8#；其中，所述混凝土的组成与上述混凝土组成相同，即：水泥330kg、水195kg、砂750kg，石子1125kg；

对上述具有抗油性能的混凝土1#~8#进行28d的抗油性能测试，测试结果如表1。其中，抗油渗透高度的测定方法为，将标养28天的试件浸入30号机油中浸泡30天后拿出，在压力试验机下（或用人工）将其劈开测量试件中机油的渗透深度即可；吸油率的测定方法为，将标养28天的试件在105℃的温度下烘48小时，放入干燥箱中进行冷却后并称重，记录下初始重量后将试件浸入30号机油中浸泡30天后拿出，擦去表面的机油后再称重，两次重量的差值与原试件重量的比值即为其吸油率。

表1上述混凝土1#~8#的30d抗油性能测试结果

混凝土编号	1#	2#	3#	4#	5#	6#	7#	8#
									抗油渗透高度，mm	6.5	10.6	8.6	8.6	6.5	6.5	6.5	11.2
吸油率，%	9.9	15.7	11.8	13.7	9.9	7.7	9.9	17.6

有上述测试结果，可知，使用本发明的抗油侵蚀剂，抗油性能测试结果优势明显，本发明的制备工艺更为简单便捷，更利于推广使用，对混凝土的整体性能有较大提高，而不是仅限于混凝土表面，且对比样的原材料为四氯化硅，虽然试验中蒸发了大量的含氯物质，但也不可避免地留下了氯离子含量可能超标的隐患，这对混凝土的耐久性能是极为不利的。

此外，本发明还进一步对实施例1~7中制备得到的抗油侵蚀剂与市售氢氧化铁防渗剂进行了性能对比测试，具体为在混凝土中分别加入胶凝材料总质量的3.0wt%的实施例1~7制得的抗油侵蚀剂，并与同样掺量的市售氢氧化铁防渗剂进行对比，其中，混凝土的配合比如下：水泥330kg、水195kg、砂750kg，石子1125kg，性能测试结果见表2。

表2 由实施例1~7中的抗油侵蚀剂及氢氧化铁防渗剂改性的混凝土性能测试结果

抗油侵蚀剂编号	A	B	C	D	E	F	G	对比例
									净浆安定性	合格	合格	合格	合格	合格	合格	合格	合格
凝结时间差，min	63	92	113	106	117	109	102	191
									可溶性氯离子，%	0.01	0.03	0.02	0.02	0.03	0.01	0.02	0.87
泌水率，%	0.1	0.2	0.2	0.3	0.3	0.2	0.3	0.5
									抗压强度，Mpa	33.6	32.1	29.8	30.8	30.5	30.0	31.3	25.6
抗油渗透高度，mm	5.5	9.0	7.3	7.3	5.5	5.5	5.5	13.8
									吸油率，%	10.9	17.4	13.0	15.2	10.9	8.7	10.9	21.7
28d收缩率，1.0×10-6	77	76	74	70	70	73	63	119

本发明的各实施例中氯离子含量均低于0.06%，而市售的氢氧化铁防渗剂氯离子含量高达0.87%。混凝土试验表明，加入本发明的抗油侵蚀剂，与对比混凝土相比，混凝土凝结时间均缩短1h以上，各龄期的抗压强度比均提高16%以上，抗油渗透高度比提高35%以上，吸油率比提高40%以上，更为重要的是28天收缩率比提高可达36%以上。说明加入本发明的抗油侵蚀剂后显示了较好的抗油侵蚀能力，同时具有低氯离子含量、低收缩和缩短凝结时间的特征。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举，而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造权利要求的保护范围之中。

Claims (9)

1.一种混凝土用抗油侵蚀剂，其特征在于，所述抗油侵蚀剂包括如下重量份数的原料：

硅醇盐               10~30份；

水玻璃               10~20份；

引气剂               0.03~0.06份；

多元醇               7~13份；

水                   52~68份。

2.根据权利要求1所述混凝土用抗油侵蚀剂，其特征在于，所述抗油侵蚀剂由如下重量份数的原料组成：

硅醇盐               10~30份；

水玻璃               10~20份；

引气剂               0.03~0.06份；

多元醇               7~13份；

水                   52~68份。

3.根据权利要求1或2所述混凝土用抗油侵蚀剂，其特征在于，所述抗油侵蚀剂由如下重量份数的原料组成：

硅醇盐               20~27份；

水玻璃               12~15份；

引气剂               0.04~0.05份；

多元醇               9~11份；

水                   55~65份。

4.根据权利要求3所述混凝土用抗油侵蚀剂，其特征在于，所述硅醇盐为甲基硅醇钠、甲基硅醇钾、乙基硅醇钠、乙基硅醇钾，苯基硅醇钠、苯基硅醇钾、氟硅醇钠或氟硅醇钾中的任意一种或几种。

5.根据权利要求4所述混凝土用抗油侵蚀剂，其特征在于，所述硅醇盐的分子量为100~200。

6.根据权利要求4或5所述混凝土用抗油侵蚀剂，其特征在于，所述水玻璃为工业碱性水玻璃，其模数为2.2~2.6。

7.根据权利要求6所述混凝土用抗油侵蚀剂，其特征在于，所述引气剂为松香热聚物、烷基苯磺酸盐、皂角苷类引气剂中的任意一种或几种。

8.根据权利要求7所述混凝土用抗油侵蚀剂，其特征在于，所述多元醇为聚乙二醇，丙三醇，聚丙烯醇，新戊二醇的一种或几种。

9.一种制备权利要求1~8任一所述混凝土用抗油侵蚀剂的方法， 包括如下步骤：称取特定量的硅醇盐、水玻璃、松香热聚物、多元醇和水，充分搅拌均匀后即制得所述混凝土用抗油侵蚀剂。