CN103588502B - 一种高渗透型混凝土表面硅酸盐-硅烷防护剂的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高渗透型混凝土表面硅酸盐-硅烷防护剂的制备方法，其由硅酸钠的水溶液和一种硅烷预聚体溶液以及其它助剂混合均匀而成。采用该种表面防护剂，最终处理的混凝土砂浆表面，硬度和耐磨性能都得到明显的提高。同时这种表面防护剂还可以明显提高混凝土表面疏水性能，且不含有对环境和人体的有机苯，有机氯和铅，铬，镉等重金属元素，是一种新型的环保型建筑材料。

Description

一种高渗透型混凝土表面硅酸盐-硅烷防护剂的制备方法

技术领域

本发明涉及一种用混凝土表面防护材料的制备方法，具体涉及一种高渗透型混凝土表面硅酸盐-硅烷防护剂的制备方法。

背景技术

现有大多数工业建筑不能满足安全使用50年的要求，一般使用25～30年就需大修和加固。如天津新港的防波堤，采用普通混凝土的部分，经十几年左右的运行，就被冻融破坏以致不能发挥作用。地处寒冷地区的水电站、工业厂房、铁道桥涵、混凝土路面、桥梁及市政工程等的混凝土，接触雨水、蒸汽的部分，排水系统及受渗透水作用的部分，都受到了冻融破坏，如通辽发电厂的冷却塔，混凝土筒壁由于渗水致使混凝土遭受冻融破坏而发生表皮剥落、空鼓等现象。为使上述及类似工程继续发挥作用，各部门每年都要耗巨资加以维修，根据以往经验，混凝土工程安全使用期和维护使用期的比例为1∶（3～10），但维护使用期的维修费用却高达建设费用的1～3倍。我国南方海港浪溅区钢筋混凝土建筑物由于以往设计标准偏低和施工质量问题，通常使用8～10年即出现因氯盐腐蚀钢筋引起的开裂剥落破坏。所以混凝土结构的耐久性日益受到工程领域的关注。对混凝土表面处理，涂敷一层疏水，坚硬的硅酸盐材料，是一种施工方便，经济适用，长期有效的防腐蚀，防老化的技术。用于混凝土防护的涂层材料来源虽然品种很多，但是并不能够完全满足混凝土防护的要求。混凝土结构防护主要有混凝土表面硅酸盐渗透结晶防水剂、混凝土表面硅烷浸渍、环氧涂层、钢筋阻锈剂等方法。发展比较快的主要有硅酸盐渗透型防护剂和混凝土表面硅烷浸渍。甲基硅醇盐防水剂，在开始处理水泥表面时，可以具有很好的防水效果，但是由于其碱度高，硅钠摩尔比低，有效成分随时间容易出现溶解，导致防水功能丧失。而硅烷浸渍是一种技术成熟、性价比最优良的方法。但是也存在价格昂贵，工艺条件复杂等不足，只能用于一些重要桥梁和海港工程。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种一种高渗透型混凝土表面硅酸盐-硅烷防护剂的制备方法。提高混凝土表面的防水、耐磨、防腐、防锈性能，延长混凝土建筑物的使用寿命。

本发明采用的技术方案如下：

一种高渗透型混凝土表面硅酸盐-硅烷防护剂的制备方法，包括以下步骤：

（1）硅酸钠水溶液的制备：

按重量比1-2:0.5-1的比例称取九水偏硅酸钠、气相二氧化硅混合均匀，然后再加入混合粉末重量5-10倍的水，水浴加热至80-95℃，搅拌15-20min，得到透明无色硅酸钠水溶液；

（2）硅烷预聚体溶液的制备：

按摩尔比1.5-2：1的比例将硅烷单体、硅酸乙酯加入有机溶剂中，再加入催化剂，搅拌均匀，然后再缓慢滴加水，水与硅烷单体的摩尔比为0.5-1.5，溶液PH控制在2-5，水浴加热至70-90℃，水解缩聚反应5-10h，过滤除去催化剂，减压蒸馏除去有机溶剂，得到硅烷预聚体溶液；

（3）混凝土表面防护剂的制备：

按重量比3-6：2-4的比例将硅烷预聚体溶液缓慢地滴加入上述制得的硅酸钠溶液中，同时缓慢搅拌均匀，然后加入溶液重量2-3%的十二烷基三甲基氯化铵、0.5-1%的玉石粉、2-3%的聚氧乙烯失水山梨醇三油酸酯、1-2%的石油沥青、3-5%的聚醋酸乙烯乳液、0.4-0.8%的十二碳醇酯和0.2-0.5%的乙二醇丁醚，搅拌均匀即得本发明防护剂。

所述的硅烷单体选自N-（β-氨乙基）-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-(2，3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷、十二烷基三甲氧基硅烷中的一种或多种；

所述的有机溶剂选自乙醇、丙醇、异丙醇中的一种，其用量为硅烷单体质量的2-3倍。

所述的催化剂选自盐酸、硫酸、磷酸、硝酸、甲酸、乙酸中的一种或多种，其用量为硅烷单体质量的0.3-0.6%。

所述的聚醋酸乙烯乳液固含量为15-20%。

本发明的有益效果：

本发明制得的渗透型混凝土表面防护剂，对于陈旧性和新建设的混凝土表面，只需要对其表面进行刷涂处理，就能在混凝土表层区域，生成致密的保护层，表面硬度得到提高，强化耐磨损性，同时在被处理表面生成一层憎水区域，大幅度降低混凝土的吸水率，达到保护混凝土结构，因为水分渗透，酸性物质扩散，盐分侵蚀引起的腐蚀和破坏，改善混凝土结构的耐久性，且不含有对环境和人体的有机苯，有机氯和铅，铬，镉等重金属元素，是一种新型的环保型建筑材料。

具体实施方式

一种高渗透型混凝土表面硅酸盐-硅烷防护剂的制备方法，包括以下步骤：

（1）硅酸钠水溶液的制备：

称取2.8kg九水偏硅酸钠和1.5kg气相二氧化硅混合均匀，然后再加入26.2kg水，水浴加热至85℃，搅拌20min，得到透明无色硅酸钠水溶液；

（2）硅烷预聚体溶液的制备：

称取21.6kg二甲基二甲氧基硅烷、20.8kg硅酸乙酯加入48.4kg乙醇中，搅拌均匀，再加入296ml1mol/L盐酸，搅拌均匀，然后再缓慢滴加3.2kg水，溶液PH控制为3.5，水浴加热至80℃，水解缩聚反应8h，过滤除去催化剂，减压蒸馏除去有机溶剂，得到硅烷预聚体溶液；

（3）混凝土表面防护剂的制备：

取10.5kg硅烷预聚体溶液缓慢地滴加入上述制得的6.3kg硅酸钠溶液中，同时缓慢搅拌均匀，然后加入0.4kg十二烷基三甲基氯化铵、0.12kg玉石粉、0.35kg聚氧乙烯失水山梨醇三油酸酯、0.24kg石油沥青、0.68kg固含量为18%的聚醋酸乙烯乳液、0.088kg十二碳醇酯和0.052kg乙二醇丁醚，搅拌均匀即得成品。

本实施例制得的防护剂的阿克隆试验机试验数据如下：

表1阿克隆耐磨机测试后的样品处理前后的减重量。

由此可知，采用本发明方法制备的混凝土表面防护剂:可以明显地提高混凝土砂浆表面的硬度，同时混凝土砂浆表面处理后的吸水率也有明显的降低。

Claims (5)

1.一种高渗透型混凝土表面硅酸盐-硅烷防护剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）硅酸钠水溶液的制备：按重量比1-2:0.5-1的比例称取九水偏硅酸钠、气相二氧化硅混合均匀，然后再加入混合粉末重量5-10倍的水，水浴加热至80-95℃，搅拌15-20min，得到透明无色硅酸钠水溶液；（2）硅烷预聚体溶液的制备：按摩尔比1.5-2：1的比例将硅烷单体、硅酸乙酯加入有机溶剂中，再加入催化剂，搅拌均匀，然后再缓慢滴加水，水与硅烷单体的摩尔比为0.5-1.5，溶液pH控制在2-5，水浴加热至70-90℃，水解缩聚反应5-10h，过滤除去催化剂，减压蒸馏除去有机溶剂，得到硅烷预聚体溶液；（3）混凝土表面防护剂的制备：按重量比3-6：2-4的比例将硅烷预聚体溶液缓慢地滴加入上述制得的硅酸钠溶液中，同时缓慢搅拌均匀，然后加入溶液重量2-3%的十二烷基三甲基氯化铵、0.5-1%的玉石粉、2-3%的聚氧乙烯失水山梨醇三油酸酯、1-2%的石油沥青、3-5%的聚醋酸乙烯乳液、0.4-0.8%的十二碳醇酯和0.2-0.5%的乙二醇丁醚，搅拌均匀即得混凝土表面防护剂。

2.根据权利要求1所述的一种高渗透型混凝土表面硅酸盐-硅烷防护剂的制备方法，其特征在于，所述的硅烷单体选自N-（β-氨乙基）-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷、十二烷基三甲氧基硅烷中的一种或多种。

3.根据权利要求1所述的一种高渗透型混凝土表面硅酸盐-硅烷防护剂的制备方法，其特征在于，所述的有机溶剂选自乙醇、丙醇、异丙醇中的一种，其用量为硅烷单体质量的2-3倍。

4.根据权利要求1所述的一种高渗透型混凝土表面硅酸盐-硅烷防护剂的制备方法，其特征在于，所述的催化剂选自盐酸、硫酸、磷酸、硝酸、甲酸、乙酸中的一种或多种，其用量为硅烷单体质量的0.3-0.6%。

5.根据权利要求1所述的一种高渗透型混凝土表面硅酸盐-硅烷防护剂的制备方法，其特征在于，所述的聚醋酸乙烯乳液固含量为15-20%。