CN104710126A - 合金粉末混凝土防水剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种合金粉末混凝土防水剂，其特征在于，由按质量百分比计，79%-94%氧化铝合金化合物、5%-20%氧化镁合金化合物、0.2%～0.4%苯甲酸盐类、0.2%～0.4%乙醇胺类、0～0.1%烷基磺酸钠、0.1%～0.2%纳米二氧化硅制备而成。利用其减水、吸附、扩散、引气作用改变了混凝土内部孔结构分布，显著减少孔隙率，使混凝土产生封闭的气泡，从而降低泌水率，同时填充混凝土内部的孔隙，可使混凝土后期抗渗性能大大增强。

Description

合金粉末混凝土防水剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种混凝土外加剂，用于混凝土防水的新型粉状材料。

背景技术

随着混凝土材料应用范围和应用领域的扩大以及对工程质量要求的提高，混凝土结构耐久性问题也逐渐显现出来，近几十年来，建筑工程因为混凝土耐久性问题引起结构破坏的案例层出不穷、屡见不鲜，根据2001年的相关调查显示，全国有3000多孔钢筋混凝土梁发生了钢筋锈蚀，有2300多孔预应力混凝土梁发生碱-骨料反应，加固和修补投资约4亿元。混凝土耐久失效或者结构破坏问题已经引起学术界、工程界、设计单位以及政府部门的高度重视。混凝土结构耐久性已经成为工程领域十分关注、亟需解决的一项难题。为此，世界范围内各个国家都在致力于解决此类问题，动作频繁、不遗余力。

国务院办公厅在2013年发布《国务院办公厅关于转发发展改革委住房城乡建设部绿色建筑行动方案的通知》（国办发〔2013〕1号）、《国务院关于化解产能严重过剩矛盾的指导意见》（国发【2013】41号）等相关文件大力发展绿色环保、经久耐用的建筑材料、淘汰落后产能。可以看出，新型环保材料的发展已经得到国家政府的大力认可和推广，研制出技术领先、绿色环保、节能减排的高新技术混凝土材料迫在眉睫，这无疑是对混凝土特种材料行业提出了更高的要求，是走可持续发展战略的重要内容。

正因为紧迫的形势，对生产研发企业提出了更高的要求和标准，如何进一步提高产品质量、提高科技含量附加值，如何就产品质量逐步满足需要、绿色环保提上日程、节能减排落到实处，也成为专业生产此类材料企业面临的一个重要课题。

目前混凝土（砂浆）防水应用中存在的问题：

混凝土是一种脆性材料，其抗拉强度低（约为抗压强度的1/10~1/20）、极限拉应变小（仅有0.02％~0.03％），当其在凝结硬化过程中，由于干燥收缩、化学收缩、碳化收缩等原因引起体积收缩而产生的内应力超过其本身的抗拉强度时，混凝土必然开裂，其结构的抗渗性遭到破坏。因此，建筑工程的抗渗防水，是建筑物使用功能中的一项重要内容。据资料统计表明，当前我国城市每年因建筑物的渗漏维修费用高达12亿元以上。我国于20世纪50年代开发了级配集料防水混凝土，配制时，为了使粗细骨料级 配达到理想的级配曲线要求，要丢弃部分砂石，费时费料，难以在工程中推广应用。60年代提出了富砂浆防水混凝土技术，采用这种技术存在水泥用量大，防水混凝土强度较低的缺点，这两种技术未能从根本上解决混凝土存在的收缩开裂造成渗漏的问题。近年来，随着人们对混凝土渗水原因认识的深化，以及混凝土外加剂技术的进步，开始采用外加剂来配制防水混凝土。防水剂是指降低混凝土的吸水性或在静水压力下透水性的外加剂。一般是通过调整混凝土配合比，抑制或减少孔隙率、改变孔隙特征、增加各种原材料界面间的密实性等方法来实现的。传统防水剂是由几十种有机和无机化合物经混合、溶解、研磨、分散复合组成的，各个组分具有不同的功能，在拌制混凝土过程中，加入粉状、液状或乳液状的防水剂后，可使混凝土或砂浆渗水、吸水量减少；防水或憎水作用加强。

现代混凝土技术要求防水混凝土具有高抗渗性、高强性、可泵性等综合性能，因此采用单一的塑化减水组分、憎水组分、膨胀组分或引气组分是难以满足工程质量要求的。这就有必要研制具有多组分、多功能的高效复合型新型防水剂。

   目前，国内外混凝土防水剂的品种有很多，主要是以防水剂中起主要作用的组分进行分类，具体的主要有以下几种类型：引气型防水剂、减水型防水剂、三乙醇胺密实性防水剂、微膨胀型防水剂、氯化铁类防水剂、渗透结晶型防水剂、有机硅憎水型防水剂、聚合物乳液型防水剂、复合型防水剂等。不同类型的防水剂其作用机理以及作用效果差别很大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种合金粉末混凝土防水剂，其主要是利用石英砂、铝镁合金等组分通过一定的生产工艺制成憎水材料，利用其减水、吸附、扩散、引气作用改变了混凝土内部孔结构分布，显著减少孔隙率，使混凝土产生封闭的气泡，从而降低泌水率，同时填充混凝土内部的孔隙，可使混凝土后期抗渗性能大大增强。同时本产品还掺加其他组分，各种组分复合在一起相互促进，彼此渗透，通过最佳组合，达到提高混凝土的抗渗性以改善混凝土的泌水性、抗裂性、抗渗性等耐久性效果。同时，该实发明无毒、无味、绿色环保，高度契合国家推广新型环保建筑材料的方针政策。

为实现上述目的，本发明采用了下述技术方案：一种合金粉末混凝土防水剂，其特征在于，由按质量百分比计，79%-94%氧化铝合金化合物、5%-20%氧化镁合金化合物、0.2%～0.4%苯甲酸盐类、0.2%～0.4%乙醇胺类、0～0.1%烷基磺酸钠、0.1%～0.2%纳米二氧化硅制备而成。

作为优选，其中苯甲酸盐类、乙醇胺类、烷基磺酸钠、纳米二氧化硅混合作为特种添加剂，占总质量的1%。

其按下述方法制备：

首先将0.2%～0.4%苯甲酸盐类、0.2%～0.4%乙醇胺类、0～0.1%烷基磺酸钠、0.1%～0.2%纳米二氧化硅放入混合容器在55～60℃水浴混合充分搅拌，冷却至常温后烘干而制成特种添加剂；将79%-94%氧化铝合金化合物、5%-20%氧化镁合金化合物采用物理气相沉积技术置于真空条件下，使用磁控溅射镀膜仪，利用荷能粒子轰击材料表面，使其原子获得足够的能量而溅出进入气相，将其表面气化成气态原子、分子或部分电离成离子，随后将这种混合气态化合物在低压下进行沉积将其制成憎水薄片，然后将其与1%特种添加剂混合。

本发明的有益效果包括：

1、降低和减少混凝土拌合物离析、泌水，改善材料堆积效果，发挥粒子表面效应和小尺寸效应，迅速增加纳米粒子的表面积和表面能，合金粉材料本身为疏水性憎水材料，微观表面易形成针尖聚合物基团层，形成不全部吻合的磨面层，其尺寸大小介于纳米范围内，形成纳米数量级表面粗糙结构，大大降低憎水性基面的界面能，当水珠与材料形成几乎为点接触的时候，界面能降到最低，相对应的接触角就会变大，疏水性变好，表明材料的憎水性好。

2、促进混凝土粗细骨料间的咬合、链接、扩大微观结构接触面积，加快水泥水化速度和提高水泥水化程度，合金粉使混凝土中水不能形成通路，使混凝土拌合物中自由水变的细小、分散，较大程度的改善混凝土毛细孔的数量和特征，减少混凝土渗水通道。

3、呈现薄片状态的防水合金粉在很大程度上能够阻断、堵塞混凝土内部微裂纹、毛细微孔隙，同时充分发挥层层叠加薄片的憎水作用，增大混凝土内部表面张力，为混凝土中水泥水化提供足够且可以直接使用的水分，在毛细通道中形成不计其数的疏水膜层，设置水以及水携带金属离子或酸根离子不能穿透的层层薄片屏障。

具体实施方式

实施例1

制备100kg的合金粉末混凝土防水剂，将氧化铝80kg、氧化镁19kg采用物理气相沉积技术置于真空条件下，使用磁控溅射镀膜仪，利用荷能粒子轰击材料表面，使其原子获得足够的能量而溅出进入气相，将其表面气化成气态原子、分子或部分电离成离子，随后将这种混合气态化合物在低压下进行沉积将其制成憎水薄片；将苯甲酸盐类400g、乙醇胺类300g、烷基磺酸钠100g、纳米二氧化硅200g依次放入混合容器在55～60℃水浴混合充分搅拌，冷却至常温后烘干；然后与憎水薄片混合制备而成。

实施例2

制备100kg的合金粉末混凝土防水剂，将氧化铝79kg、氧化镁20kg采用物理气相沉积技术置于真空条件下，使用磁控溅射镀膜仪，利用荷能粒子轰击材料表面，使其原子获得足够的能量而溅出进入气相，将其表面气化成气态原子、分子或部分电离成离子，随后将这种混合气态化合物在低压下进行沉积将其制成憎水薄片；将苯甲酸盐类400g、乙醇胺类400g、纳米二氧化硅200g依次放入混合容器在55～60℃水浴混合充分搅拌，冷却至常温后烘干；然后与憎水薄片混合制备而成。

实施例3

制备100kg的合金粉末混凝土防水剂，将氧化铝85kg、氧化镁14kg采用物理气相沉积技术置于真空条件下，使用磁控溅射镀膜仪，利用荷能粒子轰击材料表面，使其原子获得足够的能量而溅出进入气相，将其表面气化成气态原子、分子或部分电离成离子，随后将这种混合气态化合物在低压下进行沉积将其制成憎水薄片；将苯甲酸盐类400g、乙醇胺类400g、烷基磺酸钠100g、纳米二氧化硅100g依次放入混合容器在55～60℃水浴混合充分搅拌，冷却至常温后烘干；然后与憎水薄片混合制备而成。

实施例4

制备100kg的合金粉末混凝土防水剂，将氧化铝90kg、氧化镁9kg采用物理气相沉积技术置于真空条件下，使用磁控溅射镀膜仪，利用荷能粒子轰击材料表面，使其原子获得足够的能量而溅出进入气相，将其表面气化成气态原子、分子或部分电离成离子，随后将这种混合气态化合物在低压下进行沉积将其制成憎水薄片；将苯甲酸盐类400g、乙醇胺类200g、烷基磺酸钠100g、纳米二氧化硅200g依次放入混合容器在55～60℃水浴混合充分搅拌，冷却至常温后烘干；然后与憎水薄片混合制备而成。

实施例5

制备100kg的合金粉末混凝土防水剂，将氧化铝94kg、氧化镁5kg采用物理气相沉积技术置于真空条件下，使用磁控溅射镀膜仪，利用荷能粒子轰击材料表面，使其原子获得足够的能量而溅出进入气相，将其表面气化成气态原子、分子或部分电离成离子，随后将这种混合气态化合物在低压下进行沉积将其制成憎水薄片；将苯甲酸盐类200g、乙醇胺类400g、烷基磺酸钠100g、纳米二氧化硅200g依次放入混合容器在55～60℃水浴混合充分搅拌，冷却至常温后烘干；然后与憎水薄片混合制备而成。

该合金粉末混凝土防水剂的推荐掺量为4%（占胶凝材料用量百分比）。操作工艺简单、易于操作，根据不同混凝土配合比的设计要求，直接取胶凝材料适当百分含量的产品加入混凝土搅拌均匀即可投入工程使用。

根据行业标准JC 474《砂浆、混凝土防水剂》，将本发明的合金粉混凝土防水剂交由国家及江西省内重点建筑产品检测机构进行检验，其试验数据远超当前国家及行业标准要求。其主要技术指标如下：

1)   混凝土抗渗试验大于等于P20；

2)   减水率大于10；

3)   含气量大于2.5，和一般引气剂相比，不仅能使混凝土抗冻融性能大大超过引气剂，还具有操作方便，不受环境条件、运输距离和运输时间等的制约；

4)   渗透高度比≤10%；

5)   吸水量比≤10%；

6)   泌水率比≤20%；

7)   安定性合格；

8)   凝结时间与基准混凝土基本相同；

9)   抗压强度比3d≥120、7d≥110、28d≥100。

以上试验数据结果均为与基准混凝土（未掺加任何混凝土外加剂）进行对比得出的结论。

Claims (4)

1.一种合金粉末混凝土防水剂，其特征在于，由按质量百分比计，79%-94%氧化铝合金化合物、5%-20%氧化镁合金化合物、0.2%～0.4%苯甲酸盐类、0.2%～0.4%乙醇胺类、0～0.1%烷基磺酸钠、0.1%～0.2%纳米二氧化硅制备而成。

2.根据权利要求1所述的合金粉末混凝土防水剂，其特征在于，其中苯甲酸盐类、乙醇胺类、烷基磺酸钠、纳米二氧化硅混合作为特种添加剂，占总质量的1%。

3.一种权利要求1所述合金粉末混凝土防水剂的制备方法，其特征在于，首先将0.2%～0.4%苯甲酸盐类、0.2%～0.4%乙醇胺类、0～0.1%烷基磺酸钠、0.1%～0.2%纳米二氧化硅放入混合容器在55～60℃水浴混合充分搅拌，冷却至常温后烘干而制成特种添加剂；将79%-94%氧化铝合金化合物、5%-20%氧化镁合金化合物制备成憎水薄片，然后将其与1%特种添加剂混合。

4.根据权利要求1所述的合金粉末混凝土防水剂的制备方法，其特征在于，将氧化铝合金化合物和氧化镁合金化合物采用物理气相沉积技术置于真空条件下，使用磁控溅射镀膜仪，利用荷能粒子轰击材料表面，使其原子获得足够的能量而溅出进入气相，将其表面气化成气态原子、分子或部分电离成离子，随后将这种混合气态化合物在低压下进行沉积将其制成憎水薄片。