CN105819744B - 一种耐水型水泥裂缝填充添加剂及使用方法 - Google Patents

一种耐水型水泥裂缝填充添加剂及使用方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种耐水型水泥裂缝填充添加剂及使用方法。其技术方案是：按球状纳米SiO2粉末：硅烷偶联剂=1:0.2～1:0.6的比例，制成表面有机化改性的SiO2；按有机化改性的SiO2：苯甲酸钠=1:10～1:50的比例，搅拌待用；按与SiO2质量比4:1～12:1的比例称取环氧树脂，缓慢加入到上述步骤中，搅拌混合得到裂缝添加剂。有益效果是：纳米SiO2具有纳米尺度的相关效应，具有高表面积、强吸附性和特殊的表面性质，采用硅烷偶联剂对无机纳米SiO2表面改性，使之能在环氧树脂中实现良好的分散和相互作用，本发明将纳米材料和高分子材料进行功能化组合，展现出更为优异的裂缝填充补强性能。

Description

一种耐水型水泥裂缝填充添加剂及使用方法
技术领域
本发明涉及混凝土、墙面裂缝修复技术领域，特别涉及一种耐水型水泥裂缝填充添加剂及使用方法。
背景技术
水泥基混凝土施工方便、造价低、适用性强，是目前最重要和最广泛使用的建筑材料，可以用在道路、桥梁、码头、堤坝、工业和民用建筑中。但是自然环境中多种因素，水、光、温度、氧化等等，引起混凝土和水泥墙面出现裂缝，引起腐蚀、结构强度下降、建筑能耗增加等问题，需要花费大量的资金进行裂缝修补。混凝土裂缝或外墙裂缝是由于固体材料中的不连续、缺陷、微观裂缝发展而来的，当材料受到的应力超过其承受强度时，就会出现裂缝，可以引起渗水、起皮、钢筋锈蚀、混凝土碳化等后果。因此需要对混凝土外表面不断进行维护和修复，防止裂缝出现和扩大。
水泥裂缝修复材料包括：水泥基材料（水泥净浆、水泥砂浆、自密实混凝土等），改性水泥基材料（高铝水泥砂浆、纤维混凝土等），聚合物改性水泥基材料（丁苯乳胶改性水泥基材料、醋酸乙烯酯改性水泥基材料、环氧砂浆、聚酯砂浆等），醇聚合物材料（环氧树脂、聚氨酯等）。裂缝修补材料应该同水泥有较强的粘结性能，同时，还应具有一定的网络结构用以分散裂缝处的应力。在纳米复合材料概念提出后，利用纳米材料自身的结构单元所具有新颖的物理、化学和界面特性，将纳米材料应用在材料领域，进而开发功能化的复合材料。理想复合材料可以同时具有两种材料的优异性能，在协同作用下，具有“1+1＞2”的效果。将纳米材料同原有的裂缝修复材料进行有效地相互作用，借助二者之间的正协同作用，可以进一步提高裂缝修复材料的应用性能。
发明内容
本发明的目的就是针对混凝土裂缝修复的应用需求，结合纳米材料的特性，以球状纳米SiO2、有机聚合物、偶联剂、粘合剂、交联剂为原料，开发一种耐水型水泥裂缝填充添加剂及使用方法。
本发明提到的一种耐水型水泥裂缝填充添加剂，由以下步骤制成：
第一步，将180份无水乙醇和20份蒸馏水在容器中混合，称量球状纳米SiO2粉末5份，缓慢加入到容器中，匀速搅拌，待用；
第二步，按照SiO2质量的20～60%比例，称量氨丙基三乙氧基硅烷，加入到第一步的容器中，超声处理2小时，再在30℃的温度下，匀速搅拌，成为表面有机化改性的SiO2，待用；
第三步，按照与SiO2质量比1:10～1:50，加入苯甲酸钠到第二步的容器中，匀速搅拌4小时，待用；
第四步，按照与SiO2质量比4:1～12:1的比例称取环氧树脂，缓慢加入到第三步的容器中，室温下搅拌至混合均匀，得到裂缝添加剂。
本发明提到的第二种耐水型水泥裂缝填充添加剂，由以下步骤制成：
第一步，将180份无水乙醇和20份蒸馏水在容器中混合，称量球状纳米SiO2粉末5份，缓慢加入到容器中，匀速搅拌，待用；
第二步，按照SiO2质量的20～60%比例，称量3-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷，加入到第一步的容器中，超声处理2小时，再在30℃的温度下，匀速搅拌，成为表面有机化改性的SiO2，待用；
第三步，按照与SiO2质量比1:10～1:50，加入苯甲酸钠到第二步的容器中，匀速搅拌4小时，待用；
第四步，按照与SiO2质量比4:1～12:1的比例称取环氧树脂，缓慢加入到第三步的容器中，室温下搅拌至混合均匀，得到裂缝添加剂。
本发明提到的第三种耐水型水泥裂缝填充添加剂，由以下步骤制成：
第一步，将180份无水乙醇和20份蒸馏水在容器中混合，称量球状纳米SiO2粉末5份，缓慢加入到容器中，匀速搅拌，待用；
第二步，按照SiO2质量的20～60%比例，称量r-甲基丙烯基酰氧基丙基三甲氧基硅烷，加入到第一步的容器中，超声处理2小时，再在30℃的温度下，匀速搅拌，成为表面有机化改性的SiO2，待用；
第三步，按照与SiO2质量比1:10～1:50，加入苯甲酸钠到第二步的容器中，匀速搅拌4小时，待用；
第四步，按照与SiO2质量比4:1～12:1的比例称取环氧树脂，缓慢加入到第三步的容器中，室温下搅拌至混合均匀，得到裂缝添加剂。
上述的环氧树脂为双酚A环氧树脂、甘油环氧树脂或环戊二烯环氧树脂。
本发明提到的耐水型水泥裂缝填充添加剂的使用方法，包括以下步骤：
在容器中加入水3份，缓慢加入羧甲基纤维素1份，搅拌至混合均匀；再加入聚乙烯醇2份，继续搅拌混合均匀；再加入硅酸盐水泥10份，继续搅拌，再加入所述耐水型水泥裂缝填充添加剂5份，搅拌10min，形成耐水型水泥裂缝填充材料。
本发明的有益效果是：纳米SiO2具有纳米尺度的相关效应，具有高表面积、强吸附性和特殊的表面性质，采用氨丙基三乙氧基硅烷（KH-550）、3-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷（KH-560）或r-甲基丙烯基酰氧基丙基三甲氧基硅烷对无机纳米SiO2表面改性，使之能在环氧树脂中实现良好的分散和相互作用，制备出纳米/聚合物复合裂缝添加剂。
另外，本发明的裂缝填充添加剂在使用过程中，通过加入纤维组分（羧甲基纤维素）和疏水固化剂（聚乙烯醇），该裂缝添加剂中的纳米SiO2通过纳米材料的特性，增强环氧树脂与裂缝的粘结性，同时其表面还具有疏水的特性；纤维组分的网络结构可以分散裂缝处应力，通过物理化学作用结合而形成的正协同效应，可以进一步发挥水泥基材的粘结补强作用，提高了应用性能。本发明耐水型水泥裂缝填充材料是通过合理的结构和作用设计，将纳米材料和高分子材料进行功能化组合，展现出更为优异的裂缝填充补强性能。
具体实施方式
下面将结合本发明的多个实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，具体如下：
实施例1：本发明提到的一种耐水型水泥裂缝填充添加剂及使用方法，其步骤如下：
（1）将180ml无水乙醇和20ml蒸馏水在容器中混合，称量球状纳米SiO2粉末5g，缓慢加入到容器中，匀速（100r/min）搅拌60min；
（2）再加入1.0g氨丙基三乙氧基硅烷，超声处理2小时后，在30℃的温度下，匀速50～150r/min搅拌10小时，成为表面有机化改性的SiO2，待用；
（3）加入0.2苯甲酸钠，继续50r/min搅拌4小时，待用；
（4）再加入双酚A环氧树脂20g，室温下150r/min搅拌2小时至混合均匀，得到裂缝填充添加剂。
具体使用时，在容器加入水3份，缓慢加入羧甲基纤维素（CMC）1份，搅拌至混合均匀；再加入聚乙烯醇（PVA）2份，继续搅拌混合均匀；再加入硅酸盐水泥10份，继续搅拌，再加入上述制备的裂缝填充添加剂（液体）5份，搅拌10min，形成耐水型水泥裂缝填充材料。
实施例2：本发明提到的第二种耐水型水泥裂缝填充添加剂及使用方法，其步骤如下：
（1）将180ml无水乙醇和20ml蒸馏水在容器中混合，称量球状纳米SiO2粉末5g，缓慢加入到容器中，匀速（100r/min）搅拌60min；
（2）再加入3g的3-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷，超声处理2小时后，在30℃的温度下，150r/min搅拌10小时；
（3）加入0.5g苯甲酸钠，继续150r/min搅拌4小时，待用；
（4）再加入双酚A环氧树脂60g，室温下150r/min搅拌2小时至混合均匀，得到裂缝填充添加剂。
具体使用时，在容器加入水3份，缓慢加入羧甲基纤维素（CMC）1份，搅拌至混合均匀；再加入聚乙烯醇（PVA）2份，继续搅拌混合均匀；再加入硅酸盐水泥10份，继续搅拌，再加入裂缝填充添加剂（液体）5份，搅拌10min，形成耐水型水泥裂缝填充材料。
实施例3：本发明提到的第三种耐水型水泥裂缝填充添加剂及使用方法，过程如下：
（1）将180ml无水乙醇和20ml蒸馏水在容器中混合，称量球状纳米SiO2粉末5g，缓慢加入到容器中，匀速（100r/min）搅拌60min；
（2）再加入2g的r-甲基丙烯基酰氧基丙基三甲氧基硅烷，超声处理2小时后，在30℃的温度下，100r/min搅拌10小时；
（3）加入0.1g苯甲酸钠，继续100r/min搅拌4小时，待用；
（4）再加入双酚A环氧树脂40g，室温下150r/min搅拌2小时至混合均匀，得到裂缝填充添加剂。
在容器加入水3份，缓慢加入羧甲基纤维素（CMC）1份，搅拌至混合均匀；再加入聚乙烯醇（PVA）2份，继续搅拌混合均匀；再加入硅酸盐水泥10份，继续搅拌，再加入裂缝填充添加剂（液体）5份，搅拌10min，形成耐水型水泥裂缝填充材料。
实施例4：本发明提到的第四种耐水型水泥裂缝填充添加剂及使用方法，过程如下：
（1）将180ml无水乙醇和20ml蒸馏水在容器中混合，称量球状纳米SiO2粉末5g，缓慢加入到容器中，匀速（100r/min）搅拌60min；
（2）再加入3g氨丙基三乙氧基硅烷，超声处理2小时后，在30℃的温度下，150r/min搅拌10小时；
（3）加入0.5g苯甲酸钠，继续150r/min搅拌4小时，待用；
（4）再加入甘油环氧树脂50g，室温下150r/min搅拌2小时至混合均匀，得到裂缝添加剂。
在容器加入水3份，缓慢加入羧甲基纤维素（CMC）1份，搅拌至混合均匀；再加入聚乙烯醇（PVA）2份，继续搅拌混合均匀；再加入硅酸盐水泥10份，继续搅拌，再加入裂缝填充添加剂（液体）5份，搅拌10min，形成耐水型水泥裂缝填充材料。
实施例5：本发明提到的第五种耐水型水泥裂缝填充添加剂及使用方法，过程如下：
（1）将180ml无水乙醇和20ml蒸馏水在容器中混合，称量球状纳米SiO2粉末5g，缓慢加入到容器中，匀速（100r/min）搅拌60min；
（2）再加入2g氨丙基三乙氧基硅烷，超声处理2小时后，在30℃的温度下，150r/min搅拌10小时；
（3）加入0.3g苯甲酸钠，继续150r/min搅拌4小时，待用；
（4）再加入环戊二烯环氧树脂30g，室温下150r/min搅拌2小时至混合均匀，得到裂缝添加剂。
在容器加入水3份，缓慢加入羧甲基纤维素（CMC）1份，搅拌至混合均匀；再加入聚乙烯醇（PVA）2份，继续搅拌混合均匀；再加入硅酸盐水泥10份，继续搅拌，再加入裂缝填充添加剂（液体）5份，搅拌10min，形成耐水型水泥裂缝填充材料。
本发明利用纳米SiO2具有的高表面积、强吸附性和特殊的表面性质，采用氨丙基三乙氧基硅烷、3-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷或r-甲基丙烯基酰氧基丙基三甲氧基硅烷对无机纳米SiO2表面改性，使之能在环氧树脂中实现良好的分散和相互作用，制备出纳米/聚合物复合裂缝添加剂。在使用过程中，通过加入纤维组分和疏水固化剂，该裂缝添加剂中的纳米SiO2通过纳米材料的特性，增强环氧树脂与裂缝的粘结性，同时其表面还具有疏水的特性；纤维组分的网络结构可以分散裂缝处应力，进一步提高水泥基材的粘结补强作用，提高了应用性能。
以上所述，仅是本发明的部分较佳实施例，任何熟悉本领域的技术人员均可能利用上述阐述的技术方案加以修改或将其修改为等同的技术方案。因此，依据本发明的技术方案所进行的任何简单修改或等同置换，尽属于本发明要求保护的范围。

Claims (2)

1.一种耐水型水泥裂缝填充添加剂的使用方法，其特征是：包括以下步骤：
在容器中加入水3份，缓慢加入羧甲基纤维素1份，搅拌至混合均匀；再加入聚乙烯醇2份，继续搅拌混合均匀；再加入硅酸盐水泥10份，继续搅拌，再加入耐水型水泥裂缝填充添加剂5份，搅拌10min，形成耐水型水泥裂缝填充材料；
所述耐水型水泥裂缝填充添加剂由以下步骤制成：
第一步，将180份无水乙醇和20份蒸馏水；在容器中混合，称量球状纳米SiO2粉末5份，缓慢加入到容器中，匀速搅拌，待用；
第二步，按照SiO2质量的20～60%比例，称量氨丙基三乙氧基硅烷，加入到第一步的容器中，超声处理2小时，再在30℃的温度下，匀速搅拌，成为表面有机化改性的SiO2，待用；
第三步，按照与SiO2质量比1:10～1:50，加入苯甲酸钠到第二步的容器中，匀速搅拌4小时，待用；
第四步，按照与SiO2质量比4:1～12:1的比例称取环氧树脂，缓慢加入到第三步的容器中，室温下搅拌至混合均匀，得到裂缝添加剂。
2.根据权利要求1所述的一种耐水型水泥裂缝填充添加剂的使用方法，其特征是：所述的环氧树脂为双酚A环氧树脂。
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