CN106146040A - 一种硅质混凝土防护剂 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种硅质混凝土防护剂，由以下质量百分比的组分组成：异辛基三乙氧基硅烷5％‑15％，硅氧烷5％‑15％，有机溶剂(甲苯/汽油)0‑90％，水0‑80％。本发明的硅烷混凝土防护剂，由于烷基官能团的表面张力较低，使它在多孔矿物基材上形成的硅树脂网络能分布到毛细孔壁，而不会封闭通道，在赋予矿物基材憎水性的同时保持优良的透气性。
Description
技术领域
本发明涉及建筑材料领域，具体涉及一种硅质混凝土防护剂。
背景技术
混凝土以其优越的性能，已经成为现代建筑材料的主力军，被广泛地用于现代工业和民用建筑、海港工程、道路、隧道、以及桥梁等工程建筑。随着混凝土在不同环境地区的应用，如盐碱环境，温差巨大地区，沿海地区等，混凝土结构的耐久性、安全性和使用年限受到严峻的挑战。据美国联邦高速公路管理局(FHWA)的统计结果，美国近60万座桥梁中50％以上出现钢筋腐蚀病害，每年需750亿美元的维修费，占年总建造费的1.25％；英国每年维修因腐蚀破坏钢筋混凝土结构的费用达5.5亿英镑，占年总建筑投资的1.1％；中国40万座桥梁中有1万多座受到损害,其中4千座已成危桥。如果维修这些桥梁，每年的维修费高达40亿，但目前每年只有10亿元的费用可用。
硅烷等有机硅浸渍剂作为混凝土保护剂，可有效的阻止混凝土与水分及有害物质接触，有效的延长了混凝土结构耐久性的同时，节约了高昂的维修养护费用。此外，使用了硅质防护剂的混凝土结构还具有自清洁、可重复施工(无需敲除)的特点。因此，以硅烷为主要原料的混凝土防护剂需量巨大，可带来可观的效益。
发明内容
本发明的目的在于提供一种硅质混凝土防护剂，通过硅烷在混凝土无机矿物表面和毛细孔内壁形成憎水的硅树脂网络，使基材的表面张力发生变化，阻止毛细孔对水的吸收，达到防水防腐蚀，提高混凝土耐久性的目的，从而提高混凝土的使用年限。
本发明的技术方案是：
一种硅质混凝土防护剂，由以下质量百分比的组分组成：
异辛基三乙氧基硅烷5％-15％，
硅氧烷5％-15％，
有机溶剂(甲苯/汽油)0-90％，
水0-80％。
一个优选的方案是，由以下质量百分比的组分组成：
异辛基三乙氧基硅烷10％，
硅氧烷10％，
水80％。
另一个优选的方案是，由以下质量百分比的组分组成：
异辛基三乙氧基硅烷9％，
硅氧烷9％，
有机溶剂(甲苯)82％。
再一个优选的方案是，由以下质量百分比的组分组成：
异辛基三乙氧基硅烷9％，
硅氧烷9％，
有机溶剂(汽油)82％。
按上述比例将原料混合均匀即得本发明的硅质混凝土防护剂。
本发明的硅烷混凝土防护剂的保护作用是通过硅烷在混凝土无机矿物表面和毛细孔内壁形成憎水的硅树脂网络，使基材的表面张力发生变化，阻止毛细孔对水的吸收，达到防水防腐蚀，提高混凝土耐久性的目的。硅烷能牢固地与混凝土基材结合，对无机矿物基材提供持久地保护。在有机硅形成的硅树脂保护层中，有机硅聚合物以Si-O键结构为主链，该键的离解能高达443.5kJ/mol。这一结构决定了有机硅形成的硅树脂网络具有很好的耐热、抗氧化、耐辐射性能。人们非常关注混凝土中硅树脂网络本身的耐久性，硅树脂本身也是通过Si-O键与矿物基材交联，而高键能的Si-O键则保证了硅树脂在混凝土中可以永久存在，这保证了硅烷对于混凝土保护长期有效。
本发明的硅烷混凝土防护剂，由于烷基官能团的表面张力较低，使它在多孔矿物基材上形成的硅树脂网络能分布到毛细孔壁，而不会封闭通道，在赋予矿物基材憎水性的同时保持优良的透气性。
具体实施方式
下面给出本发明较佳实施例，以详细说明本发明的技术方案。
实施例1：
本实施例的硅质混凝土防护剂，由以下质量百分比的组分组成：
异辛基三乙氧基硅烷10％，
硅氧烷10％，
水80％。
实施例2
本实施例的硅质混凝土防护剂，由以下质量百分比的组分组成：
异辛基三乙氧基硅烷9％，
硅氧烷9％，
甲苯82％。
实施例3
本实施例的硅质混凝土防护剂，由以下质量百分比的组分组成：
异辛基三乙氧基硅烷9％，
硅氧烷9％，
汽油80％。
常见的混凝土遭受破坏形式有：海水侵蚀、除冰盐腐蚀、冻融循环、碳化以及霉菌滋生，这几种破坏形式分别可能导致钢筋锈蚀、混凝土劣化损失、粉化以及苔藓或微生物的滋生，从而最终影响钢筋混凝土结构的稳固和美观。而导致混凝土遭受破坏，液态水都起到了推波助澜的作用，液态水几乎都直接参与了上述破坏形式的化学反应，或者为混凝土腐蚀提供了通道和载体。如果能够有效地隔离水的入侵，混凝土能够更加持久耐用。
混凝土防护剂应具有优异的憎水性能，能有效解决混凝土由水所导致的各种腐蚀破坏，吸水率必须≤7.5％。
混凝土表面用硅质防护剂在多孔矿物基材上形成的硅树脂网络能分布到毛细孔壁，其渗透深度决定了防护剂的保护寿命及防护性能好坏。纳米级的防护剂与混凝土毛细孔相比，其分子大小显得微不足道，可以实现较大的渗透深度。渗透深度须≥2mm。
因此，混凝土使用混凝土防护剂后的吸水率和渗透深度是混凝土保护剂的最重要性能参数。
将上述实施例1-3制备的硅质混凝土防护剂用于混凝土表面以测试其性能(测试条件如时间、温度等是否有要求)。
混凝土拌制按照GB 8076进行，混凝土试件尺寸为100mm×100mm×100mm，成型1d拆模，在标准养护环境下养护21d，转入干养室环境下继续养护至28d。
将养护好的混凝土试块按厂家规定进行涂刷处理，处理完毕后在标准试验室环境下放置7d，作为受检混凝土试块。
吸水率比
分别取基准混凝土试块和受检混凝土试块各3个放于(50±2)℃的干燥箱中静置3d。
放置至标准试验室环境后，测试受检混凝土试块的质量m1(基准混凝土试块m2)，然后将试块浸入去离子水中，并保持试样顶部在水面以下至少2cm。试块在浸泡(24.0±0.1)h后取出，用润湿布擦干表面，并测试受检混凝土试块质量m3(基准混凝土试块m4)。
渗透深度
将受检混凝土试块劈成两半，试块劈开面浸入水中(2-3)min，观测试件憎水区域，并测试渗透深度。每个块沿憎水区域界限均匀测试10个点，取平均值作为该试块的渗透深度。受检样品的渗透深度取3块试块渗透深度的平均值，试验结果精确到0.1mm。
测试结果如表1：
表1
| 吸水率 | 渗透深度 | |
| 实施例1 | 5.8％ | 2.6mm |
| 实施例2 | 5.3％ | 3.2mm |
| 实施例3 | 5.5％ | 3.0mm |
本发明制备的混凝土表面用硅质防护剂的原材料成本24元/kg,制造费用0.8元/kg，目前市场销售价在33～49.5元/kg，因此经济效益非常可观。随着人们对混凝土耐久性问题认识的不断深入，硅烷混凝土防护剂以其经济性、耐久性、透气性、施工方便等优点，势必越来越多的用于混凝土工程的保护，如桥梁、公路、码头、海工工程、铁路轨枕和民用建筑。选择优异的混凝土防护剂产品对混凝土进行耐久保护，可防止混凝土由水造成的劣化和腐蚀的发生，延长混凝土的使用年限提升耐久性，本发明的混凝土防护剂为混凝土耐久保护提供解决方案。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前 提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。
Claims (4)
1.一种硅质混凝土防护剂，其特征在于，由以下质量百分比的组分组成：
异辛基三乙氧基硅烷 5％-15％，
硅氧烷 5％-15％，
有机溶剂(甲苯/汽油) 0-90％，
水 0-80％。
2.根据权利要求1所述的硅质混凝土防护剂，其特征在于，由以下质量百分比的组分组成：
异辛基三乙氧基硅烷 10％，
硅氧烷 10％，
水 80％。
3.根据权利要求1所述的硅质混凝土防护剂，其特征在于，由以下质量百分比的组分组成：
异辛基三乙氧基硅烷 9％，
硅氧烷 9％，
有机溶剂(甲苯) 82％。
4.根据权利要求1所述的硅质混凝土防护剂，其特征在于，由以下质量百分比的组分组成：
异辛基三乙氧基硅烷 9％，
硅氧烷 9％，
有机溶剂(汽油) 82％。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20161123 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |