CN108751919A - 一种混凝土用微裂修补材料及其制备方法与应用 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种混凝土用微裂修补材料，属于建筑材料领域密封固化剂技术领域。本发明提供的混凝土用微裂修补材料包括以下重量份数的组分：主剂20～50份，稳定剂0.1～0.4份，分散剂0.5～1.5份，固化剂0.2～0.8份，络合剂0.2～0.8份，消泡剂0.2～0.5份，渗透剂0.3～1份，水50～70份；所述主剂包括硅酸钠或硅酸钾中的一种与硅酸锂按重量比0.25～4：1的混合物。本发明提供的混凝土用微裂修补材料固化效果好，涂刷至混凝土表面后能显著降低混凝土的磨损，封闭微裂缝，阻止水的浸蚀，提高混凝土的耐久性，延长机场跑道的寿命。

Description

一种混凝土用微裂修补材料及其制备方法与应用
技术领域
本发明涉及密封固化剂技术领域，尤其涉及一种混凝土用微裂修补材料及其制备方法与应用。
背景技术
混凝土属于非匀质性物质，多孔结构容易吸收和释放水分，导致了腐蚀介质和冻融对混凝土表面破坏，机场跑道属于特殊混凝土构造物，它的好坏对飞机的运行安全起至关重要的作用。
随着我国科技的发展，航空器愈来愈先进，同时对道面的要求愈发严格，道面不能有掉落的固体状材料，否则吸入航空器动力将会导致严重的损害，甚至出现报废的结果。因此，对无机类混凝土的地面硬化剂提出了更严格的要求。
目前市场上的无机类混凝土地面硬化剂主要有三类产品。第一类是以硅酸盐为主要成分的产品，其可以优先提高混凝土强度和耐磨性，但耐久性差，易于泛碱影响后期固化效果。第二类是以硅溶胶为主要成分的中性产品，其性能与硅酸盐相比无明显提高。第三类是以氟硅酸盐为主要成分的酸性产品，对混凝土结构的耐久性有一定的影响。上述三类无机混凝土地面硬化剂应用于飞机跑道混凝土修补时，存在固化效果不好、耐久性有待提高的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种混凝土用微裂修补材料及其制备方法与应用。本发明提供的修补材料固化效果好，涂刷至混凝土表面后能显著降低混凝土的磨损，封闭微裂缝，阻止水的浸蚀，提高混凝土的耐久性，延长机场跑道的寿命。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种混凝土用微裂修补材料，包括以下重量份数的组分：主剂20～50份，稳定剂0.1～0.4份，分散剂0.5～1.5份，固化剂0.2～0.8份，络合剂0.2～0.8份，消泡剂0.2～0.5份，渗透剂0.3～1.0份，水50～70份；
所述主剂为硅酸钠或硅酸钾中的一种与硅酸锂按重量比0.25～4：1的混合物。
优选地，所述混凝土用微裂修补材料包括以下重量份数的组分：主剂25～45份，稳定剂0.15～0.35份，分散剂0.7～1.2份，固化剂0.3～0.7份，络合剂0.3～0.7份，消泡剂0.25～0.45份，渗透剂0.4～0.8份，水55～65份。
优选地，所述混凝土用微裂修补材料包括以下重量份数的组分：主剂30～40份，稳定剂0.2～0.3份，分散剂0.9～1.1份，固化剂0.4～0.6份，络合剂0.4～0.6份，消泡剂0.3～0.4份，渗透剂0.5～0.7份，水58～62份。
优选地，所述稳定剂包括硼砂。
优选地，所述分散剂包括聚丙烯酸钠。
优选地，所述固化剂包括磷酸硅铝。
优选地，所述络合剂包括三乙醇胺。
优选地，所述消泡剂包括有机硅消泡剂或聚醚消泡剂。
本发明还提供了上述技术方案所述混凝土用微裂修补材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将部分水、稳定剂、分散剂、络合剂、消泡剂和渗透剂混合，得到初混料；
(2)将步骤(1)得到的初混料与主剂混合，得到预混料；
(3)将步骤(2)得到的预混料与固化剂与余量水混合，得到混凝土用微裂修补材料。
本发明还提供了上述技术方案所述混凝土用微裂修补材料在修复飞机跑道中的应用。
本发明提供了一种混凝土用微裂修补材料，包括以下重量份数的组分：主剂20～50份，稳定剂0.1～0.4份，分散剂0.5～1.5份，固化剂0.2～0.8份，络合剂0.2～0.8份，消泡剂0.2～0.5份，渗透剂0.3～1.0份，水50～70份；所述主剂为硅酸钠或硅酸钾中的一种与硅酸锂按重量比0.25～4：1的混合物。本发明的渗透剂具有可降低表面能的特性，其能够渗透到混凝土毛孔和微裂缝的内部，低的表面能能使微裂修补材料中的活性物质顺利地进入混凝土内部与混凝土的钙镁离子反应，提高其修补能力；固化剂与主剂反应形成的溶于水的固结体能够紧缩、密封混凝土毛孔，进而达到防止混凝土出现剥落、散裂的情况；主剂作为混凝土用微裂修补材料的基础原料，能够起到胶凝剂的作用，将其它原料组分胶凝在一起，共同起到混凝土修补目的。将本发明的混凝土用微裂修补材料涂刷至混凝土表面后，能显著降低混凝土的磨损，封闭微裂缝，阻止水的浸蚀，提高混凝土的耐久性，延长机场跑道的寿命。
具体实施方式
本发明提供了一种混凝土用微裂修补材料，包括以下重量份数的组分：主剂20～50份，稳定剂0.1～0.4份，分散剂0.5～1.5份，固化剂0.2～0.8份，络合剂0.2～0.8份，消泡剂0.2～0.5份，渗透剂0.3～1.0份，水50～70份，所述主剂为硅酸钠或硅酸钾中的一种与硅酸锂按重量比0.25～4：1的混合物。
本发明提供的混凝土用微裂修补材料，包括20～50份重量份数的主剂，优选为25～45份，更优选为30～40份。在本发明中，所述主剂为硅酸钠或硅酸钾中的一种与硅酸锂按重量比0.25～4：1的混合物，优选为0.5～3：1，更优选为1～2：1。在本发明中，所述主剂作为混凝土用微裂修补材料的基础原料，其起到胶凝剂的作用，能够将其它原料组成胶凝在一起。
本发明提供的混凝土用微裂修补材料，包括0.1～0.4份重量份数的稳定剂，优选为0.15～0.35份，更优选为0.2～0.3份。在本发明中，所述稳定剂优选包括硼砂。本发明对所述硼砂的来源没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的市售产品即可。在本发明中，所述稳定剂能够有效阻碍混凝土用微裂修补材料的pH变化，起到稳定体系的作用。
本发明提供的混凝土用微裂修补材料，包括0.5～1.5份重量份数的分散剂，优选为0.7～1.2份，更优选为0.9～1.1份。在本发明中，所述分散剂优选包括聚丙烯酸钠。在本发明中，所述聚丙烯酸钠的相对分子质量优选为1000～10000，更优选为3000～8000，最优选为5000～6000。本发明对所述分散剂的来源没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的市售产品即可。在本发明中，所述分散剂能够确保混凝土用微裂修补材料体系温度变化稳定，具有固定金属离子的作用；同时，能阻止金属离子对混凝土用微裂修补材料的消极作用，能使微裂修补材料分散渗透至混凝土有机网络体系中。
本发明提供的混凝土用微裂修补材料，包括0.2～0.8份重量份数的固化剂，优选为0.3～0.7份，更优选为0.4～0.6份。在本发明中，所述固化剂优选包括磷酸硅铝。本发明对所述固化剂的来源没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的固化剂即可。在本发明中，所述固化剂能与主剂反应生成溶于水的固结体；溶于水的固结体能够紧缩混凝土毛孔，有效抑制外界污染物进入混凝土，抑制化学物质的侵蚀；同时，溶于水的固结体能够密封混凝土，增强混凝土密度，增强高人流、高交通流量地面的耐磨性及抗冲击性；另外，溶于水的固结体还能与混凝土中的化学物质发生反应，在混凝土毛孔中形成一种凝胶体，强化、密封松软起尘的混凝土，使其更密实，防止混凝土出现剥落、散裂。
本发明提供的混凝土用微裂修补材料，包括0.2～0.8份重量份数的络合剂，优选为0.3～0.7份，更优选为0.4～0.6份。在本发明中，所述络合剂优选包括三乙醇胺。本发明对所述络合剂的来源没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的市售产品即可。在本发明中，所述络合剂能与微裂修补材料中的金属离子络合一种螯合物，并形成稳定络合物，将微裂修补材料中的特定金属离子“掩蔽”，起到稳定体系的作用。
本发明提供的混凝土用微裂修补材料，包括0.2～0.5份重量份数的消泡剂，优选为0.25～0.45份，更优选为0.3～0.4份。在本发明中，所述消泡剂优选包括有机硅消泡剂或聚醚消泡剂。本发明对消泡剂的来源没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的市售产品即可，具体的，如道康宁8014、陶氏3010。在本发明中，所述消泡剂能够抑制泡沫产生或消除已产生的泡沫。
本发明提供的混凝土用微裂修补材料，包括0.3～1.0份重量份数的渗透剂，优选为0.4～0.8份，更优选为0.5～0.7份。在本发明中，所述渗透剂优选包括有机硅非离子表面活性剂或有机氟类阴离子表面活性剂。本发明对所述渗透剂的来源没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的市售产品即可，具体的，如聚醚改性有机硅AKN-1070、聚醚改性有机氟F-0037。在本发明中，所述渗透剂因具有可降低表面能的特性，能够渗透到混凝土毛孔和微裂缝的内部，渗透剂渗入混凝土后混凝土毛孔和微裂缝均具有低的表面能，从而使微裂修补材料中的活性物质顺利地进入混凝土内部与混凝土的钙镁离子反应，提高修补能力。
本发明提供的混凝土微裂修补材料具有很好的稳定性及固化性，当其用于修补飞机跑道混凝土时，能够渗入混凝土及微裂中，起到修补作用。
本发明还提供了上述技术方案所述混凝土用微裂修补材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将部分水、稳定剂、分散剂、络合剂、消泡剂和渗透剂混合，得到初混料；
(2)将步骤(1)得到的初混料与主剂混合，得到预混料；
(3)将步骤(2)得到的预混料与固化剂与余量水混合，得到混凝土用微裂修补材料。
本发明将部分水、稳定剂、分散剂、络合剂、消泡剂和渗透剂混合，得到初混料。本发明对混合的方式没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的混合方式即可，具体的，如搅拌。在本发明中，所述搅拌的速率优选为50～200r/min，更优选为80～150r/min，最优选为90～120r/min。在本发明中搅拌的时间优选为15～60min，更优选为20～50min，最优选为30～40min。混合后，本发明优选将混合物进行静置，得到初混料。在本发明中，所述静置的时间优选为50min。
得到初混料后，本发明将初混料与主剂混合，得到预混料。在本发明中，所述初混料优选先与主剂中的硅酸锂混合，然后再与硅酸钠或硅酸钾中的一种混合。本发明对混合的方式没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的混合方式即可，具体的，如搅拌。在本发明中，所述搅拌的速率优选为50～200r/min，更优选为90～160r/min，最优选为100～140r/min。在本发明中搅拌的时间优选为10～60min，更优选为20～50min，最优选为30～40min。混合后，本发明优选将混合物进行静置，得到预混料。在本发明中，所述静置的时间优选为50min。
得到预混料后，本发明将预混料与固化剂和余量水混合，得到混凝土用微裂修补材料。在本发明中，所述固化剂和余量水优选以固化剂水溶液的形式加入到预混料中；所述固化剂水溶液的制备方法优选包括将固化剂与80℃余量水混合，搅拌40min后放入无铁容器中冷却至常温，得到固化剂水溶液。本发明对部分水和余量水的重量比没有特殊的限定，只要余量水能将固化剂溶解，剩下的部分水去制备初混料即可。
本发明对混合的方式没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的混合方式即可，具体的，如搅拌。在本发明中，所述搅拌的速率优选为50～200r/min，更优选为90～170r/min，最优选为130～140r/min。在本发明中，所述搅拌的时间优选为30～60min，更优选为35～55min，最优选为40～50min。
本发明还提供了上述技术方案所述混凝土用微裂修补材料在飞机跑道混凝土中的应用。
在本发明中，所述应用优选包括以下步骤：在混凝土表面涂刷所述混凝土用微裂修补材料至全部润湿，保持湿润状态30min以上。
在本发明中，所述混凝土用微裂修补材料涂刷至混凝土后，在起到修补作用的同时，还显著地提高了混凝土表面的强度。
下面结合实施例对本发明提供的混凝土用微裂修补材料及其制备方法与应用进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
一种混凝土用微裂修补材料，包括以下重量份数的组分：硅酸锂10份，硅酸钾20份，硼砂0.1份，聚丙烯酸钠(相对分子质量为6000)0.5份，水溶性磷酸硅铝0.2份，三乙醇胺0.2份，道康宁80140.2份，聚醚改性有机硅AKN-10700.3份，水50份；
制备方法包括：
(1)将20份水、硼砂、聚丙烯酸钠、三乙醇胺、道康宁8014和聚醚改性有机硅AKN-1070于100r/min搅拌混合20min，静置50min，得到初混料；
(2)将步骤(1)得到的初混料依次与硅酸锂和硅酸钾于100r/min搅拌混合30min，静置50min，得到预混料；
(3)将步骤(2)得到的预混料与磷酸硅铝水溶液于100r/min搅拌混合20min，得到混凝土用微裂修补材料；
所述磷酸硅铝水溶液的制备方法包括将水溶性磷酸硅铝与30份80℃水混合，搅拌40min后放入无铁容器中冷却至常温，得到磷酸硅铝水溶液。
实施例2
一种混凝土用微裂修补材料，包括以下重量份数的组分：硅酸锂20份，硅酸钠20份，硼砂0.2份，聚丙烯酸钠(相对分子质量为5000)1.5份，水溶性磷酸硅铝0.4份，三乙醇胺0.4份，道康宁80140.3份，聚醚改性有机硅AKN-10700.5份，水60份；
制备方法包括：
(1)将30份水、硼砂、聚丙烯酸钠、三乙醇胺、道康宁8014和聚醚改性有机硅AKN-1070于50r/min搅拌混合40min，静置50min，得到初混料；
(2)将步骤(1)得到的初混料依次与硅酸锂和硅酸钠于50r/min搅拌混合40min，静置50min，得到预混料；
(3)将步骤(2)得到的预混料与磷酸硅铝水溶液于50r/min搅拌混合40min，得到混凝土用微裂修补材料；
所述磷酸硅铝水溶液的制备方法包括将水溶性磷酸硅铝与30份80℃水混合，搅拌40min后放入无铁容器中冷却至常温，得到磷酸硅铝水溶液。
实施例3
一种混凝土用微裂修补材料，包括以下重量份数的组分：硅酸锂15份，硅酸钾15份，硼砂0.3份，聚丙烯酸钠(相对分子质量为5000)0.8份，水溶性磷酸硅铝0.6份，三乙醇胺0.6份，陶氏30100.5份，聚醚改性聚醚改性有机氟F-00370.6份，水50份；
制备方法包括：
(1)将20份水、硼砂、聚丙烯酸钠、三乙醇胺、道康宁8014和聚醚改性有机硅AKN-1070于150r/min搅拌混合30min，静置50min，得到初混料；
(2)将步骤(1)得到的初混料依次与硅酸锂和硅酸钠于150r/min搅拌混合30min，静置50min，得到预混料；
(3)将步骤(2)得到的预混料与磷酸硅铝水溶液于150r/min搅拌混合30min，得到混凝土用微裂修补材料；
所述磷酸硅铝水溶液的制备方法包括将水溶性磷酸硅铝与30份80℃水混合，搅拌40min后放入无铁容器中冷却至常温，得到磷酸硅铝水溶液。
实施例4
一种混凝土用微裂修补材料，包括以下重量份数的组分：硅酸锂15份，硅酸钾30份，硼砂0.3份，聚丙烯酸钠(相对分子质量为5000)1.0份，水溶性磷酸硅铝0.5份，三乙醇胺0.4份，陶氏30100.3份，聚醚改性有机氟F-0037，0.9份，水70份；
制备方法包括：
(1)将40份水、硼砂、聚丙烯酸钠、三乙醇胺、陶氏3010和聚醚改性有机氟F-0037于100r/min搅拌混合20min，静置50min，得到初混料；
(2)将步骤(1)得到的初混料依次与硅酸锂和硅酸钾于100r/min搅拌混合30min，静置50min，得到预混料；
(3)将步骤(2)得到的预混料与磷酸硅铝水溶液于100r/min搅拌混合20min，得到混凝土用微裂修补材料；
所述磷酸硅铝水溶液的制备方法包括将水溶性磷酸硅铝与30份80℃热水混合，搅拌40min后放入无铁容器中冷却至常温，得到磷酸硅铝水溶液。
实施例5
将实施例1～4的混凝土用微裂修补材料应用到修补飞机跑道中，包括以下步骤：
在混凝土表面涂刷实施例1～4的混凝土用微裂修补材料，得到修补后混凝土。
采用GB/T50107测定修补后混凝土的抗压抗折强度，并以未修补的混凝土抗拉性能做参考，结果如表1所示。表1中，实施例1、实施例2、实施例3、实施例4和未修补，分别表示：采用实施例1、实施例2、实施例3和实施例4中的混凝土用微裂修补材料修补的混凝土，未修补代表未用任何修补材料修补的混凝土。表1中，C45代表施加45Mpa压力；C40代表施加40Mpa；C35代表施加35Mpa。
表1不同混凝土在不同压强下的抗压抗折强度测试结果
将实施例1得到微裂修补材料涂刷到混凝土表面，得到修补后的混凝土；将修补后的混凝土养护28天，得到混凝土块；将混凝土块在硅渗剂中浸泡0.5h，以不做任何处理的混凝土块作参考。
采用GB/T50107测定混凝土块的综合性能。得到的混凝土块的抗压强度、抗折强度、耐磨度和电通量试验结果如表2所示。
表2混凝土块的力学性能测试结果
编号 抗压强度(MPa) 抗折强度(MPa) 耐磨度 6h通电量(C)
硅渗混凝土块 62 4.95 1.52 1309
空白混凝土块 55.22 4.3 1.12 1576
对硅渗混凝土块和空白混凝土块进行快速冻融试验，结果如表3和表4所示。
表3冻融循环后混凝土块的相对动弹性模量(％)
表4冻融循环后试件的质量变化百分率(％)
从表2～4中可以看出，本发明提供的微裂修补材料能有效提高混凝土的抗压强度，抗折强度，抗磨，抗腐蚀性能及抗冻融能力。
从实施例可以看出，本发明的混凝土用微裂修补材料具有修补混凝土微裂的同时，还提高了混凝土的力学性能。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种混凝土用微裂修补材料，包括以下重量份数的组分：主剂20～50份，稳定剂0.1～0.4份，分散剂0.5～1.5份，固化剂0.2～0.8份，络合剂0.2～0.8份，消泡剂0.2～0.5份，渗透剂0.3～1份，水50～70份；
所述主剂为硅酸钠或硅酸钾中的一种与硅酸锂按重量比0.25～4：1的混合物。
2.根据权利要求1所述的混凝土用微裂修补材料，其特征在于，包括以下重量份数的组分：主剂25～45份，稳定剂0.15～0.35份，分散剂0.7～1.2份，固化剂0.3～0.7份，络合剂0.3～0.7份，消泡剂0.25～0.45份，渗透剂0.4～0.8份，水55～65份。
3.根据权利要求2所述的混凝土用微裂修补材料，其特征在于，包括以下重量份数的组分：主剂30～40份，稳定剂0.2～0.3份，分散剂0.9～1.1份，固化剂0.4～0.6份，络合剂0.4～0.6份，消泡剂0.3～0.4份，渗透剂0.5～0.7份，水58～62份。
4.根据权利要求1所述的混凝土用微裂修补材料，其特征在于，所述稳定剂包括硼砂。
5.根据权利要求1所述的混凝土用微裂修补材料，其特征在于，所述分散剂包括聚丙烯酸钠。
6.根据权利要求1所述的混凝土用微裂修补材料，其特征在于，所述固化剂包括磷酸硅铝。
7.根据权利要求1所述的混凝土用微裂修补材料，其特征在于，所述络合剂包括三乙醇胺。
8.根据权利要求1所述的混凝土用微裂修补材料，其特征在于，所述消泡剂包括有机硅消泡剂或聚醚消泡剂。
9.权利要求1～8任一项所述混凝土用微裂修补材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将部分水、稳定剂、分散剂、络合剂、消泡剂和渗透剂混合，得到初混料；
(2)将步骤(1)得到的初混料与主剂混合，得到预混料；
(3)将步骤(2)得到的预混料与固化剂和余量水混合，得到混凝土用微裂修补材料。
10.权利要求1～8任一项所述混凝土用微裂修补材料或权利要求9所述制备方法制得的混凝土用微裂修补材料在修补飞机跑道中的应用。
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