CN109694212A - 抗裂防水混凝土外加剂的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种抗裂防水混凝土外加剂，它包括以下重量份数的原料:大理石粉 40～50份；花岗岩粉 10～20份；复合活化剂0.6～0.8份；早强剂 4～6份；减水剂 1～3份；助剂 6～8份；缓凝剂 1～3份；阻燃混合物3～5份；改性纳米碳酸钙 12～14份。本发明抗裂防水混凝土外加剂具有低碱度，耐酸碱，早强快硬，后期强度持续增长，利于提高钢筋混凝土的安全性和耐久性，适用于港口、海塘、海岸防护、跨海大桥、海上加油站等海上工程建设。

Description

抗裂防水混凝土外加剂的制备方法

技术领域

本发明涉及建筑材料技术领域，具体是一种抗裂防水混凝土外加剂的制备方法。

背景技术

混凝土的裂纹、腐蚀和钢筋锈蚀影响构筑物的耐久性和安全性已成为世界性的一大灾害，世界范围的大量研究与实践表明，在影响混凝土耐久性的诸多因素中，冻融循环、硫酸盐侵蚀、碱料反应、氯离子渗透、碳化与钢锈蚀等被认为是导致水泥混凝土劣化破坏的几种主要的因素，也是近年来国际水泥混凝土材料科学较为活跃的研究领域。我国的地理地质相当复杂，除沿海地区的海工混凝土工程外，内地地下水中酸、碱、盐对混凝土的侵蚀破坏相当普遍；特别是西部地区的山体中多煤层，地下水中硫酸根离子含量较高；已建成的南昆铁路、内昆铁路、水柏铁路、广(安)渝高速公路、在建的渝怀铁路、渝高速公路以及被视为我国四大世纪工程的青藏铁路、南水北调、四电东输、四气东输工程等的地下或地面混凝土都遇到了上述复杂的地质情况。

处在恶劣海洋与化冰盐环境中，Cl-在不密实的混凝土中渗透引起钢筋锈蚀大幅度降低了混凝土结构使用寿命。在化工、冶金、医药等行业，由于设备、建筑物、构筑物接触各种强腐蚀介质，其腐蚀的危害越来越大。许多新建工程如跨海大桥、核电工程等将耐久性目标定在75～120年。这对钢筋混凝土提出了更高的耐久性要求。几乎所有的钢筋混凝土都会受到锈蚀作用的影响，其中较为特殊的是海港码头、桥梁面板、地下室、隧道、建筑物的地基：停车场、混凝土杆、管道、水池等。

为满足诸多工程的钢筋混凝土防水抗裂要求，研究一种高性能的混凝土抗渗、耐腐蚀新型材料添加剂成为现阶段需要解决的问题。

发明内容

本发明公开了一种抗裂防水混凝土外加剂，具有低碱度，耐酸碱，早强快硬，后期强度持续增长，利于提高钢筋混凝土的安全性和耐久性，适用于港口、海塘、海岸防护、跨海大桥、海上加油站等海上工程建设。

本发明通过下述技术方案实现：

一种抗裂防水混凝土外加剂，它包括以下重量份数的原料:

大理石粉 40～50份；

花岗岩粉 10～20份；

复合活化剂0.6～0.8份；

早强剂 4～6份；

减水剂 1～3份；

助剂 6～8份；

缓凝剂 1～3份；

阻燃混合物3～5份；

改性纳米碳酸钙 12～14份。

所述复合活化剂是将铝酸钙、硫酸钠、硫酸亚铁与萘磺酸钠甲醛缩合物混合，加入催化剂三异丙醇胺和硫酸钙经过球磨罐或研钵磨细配制而成；其中各组分的重量份数为：铝酸钙25-30份、硫酸钠17-20份、硫酸亚铁10-15份、萘磺酸钠甲醛缩合物0.5-1份、三异丙醇胺1.8-2.0份、硫酸钙2-4份。

所述早强剂是按照木质素、复合碱、CaO重量比为1:1:1，经配料、均化和粉磨的工艺过程，制备而成。

所述减水剂是在固含量 40% 的液体聚羧酸减水剂中,在温度为 45 度的条件下,掺入体积百分比为1%的纳米钙、1%纳米铝 和1%纳米硅作为改性剂,搅拌 30 分钟后,将其烘干后低温粉碎得到减水剂。

所述助剂由下述重量份数的原料制备而成：30-40份的三乙醇胺棕榈酸酯、25-30份的糖蜜酒精废液干粉、35-40份的硫氰酸钠和80-90份的水。

所述助剂的制备方法为：按摩尔比称取三乙醇胺与棕榈酸，混合均匀后放入浓硫酸中在加热的条件下进行酯化反应，得到三乙醇胺棕榈酸酯，再将棕榈酸三乙醇胺酯、糖蜜酒精废液干粉和水按比例均匀混合后在加入硫氰酸钠，再次混合均匀得到助剂。

所述缓凝剂为羟基羧酸盐。

所述阻燃混合物为甲基膦酸二甲酯和微胶囊化红磷的混合物，两者的重量比例为2:3。

所述改性纳米碳酸钙的制备方法为：将纳米碳酸钙粉末于115～120℃ 脱水干燥，再加入到高速混合机中，搅拌并升温，100℃停止加热，加入纳米碳酸钙质量2.0%的螯合型钛酸酯偶联剂 KR- 201，在90℃改性10min；再分别加入纳米碳酸钙质量2.0%的硬脂酸、0.5%的椰子油及1%的工业白油，在90℃下再分别改性10～15 min，停机，出料，得到改性纳米碳酸钙。

所述抗裂防水混凝土外加剂，其制备方法包括以下步骤：

(1)在搅拌器中按重量份数加入大理石粉、花岗石粉和复合活化剂，启动搅拌，转速为1000-1200转/分，搅拌时间5-10min；

(2) 将步骤（1）搅拌后的物料置于球磨罐内，再按重量份数加入早强剂、助剂、阻燃混合物和改性纳米碳酸钙，向球磨罐的内部喷射雾化水，使磨粉过程的温度控制在90～120℃，球磨罐内压力为0-1Pa，磨至比表面积500-600㎡/kg；

(3) 将步骤（3）粉磨好的物料按重量份数加入减水剂和缓凝剂，再将混合物料送到混合磨机中充分混合，经过均化处理后制得抗裂防水混凝土外加剂。

本发明抗裂防水混凝土外加剂的使用方法为：使用时按水泥量的6%-12%进行搅拌混合后即可。

中国石材行业产值巨大，中小企业众多，然而在对石材加工时，每年产生约40万吨废石粉和石料，这些废石粉和石料的运送及堆存对当地的环境产生了较大的污染，并带来了严重的存放问题，并可能制约地方工业的进一步发展，石粉大都通过污水排放，边角废料大部分也作填方或倒在路边，溪沟，严重污染了土地和水源。遇到晴天大风的日子，粉尘四处飞扬，污染更严重。石材切割加工过程中产生的大量锯泥，不仅没有任何用处，还带来诸多环境问题——排进河里，会严重污染水质；堆放着干燥后容易随风起尘，造成空气和植被污染；填埋处理，又会占用大量的耕地，并造成新的安全隐患。因而，根本的出路是对石粉、石渣进行综合利用，将它们用作新型建筑材料或其他工业产品的原材料，变废为宝，开发新产品。这样，即可根治当地污染，又可获得经济收益，还可以提供新的就业机会，使当地工业走上可持续发展的道路。大理石主要由方解石、石灰石、蛇纹石和白云石组成，其主要成分以碳酸钙为主，约占50%以上。其他还有碳酸镁、氧化钙、氧化锰及二氧化硅等。花岗石以石英、长石和云母为主要成分。其中长石含量为40%~60%，石英含量为20%~40%。在混凝土中掺加大理石粉和花岗石粉代替部分水泥或细骨料，不仅能降低成本，而且能提高混凝土的和易性、提高不透水、气性、抗硫酸盐性能和耐化学侵蚀性能、降低水化热、改善混凝土的耐高温性能、减轻颗粒分离和析水现象、减少混凝土的收缩和开裂以及抑制杂散电流对混凝土中钢筋的腐蚀。

本发明的优点是：

1、本发明抗裂防水混凝土外加剂具有低碱度，耐酸碱，早强快硬，后期强度持续增长，利于提高钢筋混凝土的安全性和耐久性，适用于港口、海塘、海岸防护、跨海大桥、海上加油站等海上工程建设；

2、本发明抗裂防水混凝土外加剂能大幅度提高抗氯离子渗透能力，使混凝土在氯盐污染环境中有良好的护筋性能；

3、缓凝剂能使新拌混凝土的泌水率小，浆体的粘稠性高，浆体对骨料的包裹和承托的作用强，大大减少粗骨料下沉现象的发生，使新拌混凝土在施工过程保持良好的匀质性，硬化后力学性能均衡；

4、本申请的减水剂经过纳米材料改性后,其储存稳定性提高，吸湿性降低，有利于在潮湿的环境下储存，能够适应施工现场的储存条件，该产品水溶性良好，减水率高；

5、加入经螯合型钛酸酯偶联剂、硬脂酸、椰子油和工业白油改性后的纳米碳酸钙，消除了纳米碳酸钙自身的凝聚，粒径变小，分布较均，有助于纳米碳酸钙在高聚物中的均匀分散，改性后的纳米碳酸钙进一步提高了产品的力学性能，并且，经过发明人研究发现，改性后的纳米碳酸钙疏水亲油，因此将改性纳米碳酸钙添加到本发明的抗裂防水混凝土外加剂中具有较好的相容性和分散性；

6、本申请的复合活化剂是将铝酸钙、硫酸钠、硫酸亚铁与萘磺酸钠甲醛缩合物混合，加入催化剂三异丙醇胺和硫酸钙经过球磨罐或研钵磨细配制而成，由于其掺量低，不影响水泥各种性能规定值，可提高粉磨效率，混凝土强度，还可提高混凝土浆体的密实性，渗透性，使砂浆流动性好，粘结性强、不易收缩、不易产生裂缝；

7、本发明抗裂防水混凝土外加剂与水泥相溶性好有利于商品混凝土搅拌和现场使用。

具体实施方式

为了使本发明的技术方案和优点更加清楚，下面结合本发明的实施案例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。

实施例1：

一种抗裂防水混凝土外加剂，它包括以下重量份数的原料:

大理石粉 40份；

花岗岩粉 10份；

复合活化剂0.6份；

早强剂 4份；

减水剂 1份；

助剂 6份；

缓凝剂 1份；

阻燃混合物3份；

改性纳米碳酸钙 12份。

所述复合活化剂是将铝酸钙、硫酸钠、硫酸亚铁与萘磺酸钠甲醛缩合物混合，加入催化剂三异丙醇胺和硫酸钙经过球磨罐或研钵磨细配制而成；其中各组分的重量份数为：铝酸钙25-30份、硫酸钠17-20份、硫酸亚铁10-15份、萘磺酸钠甲醛缩合物0.5-1份、三异丙醇胺1.8-2.0份、硫酸钙2-4份。

所述早强剂是按照木质素、复合碱、CaO重量比为1:1:1，经配料、均化和粉磨的工艺过程，制备而成。

所述减水剂是在固含量 40% 的液体聚羧酸减水剂中,在温度为 45 度的条件下,掺入体积百分比为1%的纳米钙、1%纳米铝 和1%纳米硅作为改性剂,搅拌 30 分钟后,将其烘干后低温粉碎得到减水剂。

所述助剂由下述重量份数的原料制备而成：30-40份的三乙醇胺棕榈酸酯、25-30份的糖蜜酒精废液干粉、35-40份的硫氰酸钠和80-90份的水。

所述助剂的制备方法为：按摩尔比称取三乙醇胺与棕榈酸，混合均匀后放入浓硫酸中在加热的条件下进行酯化反应，得到三乙醇胺棕榈酸酯，再将棕榈酸三乙醇胺酯、糖蜜酒精废液干粉和水按比例均匀混合后在加入硫氰酸钠，再次混合均匀得到助剂。

所述缓凝剂为羟基羧酸盐。

所述阻燃混合物为甲基膦酸二甲酯和微胶囊化红磷的混合物，两者的重量比例为2:3。

所述改性纳米碳酸钙的制备方法为：将纳米碳酸钙粉末于115～120℃ 脱水干燥，再加入到高速混合机中，搅拌并升温，100℃停止加热，加入纳米碳酸钙质量2.0%的螯合型钛酸酯偶联剂 KR- 201，在90℃改性10min；再分别加入纳米碳酸钙质量2.0%的硬脂酸、0.5%的椰子油及1%的工业白油，在90℃下再分别改性10～15 min，停机，出料，得到改性纳米碳酸钙。

所述抗裂防水混凝土外加剂，其制备方法包括以下步骤：

(1)在搅拌器中按重量份数加入大理石粉、花岗石粉和复合活化剂，启动搅拌，转速为1000-1200转/分，搅拌时间5-10min；

(2) 将步骤（1）搅拌后的物料置于球磨罐内，再按重量份数加入早强剂、助剂、阻燃混合物和改性纳米碳酸钙，向球磨罐的内部喷射雾化水，使磨粉过程的温度控制在90～120℃，球磨罐内压力为0-1Pa，磨至比表面积500-600㎡/kg；

(3) 将步骤（3）粉磨好的物料按重量份数加入减水剂和缓凝剂，再将混合物料送到混合磨机中充分混合，经过均化处理后制得抗裂防水混凝土外加剂。

本发明抗裂防水混凝土外加剂的使用方法为：使用时按水泥量的6%进行搅拌混合后即可。

实施例2

一种抗裂防水混凝土外加剂，它包括以下重量份数的原料:

大理石粉 45份；

花岗岩粉 15份；

复合活化剂0.7份；

早强剂5份；

减水剂 2份；

助剂 7份；

缓凝剂 2份；

阻燃混合物4份；

改性纳米碳酸钙 13份。

所述复合活化剂是将铝酸钙、硫酸钠、硫酸亚铁与萘磺酸钠甲醛缩合物混合，加入催化剂三异丙醇胺和硫酸钙经过球磨罐或研钵磨细配制而成；其中各组分的重量份数为：铝酸钙25-30份、硫酸钠17-20份、硫酸亚铁10-15份、萘磺酸钠甲醛缩合物0.5-1份、三异丙醇胺1.8-2.0份、硫酸钙2-4份。

所述早强剂是按照木质素、复合碱、CaO重量比为1:1:1，经配料、均化和粉磨的工艺过程，制备而成。

所述减水剂是在固含量 40% 的液体聚羧酸减水剂中,在温度为 45 度的条件下,掺入体积百分比为1%的纳米钙、1%纳米铝 和1%纳米硅作为改性剂,搅拌 30 分钟后,将其烘干后低温粉碎得到减水剂。

所述助剂由下述重量份数的原料制备而成：30-40份的三乙醇胺棕榈酸酯、25-30份的糖蜜酒精废液干粉、35-40份的硫氰酸钠和80-90份的水。

所述助剂的制备方法为：按摩尔比称取三乙醇胺与棕榈酸，混合均匀后放入浓硫酸中在加热的条件下进行酯化反应，得到三乙醇胺棕榈酸酯，再将棕榈酸三乙醇胺酯、糖蜜酒精废液干粉和水按比例均匀混合后在加入硫氰酸钠，再次混合均匀得到助剂。

所述缓凝剂为羟基羧酸盐。

所述阻燃混合物为甲基膦酸二甲酯和微胶囊化红磷的混合物，两者的重量比例为2:3。

所述改性纳米碳酸钙的制备方法为：将纳米碳酸钙粉末于115～120℃ 脱水干燥，再加入到高速混合机中，搅拌并升温，100℃停止加热，加入纳米碳酸钙质量2.0%的螯合型钛酸酯偶联剂 KR- 201，在90℃改性10min；再分别加入纳米碳酸钙质量2.0%的硬脂酸、0.5%的椰子油及1%的工业白油，在90℃下再分别改性10～15 min，停机，出料，得到改性纳米碳酸钙。

所述抗裂防水混凝土外加剂，其制备方法包括以下步骤：

(1)在搅拌器中按重量份数加入大理石粉、花岗石粉和复合活化剂，启动搅拌，转速为1000-1200转/分，搅拌时间5-10min；

(2) 将步骤（1）搅拌后的物料置于球磨罐内，再按重量份数加入早强剂、助剂、阻燃混合物和改性纳米碳酸钙，向球磨罐的内部喷射雾化水，使磨粉过程的温度控制在90～120℃，球磨罐内压力为0-1Pa，磨至比表面积500-600㎡/kg；

(3) 将步骤（3）粉磨好的物料按重量份数加入减水剂和缓凝剂，再将混合物料送到混合磨机中充分混合，经过均化处理后制得抗裂防水混凝土外加剂。

本发明抗裂防水混凝土外加剂的使用方法为：使用时按水泥量的9%进行搅拌混合后即可。

实施例3

一种抗裂防水混凝土外加剂，它包括以下重量份数的原料:

大理石粉 50份；

花岗岩粉 20份；

复合活化剂0.8份；

早强剂6份；

减水剂 3份；

助剂 8份；

缓凝剂 3份；

阻燃混合物5份；

改性纳米碳酸钙14份。

所述复合活化剂是将铝酸钙、硫酸钠、硫酸亚铁与萘磺酸钠甲醛缩合物混合，加入催化剂三异丙醇胺和硫酸钙经过球磨罐或研钵磨细配制而成；其中各组分的重量份数为：铝酸钙25-30份、硫酸钠17-20份、硫酸亚铁10-15份、萘磺酸钠甲醛缩合物0.5-1份、三异丙醇胺1.8-2.0份、硫酸钙2-4份。

所述早强剂是按照木质素、复合碱、CaO重量比为1:1:1，经配料、均化和粉磨的工艺过程，制备而成。

所述减水剂是在固含量 40% 的液体聚羧酸减水剂中,在温度为 45 度的条件下,掺入体积百分比为1%的纳米钙、1%纳米铝 和1%纳米硅作为改性剂,搅拌 30 分钟后,将其烘干后低温粉碎得到减水剂。

所述助剂由下述重量份数的原料制备而成：30-40份的三乙醇胺棕榈酸酯、25-30份的糖蜜酒精废液干粉、35-40份的硫氰酸钠和80-90份的水。

所述助剂的制备方法为：按摩尔比称取三乙醇胺与棕榈酸，混合均匀后放入浓硫酸中在加热的条件下进行酯化反应，得到三乙醇胺棕榈酸酯，再将棕榈酸三乙醇胺酯、糖蜜酒精废液干粉和水按比例均匀混合后在加入硫氰酸钠，再次混合均匀得到助剂。

所述缓凝剂为羟基羧酸盐。

所述阻燃混合物为甲基膦酸二甲酯和微胶囊化红磷的混合物，两者的重量比例为2:3。

所述改性纳米碳酸钙的制备方法为：将纳米碳酸钙粉末于115～120℃ 脱水干燥，再加入到高速混合机中，搅拌并升温，100℃停止加热，加入纳米碳酸钙质量2.0%的螯合型钛酸酯偶联剂 KR- 201，在90℃改性10min；再分别加入纳米碳酸钙质量2.0%的硬脂酸、0.5%的椰子油及1%的工业白油，在90℃下再分别改性10～15 min，停机，出料，得到改性纳米碳酸钙。

所述抗裂防水混凝土外加剂，其制备方法包括以下步骤：

(1)在搅拌器中按重量份数加入大理石粉、花岗石粉和复合活化剂，启动搅拌，转速为1000-1200转/分，搅拌时间5-10min；

(2) 将步骤（1）搅拌后的物料置于球磨罐内，再按重量份数加入早强剂、助剂、阻燃混合物和改性纳米碳酸钙，向球磨罐的内部喷射雾化水，使磨粉过程的温度控制在90～120℃，球磨罐内压力为0-1Pa，磨至比表面积500-600㎡/kg；

(3) 将步骤（3）粉磨好的物料按重量份数加入减水剂和缓凝剂，再将混合物料送到混合磨机中充分混合，经过均化处理后制得抗裂防水混凝土外加剂。

本发明抗裂防水混凝土外加剂的使用方法为：使用时按水泥量的12%进行搅拌混合后即可。

采用本发明实施例1-3制备得到的抗裂防水混凝土外加剂掺入水泥使用时按水泥量的进行搅拌混合后（掺入量按实施例添加），进行检测，得到本发明的主要技术指标：

上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不限于上述实例，本技术领域的普通技术人员，在本发明的实质范围内，作出的变化、改型、添加或替换，都应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种抗裂防水混凝土外加剂，其特征在于，它包括以下重量份数的原料:

大理石粉 40～50份；

花岗岩粉 10～20份；

复合活化剂0.6～0.8份；

早强剂 4～6份；

减水剂 1～3份；

助剂 6～8份；

缓凝剂 1～3份；

阻燃混合物3～5份；

改性纳米碳酸钙 12～14份。

2.根据权利要求1所述抗裂防水混凝土外加剂，其特征在于：所述复合活化剂是将铝酸钙、硫酸钠、硫酸亚铁与萘磺酸钠甲醛缩合物混合，加入催化剂三异丙醇胺和硫酸钙经过球磨罐或研钵磨细配制而成；其中各组分的重量份数为：铝酸钙25-30份、硫酸钠17-20份、硫酸亚铁10-15份、萘磺酸钠甲醛缩合物0.5-1份、三异丙醇胺1.8-2.0份、硫酸钙2-4份。

3.根据权利要求1所述抗裂防水混凝土外加剂，其特征在于：所述早强剂是按照木质素、复合碱、CaO重量比为1:1:1，经配料、均化和粉磨的工艺过程，制备而成。

4.根据权利要求1所述抗裂防水混凝土外加剂，其特征在于：所述减水剂是在固含量40% 的液体聚羧酸减水剂中,在温度为 45 度的条件下,掺入体积百分比为1%的纳米钙、1%纳米铝 和1%纳米硅作为改性剂,搅拌 30 分钟后,将其烘干后低温粉碎得到减水剂。

5.根据权利要求1所述抗裂防水混凝土外加剂，其特征在于：所述助剂由下述重量份数的原料制备而成：30-40份的三乙醇胺棕榈酸酯、25-30份的糖蜜酒精废液干粉、35-40份的硫氰酸钠和80-90份的水。

6.根据权利要求4所述抗裂防水混凝土外加剂，其特征在于：所述助剂的制备方法为：按摩尔比称取三乙醇胺与棕榈酸，混合均匀后放入浓硫酸中在加热的条件下进行酯化反应，得到三乙醇胺棕榈酸酯，再将棕榈酸三乙醇胺酯、糖蜜酒精废液干粉和水按比例均匀混合后在加入硫氰酸钠，再次混合均匀得到助剂。

7.根据权利要求1所述抗裂防水混凝土外加剂，其特征在于：所述缓凝剂为羟基羧酸盐。

8.根据权利要求1所述抗裂防水混凝土外加剂，其特征在于：所述阻燃混合物为甲基膦酸二甲酯和微胶囊化红磷的混合物，两者的重量比例为2:3。

9.根据权利要求1所述抗裂防水混凝土外加剂，其特征在于：所述改性纳米碳酸钙的制备方法为：将纳米碳酸钙粉末于115～120℃ 脱水干燥 ，再加入到高速混合机中，搅拌并升温，100℃停止加热，加入纳米碳酸钙质量2.0%的螯合型钛酸酯偶联剂 KR- 201，在90℃改性10min；再分别加入纳米碳酸钙质量2.0%的硬脂酸、0.5%的椰子油及1%的工业白油，在90℃下再分别改性10～15 min，停机，出料，得到改性纳米碳酸钙。

10.根据权利要求1所述抗裂防水混凝土外加剂，其特征在于：其制备方法包括以下步骤：

(1)在搅拌器中按重量份数加入大理石粉、花岗石粉和复合活化剂，启动搅拌，转速为1000-1200转/分，搅拌时间5-10min；

(2) 将步骤（1）搅拌后的物料置于球磨罐内，再按重量份数加入早强剂、助剂、阻燃混合物和改性纳米碳酸钙，向球磨罐的内部喷射雾化水，使磨粉过程的温度控制在90～120℃，球磨罐内压力为0-1Pa，磨至比表面积500-600㎡/kg；

(3) 将步骤（3）粉磨好的物料按重量份数加入减水剂和缓凝剂，再将混合物料送到混合磨机中充分混合，经过均化处理后制得抗裂防水混凝土外加剂。