CN110963821B

CN110963821B - 一种无碱型混凝土表面防护剂及其制备方法

Info

Publication number: CN110963821B
Application number: CN201911360497.7A
Authority: CN
Inventors: 刘玮; 陈家荣; 王庄; 赵江
Original assignee: Yunnan Kiewitt New Materials Co ltd
Current assignee: Yunnan Kiewitt New Materials Co ltd
Priority date: 2019-12-25
Filing date: 2019-12-25
Publication date: 2022-02-08
Anticipated expiration: 2039-12-25
Also published as: CN110963821A

Abstract

本发明公开了一种无碱型混凝土表面防护剂及其制备方法，表面防护剂的原料组成按质量百分比计为：改性氟硅酸20％～30％；氢氟酸2％～8％、螯合剂2％～4％、复合表面活性剂0.5％～1.5％、pH调节剂1％～5％、余量为水；先制备改性氟硅酸，加水搅拌，再依次加入氢氟酸、螯合剂、复合表面活性剂，最后加入pH调节剂，调节pH值到2～3，所得到的无色透明液体即为混凝土表面防护剂；本发明可有效提高混凝土表面的密实度，显著降低混凝土的碳化深度，提高混凝土抗硫酸盐侵蚀能力，提高回弹强度。该防护剂使用便捷，可操作性强，易于推广。

Description

一种无碱型混凝土表面防护剂及其制备方法

技术领域

本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种无碱型混凝土表面防护剂的制备方法。

背景技术

混凝土是当今人类使用量最大的建筑材料。混凝土是一种多孔复合材料，在硬化后的混凝土表面存在着许多毛细孔或微裂纹，这些毛细孔和微裂纹是外界侵蚀性离子进入的必要条件，只要封闭了这个通道就能有效阻止水及有害离子对混凝土内部结构的破坏，从而提高混凝土的耐久性。

目前，市场上主要的混凝土表面防护剂分为有机类防护材料、水泥基渗透结晶型防水材料、水性渗透结晶型防护材料三类。有机类防护材料主要靠在混凝土表面形成憎水层或增水膜起到防护作用，但是有机类混凝土表面防护剂存在耐候性差、造价较高、施工较为复杂等缺点。水泥基渗透结晶防水材料需要拌合在水泥或砂浆中使用，对于已经建成的混凝土结构则无法进行后期处理。

水性渗透结晶型防护材料由于其较强的渗透性，不会老化，施工快速便捷等优点而越来越受到人们的重视。

中国专利CN 106083191 B公开了一种混凝土表面硬化剂，由于此专利中使用了硅酸钠、偏铝酸钠等含碱(Na₂O)物质，在使用时，会引起混凝土表面泛碱，并有可能引起混凝土的碱-骨料反应。中国专利CN 101619203 B公开了一种水性渗透结晶型防水剂，该专利也是用了含碱的物质氟化钠。不仅如此，氟化钠在水中溶解度较低，因此会影响到该水性渗透结晶型防水剂在混凝土表面的渗透性能。

综上所述，开发一种不含碱(Na₂O)，渗透性强的水性混凝土表面防护剂尤为重要。

发明内容

本发明的目的是为了改进现有技术的不足而提供一种无碱型混凝土表面防护剂的制备方法，该发明不含碱(Na₂O)，且能显著降低混凝土的碳化深度，提高混凝土抗硫酸盐侵蚀能力，提高回弹强度。

本发明采用如下技术方案实现。

一种无碱型混凝土表面防护剂，本发明该无碱型混凝土表面防护剂包括氟硅酸、氢氟酸、螯合剂、复合表面活性剂和水混合；其中氟硅酸、氢氟酸、螯合剂、复合表面活性剂和水所占混凝土表面防护剂的质量百分比分别为20％～30％、2％～8％、2％～4％、0.5％～1.5％和57.5％～68.5％。

进一步为，本发明所述的表面防护剂原料还包括pH调节剂；其质量百分比为1％～5％；所述的pH调节剂调节该表面防护剂的pH值到2～3。

进一步为，本发明所述的pH调节剂为氨水或乙二胺、二乙胺中的任意一种。

进一步为，本发明所述的氟硅酸浓度以波美度计为20°Bé～30°Bé。

进一步为，本发明所述的氢氟酸浓度以波美度计为20°Bé～40°Bé。

进一步为，本发明所述的螯合剂为乙二胺四乙酸、环己烷四乙酸、乙二醇二乙醚二胺四乙酸中的任意一种。

进一步为，本发明所述的复合表面活性剂为十二烷基乙氧基磺基甜菜碱、十二烷基二甲基羟丙基磺基甜菜碱、十二烷基聚氧乙烯醚中的任意两种的任意比例的混合。

进一步为，本发明上述的氟硅酸为改性氟硅酸；所述的改性氟硅酸为氟硅酸与链烷醇胺混合而成。

进一步为，本发明所述的链烷醇胺为乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、三异丙醇胺中的一种。

一种无碱型混凝土表面防护剂的制备方法，本发明的制备方法包括如下步骤：

步骤一)改性氟硅酸的制备方法：将氟硅酸加入三口烧瓶，温度控制在20℃～35℃，开启搅拌器，搅拌速度控制在40r/min～80r/min，将链烷醇胺缓慢滴加入氟硅酸中，滴加时间控制在1h～2h，其中氟硅酸与链烷醇胺的质量比为1：0.1～0.3；滴加完成后，保温反应0.5h～1h，即得到改性氟硅酸；

步骤二)无碱型混凝土表面防护剂的制备：将改性氟硅酸加入容器中，在20℃～50℃加水搅拌，再依次加入氢氟酸、螯合剂、复合表面活性剂，搅拌0.5h～1.5h；最后加入pH调节剂，调节pH值到2～3，所得到的无色透明液体即为混凝土表面防护剂；其中改性氟硅酸、氢氟酸、螯合剂、复合表面活性剂、pH调节剂和水所占混凝土表面防护剂的质量百分比分别为20％～30％、2％～8％、2％～4％、0.5％～1.5％、1％～5％和57.5％～68.5％。

本发明限定使用改性氟硅酸，除了与普通氟硅酸盐一样可以在混凝土孔隙中与水化产物发生化学反应，结晶产物封闭混凝土表面毛细孔的作用外，改性的氟硅酸在混凝土中有更强的渗透性，从而具备更强的表面防护能力。

所选螯合剂的作用机理：利用螯合剂对钙离子具有较强捕获能力这一特点，使得更多的钙离子与表面防护剂发生反应，产生结晶。

复合表面活性剂作用机理是通过降低液体表面张力，使表面防护剂能更好的渗透入混凝土毛细孔中。同时，由于甜菜碱型表面活性剂在酸性和碱性液体中都用良好的活性，适宜酸性表面防护剂和碱性混凝土两种环境。

本发明的有益效果如下所示：

(1)具有优异的渗透能力。

(2)可增加混凝土表面密实度。

(3)可提高混凝土抗碳化能力。

(4)可提高混凝土抗硫酸盐侵蚀能力。

(5)可提高混凝土回弹强度。

(6)可提高混凝土结构耐久性。

具体实施方式

以下结合实施例来进一步说明本发明，需要注意的是，本发明并不局限于下列具体实施方式。

实施例1

改性氟硅酸的制备：将20°Bé氟硅酸加入三口烧瓶，温度控制在20℃，开启搅拌器，搅拌速度控制在80r/min，将乙醇胺缓慢滴加入氟硅酸中，滴加时间控制在1.5h。滴加完成后，保温反应0.5h，即得到改性氟硅酸。其中氟硅酸与乙醇胺的质量比为1：0.1；

无碱型混凝土表面防护剂的制备：将20份改性氟硅酸加入容器中，加68.5份水搅拌，温度控制在20℃。再依次加入8份20°Bé氢氟酸、2份乙二胺四乙酸、0.5份复合表面活性剂，搅拌0.5h。最后加入1份乙二胺，调节pH值到2.4，所得到的无色透明液体即为混凝土表面防护剂。其中复合表面活性剂为十二烷基乙氧基磺基甜菜碱、十二烷基二甲基羟丙基磺基甜菜碱以质量比1:1混合而成。

实施例2

改性氟硅酸的制备：将30°Bé氟硅酸加入三口烧瓶，温度控制在30℃，开启搅拌器，搅拌速度控制在60r/min，将三乙醇胺缓慢滴加入氟硅酸中，滴加时间控制在1h。滴加完成后，保温反应1h，即得到改性氟硅酸。其中氟硅酸与链烷醇胺的质量比为1：0.3；

无碱型混凝土表面防护剂的制备：将30份改性氟硅酸加入容器中，加57.5水搅拌，温度控制在40℃。再依次加入2份40°Bé氢氟酸、4份乙二醇二乙醚二胺四乙酸、1.5份复合表面活性剂，搅拌1.5h。最后加入5份氨水，调节pH值到2.0，所得到的无色透明液体即为混凝土表面防护剂。其中复合表面活性剂为十二烷基二甲基羟丙基磺基甜菜碱、十二烷基聚氧乙烯醚以质量比1:2混合而成。

实施例3

改性氟硅酸的制备：将25°Bé氟硅酸加入三口烧瓶，温度控制在35℃，开启搅拌器，搅拌速度控制在40r/min，将二乙醇胺缓慢滴加入氟硅酸中，滴加时间控制在2h。滴加完成后，保温反应0.6h，即得到改性氟硅酸。其中氟硅酸与链烷醇胺的质量百分比为1：0.2；

无碱型混凝土表面防护剂的制备：将25份改性氟硅酸加入容器中，加62.5份水搅拌，温度控制在50℃。再依次加入4份20°Bé氢氟酸、3份环己烷四乙酸、1.5份复合表面活性剂，搅拌1h。最后加入4份二乙胺，调节pH值到3.0，所得到的无色透明液体即为混凝土表面防护剂。复合表面活性剂为十二烷基乙氧基磺基甜菜碱、十二烷基聚氧乙烯醚以质量比2:1混合而成。

实施例4

改性氟硅酸的制备：将27°Bé氟硅酸加入三口烧瓶，温度控制在25℃，开启搅拌器，搅拌速度控制在65r/min，将三异丙醇胺缓慢滴加入氟硅酸中，滴加时间控制在2h。滴加完成后，保温反应0.5h，即得到改性氟硅酸。其中氟硅酸与链烷醇胺的质量百分比为1：0.2；

无碱型混凝土表面防护剂的制备：将21份改性氟硅酸加入容器中，加67份水搅拌，温度控制在30℃。再依次加入2份30°Bé氢氟酸、4份乙二胺四乙酸、1份复合表面活性剂，搅拌1.5h。最后加入5份氨水，调节pH值到2.6，所得到的无色透明液体即为混凝土表面防护剂。其中复合表面活性剂为十二烷基二甲基羟丙基磺基甜菜碱、十二烷基聚氧乙烯醚以质量比3:1混合而成。

应用例

使用方法：首先用高压水枪去除混凝土表面附着的灰尘或其他杂物，待混凝土表面干燥后，将制备好的混凝土表面防护剂喷涂或滚涂1～2遍。喷涂或滚涂期间应保持混凝土表面湿润，以便于防护剂持续渗透进去混凝土中，与混凝土中物质进行反应，提高防护效果。

以实施例1～4处理过的混凝土为应用例，以没有经过混凝土防护剂处理的混凝土为空白例。

根据GB/T8077-2012《混凝土外加剂匀质性试验方法》中规定的试验方法检测实施例中的碱含量。根据GB/T50082-2009《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》中规定的试验方法检测应用例和空白例的抗硫酸盐等级(等级越高说明抗硫酸盐侵蚀性能越好)。根据JGJ/T23-2011《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》中规定的试验方法检测应用例和空白例的碳化深度与回弹强度。实验结果如下表1所示。

表1检测结果

结果表明，本发明混凝土表面防护剂碱含量≤1％，属于无碱型外加剂，本发明可以显著降低混凝土的碳化深度，提高混凝土抗硫酸盐侵蚀能力，提高回弹强度。

以上所述的仅是本发明的部分具体实施例(由于本发明属于数值范围，故实施例不能穷举，本发明所记载的保护范围以本发明的数值范围和其他技术要点范围为准)，方案中公知的具体内容或常识在此未作过多描述。应当指出，上述实施例不以任何方式限制本发明，对于本领域的技术人员来说，凡是采用等同替换或等效变换的方式获得的技术方案均落在本发明的保护范围内。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims

1.一种无碱型混凝土表面防护剂，其特征在于，该无碱型混凝土表面防护剂包括氟硅酸、氢氟酸、螯合剂、复合表面活性剂和水混合；

其中氟硅酸、氢氟酸、螯合剂、复合表面活性剂和水所占混凝土表面防护剂的质量百分比分别为20%~30%、2%~8%、2%~4%、0.5%~1.5%和57.5%~68.5%；

所述的螯合剂为环己烷四乙酸、乙二醇二乙醚二胺四乙酸中的任意一种；

所述的氟硅酸为改性氟硅酸；所述的改性氟硅酸为氟硅酸与链烷醇胺混合而成；

无碱型混凝土表面防护剂的制备方法包括如下步骤：

步骤一）改性氟硅酸的制备方法：将氟硅酸加入三口烧瓶，温度控制在20℃~35℃，开启搅拌器，搅拌速度控制在40 r/min~80 r/min ，将链烷醇胺缓慢滴加入氟硅酸中，滴加时间控制在1h~2h，其中氟硅酸与链烷醇胺的质量比为1：0.1~0.3；滴加完成后，保温反应0.5h~1h，即得到改性氟硅酸；

步骤二）无碱型混凝土表面防护剂的制备：将改性氟硅酸加入容器中，在20℃~50℃加水搅拌，再依次加入氢氟酸、螯合剂、复合表面活性剂，搅拌0.5h~1.5h；最后加入pH调节剂，调节pH值到2~3，所得到的无色透明液体即为混凝土表面防护剂；其中改性氟硅酸、氢氟酸、螯合剂、复合表面活性剂、pH调节剂和水所占混凝土表面防护剂的质量百分比分别为20%~30%、2%~8%、2%~4%、0.5%~1.5%、1%~5%和57.5%~68.5%。

2.根据权利要求1所述的无碱型混凝土表面防护剂，其特征在于，所述的表面防护剂原料还包括pH调节剂；其质量百分比为1%~5%；所述的pH调节剂调节该表面防护剂的pH值到2~3。

3.根据权利要求2所述的无碱型混凝土表面防护剂，其特征在于，所述的pH调节剂为氨水或乙二胺、二乙胺中的任意一种。

4.根据权利要求1所述的无碱型混凝土表面防护剂，其特征在于，所述的氟硅酸浓度以波美度计为20°Bé~30°Bé。

5.根据权利要求1所述的无碱型混凝土表面防护剂，其特征在于，所述的氢氟酸浓度以波美度计为20°Bé~40°Bé。

6.根据权利要求1所述的无碱型混凝土表面防护剂，其特征在于，所述的复合表面活性剂为十二烷基乙氧基磺基甜菜碱、十二烷基二甲基羟丙基磺基甜菜碱、十二烷基聚氧乙烯醚中的任意两种的任意比例的混合。

7.根据权利要求1所述的无碱型混凝土表面防护剂，其特征在于，所述的链烷醇胺为乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、三异丙醇胺中的一种。