CN111892324A - 一种抗裂复合添加剂及具有该抗裂复合添加剂的防油渗混凝土 - Google Patents

Abstract

本发明属于建筑材料工程领域，尤其涉及一种抗裂复合添加剂，该抗裂复合添加剂通过复配塑性膨胀组分、延缓水化型CaO膨胀组分、轻烧纳米MgO膨胀组分和高分子吸水树脂，可实现在应用时分阶段地对混凝土收缩进行补偿，且其中的高分子吸水树脂还起到协同作用。本发明还公开了一种基于上述抗裂复合混凝土的防油渗混凝土，其中的超细粉煤灰和超细矿粉能够填充混凝土的微小空隙，形成胶凝体系最佳紧密堆积效果；而有机硅树脂能够填充混凝土凝胶孔并因憎油作用而起到阻隔油性分子的作用，进一步降低了防油渗混凝土的孔隙率、密实性和憎油性。

Description

一种抗裂复合添加剂及具有该抗裂复合添加剂的防油渗混 凝土

技术领域

本发明属于建筑材料工程领域，具体来讲，涉及一种抗裂复合添加剂、以及应用有该种抗裂复合添加剂的防油渗混凝土。

背景技术

一些工业建筑物常服役在与油类液体接触的环境中，如机械加工厂、石油存储罐厂、油库、储油槽等。目前，国内尚无防油渗混凝土的相关标准，没有具体参考技术指标。多数易接触油类的工程仅采用抗渗等级较高的普通混凝土，但都无法满足长期防油渗透的要求。

混凝土长期与油类物质接触时，会遭到油类物质的侵蚀而使混凝土结构产生破坏。油类溶液的密度小、黏度低、渗透能力强，更溶于渗透进入混凝土内部孔隙中。油类溶液的长期渗透会降低混凝土中骨料与水泥石界面区的黏结力，继而破坏水泥的水化产物数量与性能。这种破坏具体表现为：混凝土的强度降低，甚至由表及里出现疏松、剥落等现象，最终降低混凝土的力学性能和耐久性能。

现有的防油渗混凝土通常采用密实组分来提高抗渗性能，以达到防油渗的要求，但其并未考虑防油渗混凝土的开裂问题。然而，混凝土产生的裂缝会降低防油渗效果，因此，如何解决防油渗混凝土的开裂问题才是解决混凝土抗油耐油的技术关键，同时也是一个技术难点。

目前，针对防油渗混凝土的开裂问题，主要有以下几种解决方案：1)采用单独CaO膨胀剂，其膨胀速度快；2)单独采用(纳米)MgO膨胀剂、或复合采用CaO膨胀剂和MgO膨胀剂。但这两种方案均存在弊端，二者均未考虑混凝土长期开裂收缩的问题，同时方案2)中仅可保证单一组分或两种复合组分发挥各自技术优势；然而，防油渗混凝土的早期、中期和后期这一长时间的裂缝问题和密实性才是需要重点关注的技术难题。

另外，现有技术中的防油渗混凝土组分一般包括密实组分或添加特殊化学试剂提高防油混凝土的内部密实性，也有掺入单一或两种复合膨胀剂组分解决混凝土抗裂性，但现有技术对防油渗混凝土的抗裂性方法是抗渗性、收缩率和膨胀率的技术指标，无法反映实际防油渗混凝土的抗开裂性。而定量评价防油混凝土的裂缝问题才是解决防油效果的关键技术，以上措施无法保证防油渗透效果。

因此，亟需研发一种新型的抗裂添加剂及防油渗混凝土，并对该防油渗混凝土做出合理的参数评价。

发明内容

为解决上述现有技术中所存在的“防油渗混凝土收缩变形引起开裂”的问题，本发明提供了一种抗裂复合添加剂，其通过复配各组分，可分阶段地对混凝土收缩进行补偿，从而将其应用于防油渗混凝土中尤其适配，在对防油渗效果进行合理评估的基础上，有效解决了油渗问题。

为了达到上述发明目的，本发明采用了如下的技术方案：

一种抗裂复合添加剂，其包括下述按质量份数计的各组分：

进一步地，所述塑性膨胀组分为发气铝粉或脂肪族偶氮化合物；所述延缓水化型CaO膨胀组分为在1250℃～1350℃下，以石膏、氧化铝或硫酸铝为煅烧助剂，以硬脂酸钙、硬脂酸或松香树脂为粉磨助剂，CaO膨胀剂经煅烧获得的；所述轻烧纳米MgO膨胀组分为在900℃～1000℃下煅烧菱镁石获得的。

优选地，所述轻烧纳米MgO膨胀组分的粒径为50nm～100nm。

进一步地，所述高分子吸水树脂选自聚丙烯酸类吸水性树脂、聚乙烯醇类吸水性树脂、聚丙烯酰胺类吸水性树脂中的任意一种或两种。

本发明还提供了一种上述抗裂复合添加剂的应用，即提供了一种防油渗混凝土，其包括下述按质量份数计的各组分：

以及15.21～36.1质量份如上任一所述的抗裂复合添加剂。

进一步地，所述超细粉煤灰的比表面积为600m²/kg～800m²/kg，所述超细矿粉的比表面积为700m²/kg～900m²/kg。

进一步地，所述有机硅树脂选自乙基二氯硅烷、含氢硅油、氟硅树脂中的任意一种或两种；所述减水剂为减水率不低于20％的聚羧酸减水剂。

优选地，所述水泥为不低于P·O 42.5的普通硅酸盐水泥，比表面积为280m²/kg～350m²/kg。

进一步地，所述防油渗混凝土还包括0.1～0.4质量份的引气剂。

进一步地，所述增稠剂选自甲基纤维素、羧甲基纤维素钠、淀粉、聚乙烯醇、文莱胶中的任意一种或两种；所述引气剂选自三萜皂甙、松香酸钠、烷基磺酸钠、烷基苯磺酸钠中的任意一种或两种。

进一步地，所述抗油渗混凝土还包括145～165质量份的拌合用水。

本发明通过复配塑性膨胀组分、延缓水化型CaO膨胀组分、轻烧纳米MgO膨胀组分三类组分，可实现在应用时，其中的塑性膨胀组分于1h～3h的快速期补偿塑性收缩，其中的延缓水化型CaO膨胀组分于1d～2d的早期补偿温度收缩，而其中的轻烧纳米MgO膨胀组分则于3d～14d的中期补偿干燥收缩；与此同时，其中复配的高分子吸水树脂还对延缓水化型CaO膨胀组分和轻烧纳米MgO膨胀组分具有协同作用，高分子吸水树脂在搅拌过程中吸收一部分拌合水，在防油渗混凝土的内部相对湿度降低时，这些水分逐渐释放提供膨胀组分1d～14d的膨胀反应，有利于提高膨胀效果并减少混凝土自收缩。本发明基于上述抗裂复合混凝土的防油渗混凝土，其中的超细粉煤灰和超细矿粉能够填充混凝土的微小空隙，形成胶凝体系最佳紧密堆积效果；而有机硅树脂能够填充混凝土凝胶孔并因憎油作用而起到阻隔油性分子的作用，进一步降低防油渗混凝土的孔隙率、密实性和憎油性。

具体实施方式

以下，将来详细描述本发明的实施例。然而，可以以许多不同的形式来实施本发明，并且本发明不应该被解释为限制于这里阐述的具体实施例。相反，提供这些实施例是为了解释本发明的原理及其实际应用，从而使本领域的其他技术人员能够理解本发明的各种实施例和适合于特定预期应用的各种修改。

为了说明本发明提供的上述抗裂复合添加剂的有益效果，将其应用于本发明的前述防油渗混凝土中，并对所获得的防油渗混凝土的抗压强度、防油渗透率、抗裂性、膨胀率等性能进行测评。

值得说明的是，在下述各实施例中，一般采用下述方法制备该防油渗混凝土、及进行施工操作：

首先，将称量好的水泥、河砂、碎石、超细粉煤灰、超细矿粉、有机硅树脂、减水剂、抗裂复合添加剂，甚至增稠剂和/或引气剂于搅拌锅中搅拌1min左右使其混合均匀；然后向其中加入预定量的拌合用水，并搅拌3min左右，获得防油渗混凝土。

一般来讲，生产采用强制式搅拌机进行搅拌，并且其成型振捣时间控制为15s左右，以保证后续施工时的试件或构件的混凝土密实。

各实施例中的抗裂复合添加剂的组分及应用该抗裂复合添加剂而形成的防油渗混凝土的组分分别如表1和表2所示。

表1实施例1-3中抗裂复合添加剂的组分

单位：kg/m³

表2实施例1-4中防油渗混凝土的组分(除抗裂复合添加剂以外)

单位：kg/m³

对了论证本发明的前述抗裂复合添加剂中各组分及防油渗混凝土中防油渗成分的作用，进行了下述对比实验；其中，对比例1-4为实施例1中抗裂复合添加剂的对比实验，对比例5-8为实施例1中防油渗混凝土的对比实验。

对比例1-4中获得的对比抗裂添加剂的组分如表3所示。

表3对比例1-4中对比抗裂添加剂与实施例1中抗裂复合添加剂的组分区别

采用同实施例1中相同的方法，分别将上述对比例1-4获得的对比抗裂添加剂应用于防油渗混凝土中，制成对比防油渗混凝土。

对比例5-8中获得的对比混凝土组分与实施例1中获得的防油渗混凝土的不同之处如表4所示，即对比例5-8中依次未掺加超细粉煤灰、超细矿粉、有机硅树脂及增稠剂。

表4对比例5-8中对比混凝土与实施例1中防油渗混凝土的组分区别

将前述实施例1-4获得的防油渗混凝土和对比例1-4获得的对比防油渗混凝土、及对比例5-8获得的对比混凝土分别制成150mm×150mm×150mm、且进行28d标准养护的混凝土试件。

采用平板法评价抗裂性能，具体来讲，将混凝土试件脱模后放入标准养护室(20℃±2℃，相对湿度≥95％)，平板法抗裂性试验中采用电风扇(风速≥5m/s)吹混凝土试件的表面，24h后观察混凝土试件的裂缝并统计单位面积的裂缝面积，限制膨胀率反映长龄期的混凝土体积稳定性。

防油渗混凝土的限制膨胀率试验的具体过程为：将混凝土试件脱模后0.5h内测试混凝土试件初始长度，试件放入恒温水浴箱中(20℃)，定期测试2d、14d和28d的混凝土试件长度，计算不同龄期的限制膨胀率。测试结果如表5所示。

表5实施例1-4中防油渗混凝土与对比例1-4中对比防油渗混凝土、对比例5-8中对比混凝土的测试结果对比

从表5中可以看出，本发明的实施例1-3中获得的防油渗混凝土的防油渗透率不低于97％，浸油180d后的强度仅略微下降，且单位面积的总开裂面积小于100mm²，说明混凝土有较高的抗裂性能混凝土的2d、14d和28d限制膨胀率随时间逐渐增加，试件呈现微膨胀状态，说明在钢筋约束条件下防油渗混凝土没有收缩变形，抗裂复合添加剂有效地补偿了防油渗混凝土的收缩变形，综合性能指标优异。实施例4中的测试结果显示，未掺引气剂对防油渗混凝土的性能有一定的影响，但这一影响并非是关键的，可见引气剂并非本发明的防油渗混凝土中的核心成分。

对比对比例1-4中的测试结果，当抗裂复合添加剂中缺少单一组分时，其应用获得的对比防油渗混凝土的防油渗透率降低约10.5％，而单位面积的总开裂面积明显增大，这表明了本发明所述的抗裂复合混凝土中各成分缺一不可，否则抗裂效果不佳也影响防油渗透率的下降；结合平板法抗裂性数据和2d、14d及28d限制膨胀率等技术指标，未掺塑性膨胀组分、水化延缓型CaO膨胀组分或轻烧纳米MgO膨胀组分在限制膨胀率有所降低，轻烧纳米MgO膨胀组分水化膨胀有利于2d～14d限制膨胀率的增加，高分子吸水树脂在混凝土中前期吸水后期释放水分，有助于持续轻烧纳米MgO膨胀组分的水化程度，提高了14d～28d的后期限制膨胀率增幅。

对比对比例5-8中的测试结果，当以普通矿物掺合料替代本发明的矿物掺合料(即超细粉煤灰和超细矿粉)以及不掺加本发明的微量外加剂(即有机硅树脂、增稠剂)时，获得的对比混凝土的防油渗透率降低了约29％；可见，抗油组分中矿物掺合料的类型与微量外加剂的添加对抗油渗效果影响甚大。综上所述，只有将抗开裂组分(即本发明的抗裂复合添加剂)与抗油渗组分(即前述矿物掺合料和微量外加剂)复合配制到混凝土内才能达到抗油渗透率大于97％以上的效果，这两方面缺一不可。

虽然已经参照特定实施例示出并描述了本发明，但是本领域的技术人员将理解：在不脱离由权利要求及其等同物限定的本发明的精神和范围的情况下，可在此进行形式和细节上的各种变化。

Claims (9)

1.一种抗裂复合添加剂，其特征在于，包括下述按质量份数计的各组分：

2.根据权利要求1所述的抗裂复合添加剂，其特征在于，所述塑性膨胀组分为发气铝粉或脂肪族偶氮化合物；所述延缓水化型CaO膨胀组分为在1250℃～1350℃下，以石膏、氧化铝或硫酸铝为煅烧助剂，以硬脂酸钙、硬脂酸或松香树脂为粉磨助剂，CaO膨胀剂经煅烧获得的；所述轻烧纳米MgO膨胀组分为在900℃～1000℃下煅烧菱镁石获得的。

3.根据权利要求2所述的抗裂复合添加剂，其特征在于，所述轻烧纳米MgO膨胀组分的粒径为50nm～100nm。

4.根据权利要求1-3任一所述的抗裂复合添加剂，其特征在于，所述高分子吸水树脂选自聚丙烯酸类吸水性树脂、聚乙烯醇类吸水性树脂、聚丙烯酰胺类吸水性树脂中的任意一种或两种。

5.一种防油渗混凝土，其特征在于，包括下述按质量份数计的各组分：

以及15.21～36.1质量份如权利要求1-4任一所述的抗裂复合添加剂。

6.根据权利要求5所述的防油渗混凝土，其特征在于，所述超细粉煤灰的比表面积为600m²/kg～800m²/kg，所述超细矿粉的比表面积为700m²/kg～900m²/kg。

7.根据权利要求6所述的防油渗混凝土，其特征在于，所述有机硅树脂选自乙基二氯硅烷、含氢硅油、氟硅树脂中的任意一种或两种；所述减水剂为减水率不低于20％的聚羧酸减水剂。

8.根据权利要求5-7任一所述的防油渗混凝土，其特征在于，所述防油渗混凝土还包括0.1～0.4质量份的引气剂。

9.根据权利要求8所述的防油渗混凝土，其特征在于，所述增稠剂选自甲基纤维素、羧甲基纤维素钠、淀粉、聚乙烯醇、文莱胶中的任意一种或两种；所述引气剂选自三萜皂甙、松香酸钠、烷基磺酸钠、烷基苯磺酸钠中的任意一种或两种。