CN113999048B - 一种路面混凝土改性剂及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种路面混凝土改性剂及其应用，由如下质量份的各组分制备而成：固含量为15％～50％的胶体二氧化硅5～7份、硅氧烷憎水剂5～7份、活性激发剂0.05～0.1份、硅烷偶联剂0.5～1份、水30～40份。利用胶体二氧化硅、硅氧烷憎水剂、活性激发剂、硅烷偶联剂的共同作用，使改性剂与混凝土形成稳定的共价键，从而使路面具有憎水性的特质，免受雨水等污染造成的腐蚀破坏；同时胶体二氧化硅的细小颗粒可以物理填充水泥颗粒之间的微空间，提高填充密实性，从而改善混凝土早期强度和耐久性，提高道路混凝土的耐磨性能和抗滑性能。

Description

一种路面混凝土改性剂及其应用

技术领域

本发明涉及用于路面施工的混凝土改性剂技术领域，具体涉及一种路面混凝土改性剂及其应用。

背景技术

水泥混凝土路面作为高等级路面的一种，近年来，在我国公路建设中尤其是在交通繁忙和轴载作用大的路段占有相当大的比例。由于近年来治污治沙，天然砂不可开采，机制砂在工程中得到了广泛的应用，机制砂可大大缓解天然砂资源稀缺的地区压力。

与天然河砂相比，机制砂的针片状颗粒较多，易出现密实度不足、空隙率较大的结构缺陷，导致路面机制砂水泥混凝土耐久性能和抗滑性能下降，使得路面使用寿命减少，路面维护成本提高。为了解决这一难题，现在开始使用混凝土改性剂外掺到混凝土内部进行改善混凝土早期强度和耐久性，来抵抗外界环境侵蚀破坏，如氯离子侵蚀、硫酸盐破坏和碳化破坏等。但是使用现有的改性剂作用于路面，仍然存在耐磨性、抗滑性较差，路面受到污染容易造成腐蚀破坏，使用寿命降低。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是目前的混凝土改性剂应用于路面施工仍然存在耐磨性、抗滑性较差，路面寿命短的问题，目的在于提供一种路面混凝土改性剂及其应用，解决以上问题。

本发明通过下述技术方案实现：

本发明的第一个目的是提供一种路面混凝土改性剂，由如下质量份的各组分制备而成：固含量为15％～50％的胶体二氧化硅5～7份、硅氧烷憎水剂5～7份、活性激发剂0.05～0.1份，硅烷偶联剂0.5～1份、水30～40份。

可选地，由如下质量份的各组分制备而成：固含量为50％的胶体二氧化硅5份、硅氧烷憎水剂5份、活性激发剂0.05～0.1份，硅烷偶联剂0.5～1份、水30～40份。

可选地，所述硅烷偶联剂为异丁烯三乙氧基硅烷。

可选地，所述活性激发剂为NaNO₂。

可选地，所述胶体二氧化硅的pH值为9.5。

可选地，所述硅氧烷憎水剂的pH值为8。

本发明的第二个目的是提供上述混凝土改性剂应用于路面施工，将胶体二氧化硅、硅氧烷憎水剂、活性激发剂、硅烷偶联剂加热混合均匀形成混合液后，喷涂到混凝土表面并涂刷均匀，达到饱和浸渍状态。

可选地，将所述混合液喷涂到初凝前1小时的混凝土表面。

可选地，将混合液喷涂到混凝土表面并涂刷均匀后，在到达终凝后的4～5小时再进行涂刷，达到饱和浸渍状态。

可选地，混合液与待喷涂的混凝土的表面积按照每平方待喷涂的混凝土上喷涂0.5kg的混合液喷涂。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

本发明实施例提供的一种路面混凝土改性剂及应用于路面施工，使用胶体二氧化硅、硅氧烷憎水剂、活性激发剂、硅烷偶联剂进行制备。利用水泥基碱性环境中硅烷偶联剂水解产物，通过与胶体二氧化硅表面众多的羟基发生脱水缩合反应，从而将硅烷偶联剂的碳链接枝到胶体二氧化硅表面，降低胶体二氧化硅的表面能；再通过二次水化反应，改性后的胶体二氧化硅与硅氧烷憎水剂在活性激发剂的作用下将会发生脱水缩合反应，因此形成稳定的共价键，从而使路面具有憎水性的特质，免受雨水等污染造成的腐蚀破坏；同时胶体二氧化硅的细小颗粒可以物理填充水泥颗粒之间的微空间，胶体二氧化硅和硅氧烷憎水剂在水泥基材中发生物理和化学过程，提高填充密实性，有助于产生更大的接触面积，增加车路之间的摩擦，从而改善混凝土早期强度和耐久性，提高道路混凝土的耐磨性能和抗滑性能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明示例性实施方式的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。在附图中：

图1是添加了实施例1得到的混凝土改性剂后的混凝土微观表面示意图；

图2是对比例1未添加混凝土改性剂的混凝土微观表面示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

在以下描述中，为了提供对本发明的透彻理解阐述了大量特定细节。然而，对于本领域普通技术人员显而易见的是：不必采用这些特定细节来实行本发明。在其他实施例中，为了避免混淆本发明，未具体描述公知的结构、电路、材料或方法。

在整个说明书中，对“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”的提及意味着：结合该实施例或示例描述的特定特征、结构或特性被包含在本发明至少一个实施例中。因此，在整个说明书的各个地方出现的短语“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”不一定都指同一实施例或示例。此外，可以以任何适当的组合和、或子组合将特定的特征、结构或特性组合在一个或多个实施例或示例中。此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的示图都是为了说明的目的，并且示图不一定是按比例绘制的。这里使用的术语“和/或”包括一个或多个相关列出的项目的任何和所有组合。

在本发明的描述中，术语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“高”、“低”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

实施例

现有的混凝土改性剂应用于路面施工仍然存在耐磨性、抗滑性较差，路面寿命短的问题。

为解决以上问题，本发明实施例提供了一种路面混凝土改性剂，按照如下技术方案进行：

一种路面混凝土改性剂，由如下质量份的各组分制备而成：固含量为15％～50％的胶体二氧化硅5～7份、硅氧烷憎水剂5～7份、活性激发剂0.05～0.1份，硅烷偶联剂0.5～1份、水30～40份。

进一步地，由如下质量份的各组分制备而成：固含量为50％的胶体二氧化硅5份、硅氧烷憎水剂5份、活性激发剂0.05～0.1份，硅烷偶联剂0.5～1份、水30～40份。

进一步地，所述硅烷偶联剂为异丁烯三乙氧基硅烷。

进一步地，所述活性激发剂为NaNO₂。

进一步地，所述胶体二氧化硅的pH值为9.5。

进一步地，所述硅氧烷憎水剂的pH值为8。

本发明的发明构思为：胶体二氧化硅参与并促进混凝土的水化，是由于其高火山灰活性与水泥水化时产生的氢氧化钙结合生成了水化硅酸钙凝胶；硅氧烷憎水剂附着在硬化后的水化硅酸钙凝胶，在混凝土碱性环境中发生水解，生成的羟基硅烷之间以及与混凝土表面的羟基发生缩合反应、附着于混凝土表面，使得混凝土路面呈现憎水性，进而隔离外部水溶性侵蚀介质的进入，对混凝土表面起到了保护增强的作用。活性激发剂NaNO₂提供了碱性环境，激发了硅氧烷基的水解，并促进水化反应。

利用水泥基碱性环境中硅烷偶联剂水解产物，通过与胶体二氧化硅表面众多的羟基发生脱水缩合反应，从而将硅烷偶联剂的碳链接枝到胶体二氧化硅表面，降低胶体二氧化硅的表面能；再通过二次水化反应，改性后的胶体二氧化硅与硅氧烷憎水剂在活性激发剂的作用下将会发生脱水缩合反应，因此形成稳定的共价键，从而使路面具有憎水性的特质，免受雨水等污染造成的腐蚀破坏；同时胶体二氧化硅的细小颗粒可以物理填充水泥颗粒之间的微空间，胶体二氧化硅和硅氧烷憎水剂在水泥基材中发生物理和化学过程，提高填充密实性，有助于产生更大的接触面积，增加车路之间的摩擦，从而改善混凝土早期强度和耐久性，提高道路混凝土的耐磨性能和抗滑性能。

一种路面混凝土改性剂应用于路面施工，将胶体二氧化硅、硅氧烷憎水剂、活性激发剂、硅烷偶联剂加热混合均匀形成混合液后，喷涂到混凝土表面并涂刷均匀，达到饱和浸渍状态。

进一步地，将所述混合液喷涂到初凝前1小时的混凝土表面。

进一步地，将混合液喷涂到混凝土表面并涂刷均匀后，在到达终凝后的4～5小时再进行涂刷，达到饱和浸渍状态。

进一步地，混合液与待喷涂的混凝土的表面积按照每平方待喷涂的混凝土上喷涂0.5kg的混合液喷涂。

将上述得到的混凝土改性剂应用于路面施工，因为胶体二氧化硅和硅氧烷憎水剂喷涂并作用于新拌混凝土表面，混凝土表面浸润到一定的深度，其憎水因子分散到混凝土表面中，此时的憎水性就能完全得到体现，能抵御大部分水压力所带来的水分。

实施例1

一种新型路面混凝土改性剂，由如下质量份的原材料制备而成：

固含量为50％的胶体二氧化硅5份，硅氧烷憎水剂5份，活性激发剂NaNO₂0.05份，硅烷偶联剂异丁烯三乙氧基硅烷0.5份，水30份。

将上述改性剂用于路面施工方法，包括如下步骤：

将胶体二氧化硅、硅氧烷憎水剂、活性激发剂、硅烷偶联剂异丁烯三乙氧基硅烷混合并搅拌均匀形成混合液，喷涂到初凝前1个小时的混凝土表面并用毛刷涂刷均匀，在终凝后4个小时再涂刷一次，达到饱和浸渍状态。

实施例2

一种新型路面混凝土改性剂，由如下质量份的原材料制备而成：

固含量为15％的胶体二氧化硅5份，硅氧烷憎水剂5份，活性激发剂NaNO₂0.05份，硅烷偶联剂异丁烯三乙氧基硅烷0.5份，水30份。

对比例1：

没有添加实施例1路面混凝土改性剂的混凝土。

对比例2：

混凝土改性剂为由固含量为50％的二氧化硅胶体制备得到。

并将该混凝土改性剂应用于路面施工，具体方式采用与实施例1相同的方式进行。

对比例3：

混凝土改性剂为由硅氧烷憎水剂制备得到。

并将该混凝土改性剂应用于路面施工，具体方式采用与实施例1相同的方式进行。

将用各实施例与对比例生产的混凝土改性剂改性的混凝土路面进行性能测试，结果如表1所示。

表1

由表1可知，相较于对比例1、对比例2、对比例3，实施例1、2制备的混凝土改性剂使得混凝土表面的憎水性、抗渗性能、耐磨抗滑性能都得到了很大的提升，并且改性剂喷涂并作用于新拌混凝土表面，混凝土表面浸润到一定的深度，其憎水因子分散到混凝土表面中，憎水性就能完全得到体现，能抵御大部分水压力所带来的水分。改性后的胶体二氧化硅火山灰反应生成的C-S-H凝胶，填充了水泥浆中的空隙。另外，胶体二氧化硅的细小颗粒可以物理填充水泥颗粒之间的微空间。胶体二氧化硅与憎水剂在水泥基材料中发生的物理和化学过程导致填充密实性提高，有助于产生更大的接触面积，增加车路之间摩擦，从而提高了混凝土路面的抗滑性，延长混凝土道路的使用寿命。

作为喷涂在机制砂混凝土路面的改性剂，图1中由于其粒径微小和很强的火山灰活性，可以通过表面浸渍加入到混凝土内部，与水泥水化后的矿物组成发生二次水化反应。憎水剂和未参加水化反应的改性球状胶体二氧化硅混凝土与大量纤维状的C-S-H凝胶聚集在一起，改善了表面孔结构，减少混凝土表面微观连通孔隙的数量。改性后的胶体二氧化硅既作为憎水剂与混凝土表面的固化剂，又产生高强度的C-S-H凝胶。这样既保证了憎水剂在其表面的粘结性，又提高了表面强度。

本发明实施例中未提及的过程、工艺方法、测试方法及设备均为已知技术。在此不进行详述。

以上的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种路面混凝土改性剂，其特征在于，由如下质量份的各组分制备而成：固含量为15%~50%的胶体二氧化硅5~7份、硅氧烷憎水剂5~7份、活性激发剂0.05~0.1份、硅烷偶联剂0.5~1份、水30~40份；

所述胶体二氧化硅的pH值为9.5，所述硅氧烷憎水剂的pH值为8；

所述硅烷偶联剂为异丁烯三乙氧基硅烷；

所述活性激发剂为NaNO₂。

2.根据权利要求1所述的一种路面混凝土改性剂，其特征在于，由如下质量份的各组分制备而成：固含量为50%的胶体二氧化硅5份、硅氧烷憎水剂5份、活性激发剂0.05~0.1份，硅烷偶联剂0.5~1份、水30~40份。

3.根据权利要求1所述的一种路面混凝土改性剂应用于路面施工的方法，其特征在于，将胶体二氧化硅、硅氧烷憎水剂、活性激发剂、硅烷偶联剂加热混合均匀形成混合液后，喷涂到混凝土表面并涂刷均匀，达到饱和浸渍状态。

4.根据权利要求3所述的一种路面混凝土改性剂应用于路面施工的方法，其特征在于，将所述混合液喷涂到初凝前1小时的混凝土表面。

5.根据权利要求3所述的一种路面混凝土改性剂应用于路面施工的方法，其特征在于，将混合液喷涂到混凝土表面并涂刷均匀后，在到达终凝后的4~5小时再进行涂刷，达到饱和浸渍状态。

6.根据权利要求3所述的一种路面混凝土改性剂应用于路面施工的方法，其特征在于，混合液与待喷涂的混凝土的表面积按照每平方待喷涂的混凝土上喷涂0.5kg的混合液。

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