CN115231882B - 一种缓蚀剂协同减水剂的抗腐蚀砂浆及其制备方法 - Google Patents

一种缓蚀剂协同减水剂的抗腐蚀砂浆及其制备方法 Download PDF

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Abstract

一种缓蚀剂协同减水剂的抗腐蚀砂浆，包括以下重量份数的组分：高铝水泥100‑200份；硫铝水泥100‑300份；矿渣粉50‑150份；粉煤灰50‑100份；硅灰50‑100份；中砂600‑800份；可再分散乳胶粉5‑10份；减水剂5‑20份；酰胺类化合物5‑20份；纤维1‑6份；缓凝剂1‑3份；消泡剂1‑2份；碳酸锂1‑5份。本发明使用酰胺类化合物作为缓蚀剂，保护砂浆和混凝土，酰胺分子结构具有非常好的缓释能力，能够在砂浆进一步用作混凝土的过程中对金属的保护发挥重要的作用。而且酰胺分子与含有羧基的不饱和磷酸酯之间具有强的相互作用，提升了缓蚀剂的吸附能力和改善了整个体系的电荷分布，二者相互配合，在不影响减水剂功能的情况下进一步提升了砂浆的综合性能。

Description

一种缓蚀剂协同减水剂的抗腐蚀砂浆及其制备方法
技术领域
本发明属于建筑材料领域，具体涉及一种缓蚀剂协同减水剂的抗腐蚀砂浆及其制备方法。
背景技术
砂浆是土木工程活动中广泛使用的建筑材料，在墙体砌筑中将单块的砌块粘结成整体、在抹灰工程中起到保护结构构件和装饰的作用。由于建筑物所处的环境较为复杂，除水之外，还可能包含大量的硫酸根离子、氯离子、氢离子等，建筑物长期在这种环境中浸泡，建筑物受到侵蚀的速度加快。因此，需要一种能够适应复杂多变环境的能够耐腐蚀的砂浆。
CN107857543A公开了一种抗氯盐侵蚀环保砂浆的制备方法，具体公开了由重量百分比为35-45％的粉料和35-50％的机制砂及15-18％的液料组成，以上各组分的重量百分比之和为100％；其中：所用粉料由以下重量比的组分组成：矿渣75-83，石膏8-12，偏高岭土3-9，氢氧化钠1.6-3.0，硅酸钠3.0-5.0，碳酸钠0.4-2.0；所述液料由以下重量比的组分组成：水95-97.2，减水剂0.8-2.0，减缩剂1.0-3.0。该技术方案利用矿山开采产生的固体废弃物铁尾矿制作机制砂，完全不使用硅酸盐水泥，保护环境和生态；采用偏高岭土提高砂浆的强度和致密性，降低氯离子的扩散系数，采用减缩剂减少砂浆的收缩，实现了环保抗侵蚀，但是该砂浆的耐腐蚀能力还存在改进空间。
CN106587760A公开了一种防水防腐蚀彩色预拌砂浆，具体公开了砂浆由以下重量百分数的材料混合制成：5％-10％的河砂、10％-20％的石英砂、5％-10％的粉煤灰、5％-10％的粒化高炉矿渣粉、1％-2％的聚羧酸、1％-2％的葡萄糖酸钠、5％-20％的有机颜料、5％-15％的可再分散乳胶粉、10％-20％的高岭土、1％-5％的电解锰渣废料、5％-10％水泥。该技术方案在预拌砂浆中添加纳米高岭土，将CH，AFt等晶体以及对电解锰渣、粒化高炉矿渣粉进行包裹，形成保护膜，使砂浆基体的微观结构更加均匀、密实，提高预拌砂浆的抗腐蚀能力，还是成本高，也难以大规模适用于不同建筑工况。
综述所述，现有技术仍缺少一种耐腐蚀能力高适应能力强的砂浆。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种缓蚀剂协同减水剂的抗腐蚀砂浆及其制备方法，其目的在于在聚羧酸减水剂的基础上，提供一种耐腐蚀能力强的砂浆。
本申请的早期研究工作CN106008593 B公开了聚羧酸减水剂，在不饱和碳上引入羧基，引入磷酸基基团和高含量的羧基，并可充分调节聚羧酸分子的主链和侧链结构，使减水剂在水泥浆体中水解时产生大量磷酸根离子、羧基和小分子二醇，并且选用不饱和酸或不饱和酸酐作为不饱和磷酸酯的合成单体，使聚羧酸分子中的羧基含量大大增加，可大大延缓水泥的水化进程，从而解决了传统的聚羧酸系减水剂对混凝土材料敏感、和易性不好、坍落度损失快的缺点，实现了聚羧酸系高性能减水剂高减水高保坍的双重功能。
后来本申请发现，使用酰胺类化合物作为缓蚀剂，保护砂浆和混凝土，酰胺分子结构具有非常好的缓释能力，能够在砂浆进一步用作混凝土的过程中对金属的保护发挥重要的作用。而且酰胺分子与含有羧基的不饱和磷酸酯之间具有强的相互作用，提升了缓蚀剂的吸附能力和改善了整个体系的电荷分布，二者相互配合，在不影响减水剂功能的情况下进一步提升了砂浆的综合性能。
为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种缓蚀剂协同减水剂的抗腐蚀砂浆，包括以下重量份数的组分：水泥160-200份；粉煤灰100-140份；中砂600-800份；高铝水泥100-200份；硫铝水泥100-300份；矿渣粉50-150份；粉煤灰50-100份；硅灰50-100份；中砂600-800份；可再分散乳胶粉5-10份；减水剂5-20份；酰胺类化合物5-20份；纤维1-6份；缓凝剂1-3份；消泡剂1-2份；碳酸锂1-5份；其中，所述减水剂为含有羧基的不饱和磷酸酯，其结构式为：
Figure BDA0003798240440000031
其中，R1、R2为以下基团组合中的一种，1)R1＝-COOH，R2＝-H；2)R1＝-H，R2＝-CH2COOH。
作为优选，所述含有羧基的不饱和磷酸酯与所述酰胺类化合物的质量之比为(1-2)：(1-4)。
作为优选，所述酰胺类化合物为N,N-二甲基甲酰胺、3-氨基-2,2-二甲基丙酰胺、烷基葡萄糖酰胺和芥酸酰胺中的至少一种。
作为优选，所述酰胺类化合物为烷基葡萄糖酰胺或芥酸酰胺。
作为优选，所述酰胺类化合物是固体颗粒的形式加入，具体是将水溶性淀粉作为固体粘合剂和酰胺类化合物混合均匀后固化，然后包蜡封装后制备而成的。
作为优选，还加入了1-10份纳米二氧化硅。
作为优选，所述二氧化硅的平均粒径为0.1μm以下。
作为优选，所述可再分散乳胶粉为乙烯-醋酸乙烯共聚物，颗粒大小为150-200目。
作为优选，所述消泡剂为有机硅类消泡剂或聚醚类消泡剂。
按照本发明的另一方面，提供了一种所述的抗腐蚀砂浆的制备方法，包括以下步骤：
(1)将高铝水泥、硫铝水泥、矿渣粉、粉煤灰、硅灰、碳酸锂、可再分散乳胶粉、纤维、缓凝剂和消泡剂混合搅拌均匀，然后将中砂加入混合均匀得到混合物；
(2)将减水剂和酰胺类化合物混合均匀后，加入步骤(1)的混合物中，加水继续搅拌直至混合均匀，即可获得所述抗腐蚀砂浆。
本发明的有益效果有：
(1)本发明使用酰胺类化合物作为缓蚀剂，保护砂浆和混凝土，酰胺分子结构具有非常好的缓释能力，能够在砂浆进一步用作混凝土的过程中对金属的保护发挥重要的作用。而且酰胺分子与含有羧基的不饱和磷酸酯之间具有强的相互作用，提升了缓蚀剂的吸附能力和改善了整个体系的电荷分布，二者相互配合，在不影响减水剂功能的情况下进一步提升了砂浆的综合性能。
(2)本发明酰胺类化合物为烷基葡萄糖酰胺或芥酸酰胺，具有更加的缓释效果，是因为长碳链类酰胺化学物具有更强的吸附能力，
(3)本申请使用了纳米材料进行填充，能够生成更致密的晶体和填补细小空隙，有助于降低氯离子的扩散系数，提升抗腐蚀能力。
(4)本申请缓蚀剂使用石蜡封装为固体颗粒，在砂浆的制备成型工程中能够保护缓释成分，在成型后期缓慢释放，维持长效的缓蚀能力。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
实施例1
本实施例抗腐蚀砂浆，各组分重量为：
高铝水泥200Kg；硫铝水泥300Kg；矿渣粉150Kg；粉煤灰100Kg；硅灰100Kg；中砂800Kg；可再分散乳胶粉10Kg；减水剂20Kg；酰胺类化合物20Kg；纤维6Kg；缓凝剂3Kg；消泡剂2Kg；碳酸锂5Kg。本实施例中烷基葡萄糖酰胺缓蚀剂与减水剂的质量比为1:1。
所述减水剂的结构式如下所示：
Figure BDA0003798240440000051
所述酰胺类化合物作为缓蚀剂，本实施例为烷基葡萄糖酰胺缓蚀剂，所述酰胺类化合物是固体颗粒的形式加入，具体是将水溶性淀粉作为固体粘合剂和酰胺类化合物按照质量比5：1混合均匀后固化，然后包蜡封装后制备而成的。
所述缓凝剂为葡萄糖酸钠。所述可再分散乳胶粉为乙烯-醋酸乙烯共聚物，颗粒大小为200目。所述消泡剂为有机硅类消泡剂。
依照上述重量份，制备抗腐蚀砂浆，具体包括以下步骤：
(1)将高铝水泥、硫铝水泥、矿渣粉、粉煤灰、硅灰、碳酸锂、可再分散乳胶粉、纤维、缓凝剂和消泡剂混合搅拌均匀，然后将中砂加入混合均匀得到混合物；
(2)将减水剂和酰胺类化合物混合均匀后，加入步骤(1)的混合物中，加水继续搅拌直至混合均匀，即可获得所述抗腐蚀砂浆。
实施例2
本实施例与实施例1主要不同之处在于，各组分重量不同，具体为：
高铝水泥100Kg；硫铝水泥100Kg；矿渣粉50Kg；粉煤灰50Kg；硅灰50Kg；中砂600Kg；可再分散乳胶粉5Kg；减水剂5Kg；酰胺类化合物20Kg；纤维1Kg；缓凝剂1Kg；消泡剂1Kg；碳酸锂1Kg。本实施例中烷基葡萄糖酰胺缓蚀剂与减水剂的质量比为4:1。
本实施例的制备方法与实施例1相同。
实施例3
本实施例与实施例1主要不同之处在于，还加入了1Kg纳米二氧化硅，平均粒径为0.1μm。
实施例4
本实施例与实施例1不同之处在于，酰胺类化合物为芥酸酰胺。
实施例5
本实施例与实施例1不同之处在于，酰胺类化合物为N,N-二甲基甲酰胺。
实施例6
本实施例与实施例1不同之处在于，酰胺类化合物为3-氨基-2,2-二甲基丙酰胺。
实施例7
本实施例与实施例1不同之处在于，所述减水剂的结构式不同，具体如下所示：
Figure BDA0003798240440000061
对比实施例1
本实施例与实施例1不同之处在于，不包括烷基葡萄糖酰胺缓蚀剂。
对比实施例2
所述酰胺类化合物以液体形式加入，并没有固化封装。
对比实施例3
本实施例与实施例1不同之处在于，烷基葡萄糖酰胺缓蚀剂与减水剂的质量比为1:10，具体为减水剂5Kg；酰胺类化合物50Kg。
测试实施例
1.耐腐蚀测试。将实施例1-5和对比实施例1-2中制备好的砂浆，按照JG/T157-2004《建筑外墙用腻子》中关于动态抗开裂方法的规定进行测试。测试方法如下:使用专用型框，将配制好的待测砂浆刮涂在石棉水泥板上尺寸为200mm×150mm×(4-6)mm，湿膜厚度2mm，保证表面平整如一。将刮涂好的试板在标准环境下养护7天，每一样品制备3块试板。
用5％NaOH溶液、5％NaCl溶液和5％HCl溶液对试板进行喷淋，30天后，查看墙面质量，测试结果如表1所示。将试板放在动态抗开裂试验仪上测试，记录待测材料层开裂前，石棉水泥板开裂的最大宽度，精确至0.02mm。三块试板中以数值较大的两块试板测试结果的算术平均值作为最终结果。
表1耐腐蚀测试结果表
Figure BDA0003798240440000071
2.抗压强度测试。
测试实施例1-5和对比实施例1-2制备的砂浆的抗压强度、抗折强度、粘结强度，依据标准GB/T 17671-1999《水泥胶砂强度检验方法》，强度试验的龄期分别为7天、28天，试件的尺寸均为40mm×40mm×160mm，粘接强度依据标准JC/T 907-2002《混凝土界面处理剂》进行测试。
表2抗压强度测试表
性能指标 抗压强度7d/MPa 抗压强度28d/MPa 抗折强度7d/MPa 抗折强度28d/MPa
实施例1 35.7 42.2 7.7 9.2
实施例2 34.2 41.1 6.8 8.4
实施例3 38.7 45.2 9.2 12.4
实施例4 33.7 41.4 7.2 9.0
实施例5 34.5 40.2 7.4 9.6
实施例6 34.2 41.8 6.7 8.3
实施例7 35.3 40.1 6.8 8.9
对比实施例1 35.5 42.1 7.8 9.4
对比实施例2 35.4 41.0 7.3 9.2
对比实施例3 25.7 34.2 3.7 5.2
由实施例1与实施例4、5、6对比可知，酰胺类化合物为烷基葡萄糖酰胺或芥酸酰胺，具有更加的缓释效果，是因为长碳链类酰胺化学物具有更强的吸附能力。
由实施例3可知，加入纳米二氧化硅，能够生成更致密的晶体和填补细小空隙，有助于降低氯离子的扩散系数，抗压性能最高。
对比实施例3减水剂失去了作用，抗压性能大幅度降低。本发明是砂浆体系，，在砂浆的制备成型工程中能够保护缓释成分，在成型后期缓慢释放，维持长效的缓蚀能力。
综述可知，本发明缓蚀剂酰胺分子与含有羧基的不饱和磷酸酯之间具有强的相互作用，提升了缓蚀剂的吸附能力和改善了整个体系的电荷分布，二者相互配合，在不影响减水剂功能的情况下进一步提升了砂浆的综合性能。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种缓蚀剂协同减水剂的抗腐蚀砂浆，其特征在于，包括以下重量份数的组分：高铝水泥100-200份；硫铝水泥100-300份；矿渣粉50-150份；粉煤灰50-100份；硅灰50-100份；中砂600-800份；可再分散乳胶粉5-10份；减水剂5-20份；酰胺类化合物5-20份；纤维1-6份；缓凝剂1-3份；消泡剂1-2份；碳酸锂1-5份；其中，所述减水剂为含有羧基的不饱和磷酸酯，其结构式为：
其中，R1、R2为以下基团组合中的一种，1)R1＝-COOH，R2＝-H；2)R1＝-H，R2＝-CH2COOH；
所述酰胺类化合物为N,N-二甲基甲酰胺、3-氨基-2,2-二甲基丙酰胺、烷基葡萄糖酰胺和芥酸酰胺中的至少一种；
所述酰胺类化合物是固体颗粒的形式加入，具体是将水溶性淀粉作为固体粘合剂和酰胺类化合物混合均匀后固化，然后包蜡封装后制备而成的。
2.根据权利要求1所述的抗腐蚀砂浆，其特征在于，所述含有羧基的不饱和磷酸酯与所述酰胺类化合物的质量之比为（1-2）：（1-4）。
3.根据权利要求1所述的抗腐蚀砂浆，其特征在于，还加入了1-10份纳米二氧化硅。
4.根据权利要求3所述的抗腐蚀砂浆，其特征在于，所述二氧化硅的平均粒径为0.1μm以下。
5.根据权利要求1所述的抗腐蚀砂浆，其特征在于，所述可再分散乳胶粉为乙烯-醋酸乙烯共聚物，颗粒大小为150-200目。
6.根据权利要求1所述的抗腐蚀砂浆，其特征在于，所述消泡剂为有机硅类消泡剂或聚醚类消泡剂。
7.根据权利要求1-5任一项所述的抗腐蚀砂浆的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将高铝水泥、硫铝水泥、矿渣粉、粉煤灰、硅灰、碳酸锂、可再分散乳胶粉、纤维、缓凝剂和消泡剂混合搅拌均匀，然后将中砂加入混合均匀得到混合物；
（2）将减水剂和酰胺类化合物混合均匀后，加入步骤（1）的混合物中，加水继续搅拌直至混合均匀，即可获得所述抗腐蚀砂浆。
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