CN115636643A - 一种抗冻抗侵蚀憎水混凝土及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种抗冻抗侵蚀憎水混凝土及其制备方法,按重量份计,所述憎水混凝土的原料包括水泥10‑18份、掺合料3‑8份、骨料70‑80份、水5‑8份、憎水剂0.2‑1份和减水剂0.01‑0.6份,其中,所述憎水剂为十六硅烷偶联剂改性的沉淀二氧化硅,且所述憎水剂的粒径为2~30μm。本发明中采用特定的憎水剂协同混凝土其他组成的使用,可有效增强混凝土的内外防水性能,混凝土表面磨损对防水效果的影响小,且混凝土在获得常规混凝土相当强度的同时,还具有优异抗冻性、抗渗透性及抗侵蚀性等耐久性能。

Description

一种抗冻抗侵蚀憎水混凝土及其制备方法
技术领域
本发明属于混凝土技术领域,具体涉及一种抗冻抗侵蚀憎水混凝土及其制备方法。
背景技术
混凝土在服役过程中,由于内部的多孔性,易使以水为载体的有害离子(如Cl-、SO4 2-等)侵入混凝土内部,导致其内部钢筋锈蚀和混凝土保护层剥落,大大缩短了钢筋混凝土结构服役寿命。为了防止水分及有害离子的侵入,有效地防水抗冻抗侵蚀措施至关重要,可有效提高钢筋混凝土结构的耐久性能。
目前,混凝土防水处理主要分为表面防水和内掺憎水两种。表面防水由于防水材料仅仅存在于混凝土的表面,在短时间内能起到良好的防水效果,但随着水分的渗透和长时间与水、空气接触及紫外线照射,防水涂层易发生老化,而导致防水性能下降。若混凝土表面存在磨损,将无法达到较好的防水效果。此外,表面浸渍憎水处理受混凝土内部湿度、空隙结构等因素影响较大,且随着表面涂刷次数的减少、磨损深度的增加会明显削弱防水效果。因此,内掺憎水剂已成为可以显著提高混凝土抗渗性能的有效途径,然而现有的内掺憎水剂的混凝土虽然可以提高混凝土抗渗性能,但内掺憎水剂后往往会降低混凝土的强度,且存在耐久性差的问题。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术的不足而提供一种防水性能优异同时又不降低强度还具有优异的抗冻性、抗渗透性和抗侵蚀的憎水混凝土及其制备方法。
为达到上述目的,本发明采用的技术方案是:
一种憎水混凝土,按重量份计,所述憎水混凝土的原料包括水泥10-18份、掺合料3-8份、骨料70-80份、水5-8份、憎水剂0.2-1份和减水剂0.01-0.6份,其中,所述憎水剂为十六硅烷偶联剂改性的沉淀二氧化硅,且所述憎水剂的粒径为2~30μm。
优选地,所述憎水剂的粒径为10~25μm。
根据本发明的一些实施方式,所述憎水剂的比表面积为100~200m2/g。
根据本发明的一些实施方式,所述憎水剂的孔容为1.3~2.0m3/g、吸油值为2.3-3.0cm3/g、孔径为20~60nm。优选地,所述憎水剂的孔容为1.5~2.0m3/g、吸油值为2.3-3.0cm3/g、孔径为30~50nm。
根据本发明的一些优选实施方式,所述憎水剂的粒径为10~25μm、比表面积为100~180m2/g。
在一些具体实施方式中,所述憎水剂的粒径为10~25μm、比表面积为100~180m2/g、孔容为1.5~2.0m3/g、吸油值为2.3-3.0cm3/g、孔径为30~50nm。
在一些具体实施方式中,所述憎水剂的铁含量小于等于250mg/kg。
本发明中,所述憎水剂的比表面积为氮吸附法测定的比表面积,所述孔容为汞吸附孔容。
根据本发明的一些实施方式,所述十六硅烷偶联剂的投料质量为十六硅烷偶联剂与沉淀二氧化硅的总质量的2~12%。优选地,所述十六硅烷偶联剂的投料质量为十六硅烷偶联剂与沉淀二氧化硅的总质量的5~10%。
根据本发明的一些实施方式,所述十六硅烷偶联剂为十六烷基三甲氧基硅烷、十六烷基三乙氧基硅烷中的一种或二者的组合。
根据本发明的一些实施方式,所述憎水剂通过将沉淀二氧化硅投入气流粉碎机中,并将所述十六硅烷偶联剂经雾化后喷入所述气流粉碎机内对所述沉淀二氧化硅进行包覆制得。
所述气流粉碎机具有雾化喷嘴,所述雾化喷嘴的出口为所述气流粉碎机的内部。
根据本发明的一些实施方式,所述骨料为细骨料和粗骨料按质量比为1:1~2的组合,所述细骨料为粒径为4.75mm以下连续级配的砂,所述粗骨料为粒径为5~25mm连续级配的碎石。
根据本发明的一些实施方式,所述掺合料为粉煤灰和改性粉煤灰玻化微珠,所述改性粉煤灰玻化微珠为硫酸改性的粉煤灰玻化微珠,且所述改性粉煤灰玻化微珠的用量为所述憎水剂用量的1~4倍。更优选地,所述改性粉煤灰玻化微珠的用量为所述憎水剂用量的2~4倍。
所述改性粉煤灰玻化微珠采用市购材料,其以粉煤灰玻化微珠为原材料,加入2mol/L的H2SO4溶液,50-70℃恒温浸泡5-10h,用去离子水反复冲洗、过滤,置于60-80℃环境中烘干至恒重。
本发明采取的第二技术方案为:一种上述所述的憎水混凝土的制备方法,包括以下步骤:
(1)使砂、碎石、水泥、粉煤灰、掺合料和憎水剂混合,得到混合料;
(2)将减水剂和水混合,然后加入所述混合料中混合,成型,养护,得到所述憎水混凝土。
由于上述技术方案运用,本发明与现有技术相比具有下列优点:
本发明中采用特定的憎水剂协同混凝土其他组成的使用,可有效增强混凝土的内外防水性能,混凝土表面磨损对防水效果的影响小,且混凝土在获得常规混凝土相当强度的同时,还具有优异抗冻性、抗渗透性及抗侵蚀性等耐久性。
附图说明
图1为实施例1的混凝土的表面的水接触角图;
图2为对比例1的混凝土的表面的水接触角图。
具体实施方式
下面结合具体实施例详细说明本发明的技术方案,以便本领域技术人员更好理解和实施本发明的技术方案,但并不因此将本发明限制在所述的实例范围之中。
以下实施例中,所使用的原料具体选择如下:
水泥为P.O 52.5水泥;
改性粉煤灰玻化微珠为硫酸改性的粉煤灰玻化微珠;
粉煤灰为二级粉煤灰;
砂为粒径为4.75mm以下连续级配的河砂;;
碎石为粒径为5~25mm连续级配的碎石。
减水剂为聚羧酸减水剂。
实施例1
本实施例提供的憎水混凝土,其原料配方参见表1所示,通过以下方法制备得到:
(1)制备憎水剂
以沉淀二氧化硅为原料,投入四面具有喷嘴的气流粉碎机中,同时利用压缩空气将十六烷基三甲氧基硅烷通过喷嘴雾化后与沉淀二氧化硅混合,包裹于沉淀二氧化硅表面,然后输出气流粉碎机,经24h自然固化,得到憎水剂,其中,十六烷基三甲氧基硅烷的投料质量为十六硅烷偶联剂与沉淀二氧化硅的总投料质量的8%,制得的憎水剂的性能参数为:粒径为20um、氮吸附比表面积为150m2/g、汞吸附孔容为1.7m3/g、平均孔径为40nm、吸油值为2.5cm3/g、铁含量小于250mg/kg。
(2)制备憎水混凝土
在搅拌锅中加入砂和碎石,然后加入水泥、粉煤灰、改性粉煤灰玻化微珠和憎水剂,搅拌混合60s;
将聚羧酸减水剂和水充分混合后,加入至搅拌锅中,再搅拌120s,直至充分混合,制得憎水混凝土拌合料,成型后在20±2℃,相对湿度>95%的标准条件下养护28d,得到所述憎水混凝土。
实施例2
本实施例提供的憎水混凝土,其原料配方参见表1所示,其制备方法同实施例1。
实施例3
本实施例提供的憎水混凝土,其原料配方参见表1所示,其制备方法同实施例1。
对比例1
本对比例提供的混凝土,其原料配方参见表1所示,其他同实施例1。
对比例2
本对比例提供的混凝土,其原料配方参见表1所示,其他同实施例1。
对比例3
本对比例提供的混凝土,与实施例2的不同之处在于:憎水剂采用道康宁的SHP-50替代。
对比例4
本对比例提供的混凝土,与实施例2的不同之处在于:憎水剂采用易来泰的SEAL-80替代。
表1为实施例1~3和对比例1~4的混凝土的原料配方(以重量份计)
Figure BDA0003913616850000041
对实施例1和对比例1的混凝土的表面进行水接触角测试,结果如图1和图2所示,可见,实施例1的水接触角远大于对比例1的水接触角,说明实施例1具有优异的憎水性。
对实施例1~3和对比例1~4的混凝土进行性能测试,结果如表2所示,其中,
抗压强度的测试方法为GB/T 50081-2019《混凝土物理力学性能试验方法标准》中规定的方法。
冻融循环的测试方法为GB/T 50080-2016《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》中规定的方法。
电通量的测试方法为GB/T 50080-2016《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》中规定的方法。
硫铝酸盐干湿循环的测试方法为GB/T 50080-2016《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》中规定的方法。
表2为实施例1~3和对比例1~4的混凝土的性能测试结果
Figure BDA0003913616850000042
Figure BDA0003913616850000051
由表2可见,本申请的代表性实施例的混凝土的强度与普通混凝土的强度相当,但实施例1~3的混凝土的抗冻融性相比对比例1提升了40~60%,电通量降低了70~80%,硫铝酸盐干湿循环提升了60~90%。对比例2中,微珠过多导致混凝土离析,成型失败。本申请实施例1~3的混凝土相比对比例3的混凝土抗冻融性提升了21~43%,电通量降低了56~58%,硫铝酸盐干湿循环提升了20%。实施例1~3的混凝土相比对比例4的混凝土抗冻融性高750~900%,电通量降低了55~60%,硫铝酸盐干湿循环提升了25~50%。
本申请的配方下的混凝土中加入特定的憎水剂,可有效增强混凝土的内外防水性能,混凝土表面磨损对防水效果的影响很小。在不影响混凝土强度发展的同时,极大提升混凝防水抗冻性、抗渗透及抗侵蚀性能。采用本发明的混凝土可避免地下工程中混凝土渗水,且提升特殊工程中混凝土抗冻抗侵蚀等耐久性能。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点,其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施,并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰,都应涵盖在本发明的保护范围之内。
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值,这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说,各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间,以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围,这些数值范围应被视为在本文中具体公开。

Claims (10)

1.一种憎水混凝土,其特征在于:按重量份计,所述憎水混凝土的原料包括水泥10-18份、掺合料3-8份、骨料70-80份、水5-8份、憎水剂0.2-1份和减水剂0.01-0.6份,其中,所述憎水剂为十六硅烷偶联剂改性的沉淀二氧化硅,且所述憎水剂的粒径为2~30μm。
2.根据权利要求1所述的憎水混凝土,其特征在于:所述憎水剂的粒径为10~25μm。
3.根据权利要求1或2所述的憎水混凝土,其特征在于:所述憎水剂的比表面积为100~200m2/g;和/或,所述憎水剂的孔容为1.3~2.0m3/g、吸油值为2.3-3.0cm3/g、孔径为20~60nm。
4.根据权利要求1所述的憎水混凝土,其特征在于:所述十六硅烷偶联剂的投料质量为十六硅烷偶联剂与沉淀二氧化硅的总质量的2~12%;和/或,所述十六硅烷偶联剂为十六烷基三甲氧基硅烷、十六烷基三乙氧基硅烷中的一种或二者的组合。
5.根据权利要求4所述的憎水混凝土,其特征在于:所述十六硅烷偶联剂的投料质量为十六硅烷偶联剂与沉淀二氧化硅的总质量的5~10%。
6.根据权利要求1所述的憎水混凝土,其特征在于:所述憎水剂的粒径为10~25μm、比表面积为100~180m2/g;和/或,所述憎水剂的孔容为1.5~2.0m3/g、吸油值为2.3-3.0cm3/g、孔径为30~50nm。
7.根据权利要求1~6中任一项所述的憎水混凝土,其特征在于:所述憎水剂通过将沉淀二氧化硅投入气流粉碎机中,并将所述十六硅烷偶联剂经雾化后喷入所述气流粉碎机内对所述沉淀二氧化硅进行包覆制得。
8.根据权利要求1~6中任一项所述的憎水混凝土,其特征在于:所述骨料为细骨料和粗骨料按质量比为1:1~2的组合,所述细骨料为粒径为4.75mm以下连续级配的砂,所述粗骨料为粒径为5~25mm连续级配的碎石。
9.根据权利要求1~6中任一项所述的憎水混凝土,其特征在于:所述掺合料为粉煤灰和改性粉煤灰玻化微珠,所述改性粉煤灰玻化微珠为硫酸改性的粉煤灰玻化微珠,且所述改性粉煤灰玻化微珠的用量为所述憎水剂用量的1~4倍。
10.一种权利要求1~9中任一项所述的憎水混凝土的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)使砂、碎石、水泥、粉煤灰、掺合料和憎水剂混合,得到混合料;
(2)将减水剂和水混合,然后加入所述混合料中混合,成型,养护,得到所述憎水混凝土。
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