一種多功能密實抗磨防腐劑及其用途
【專利摘要】本發明涉及一種多功能密實抗磨防腐劑及其用途，按照重量百分比計，包括萘系高效減水劑20-25％，木質素磺酸鈉2-5％，羥基羧酸鹽2-5％，十二烷基硫酸鈉0-0.05％，粉狀消泡劑0.005-0.01％，微硅粉40-50％，一級粉煤灰25-35％。本發明的多功能密實抗磨防腐劑把化學外加劑和礦物外加劑復合成同一種外加劑，共同發揮作用；選擇不同粒徑的礦物外加劑進行復合，利用相互填充使混凝土更密實；引氣組分和消泡組分聯摻，消除較大氣泡增加混凝土密實程度；選擇的緩凝組分不僅有穩定的緩凝效果，與其它的組分適應性好，而且本身具有一定的減水能力，顯著增大混凝土拌合物坍落度，具有二次塑化效應。
【專利說明】一種多功能密實抗磨防腐劑及其用途
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種混凝土外加劑，具體為一種多功能密實抗磨防腐劑及其用途。
【背景技術】
[0002]現如今越來越多的工程結構對混凝土提出高性能的要求。根據中國工程院院士吳中偉先生對高性能混凝土提出的定義，高性能混凝土以耐久性作為設計的主要指標，選用優質原材料，除水泥、水、集料外，必須摻加足夠數量的礦物細摻料和高效外加劑。水利水電工程建筑物大多是百年甚至千年工程，耐久性顯得猶為重要。截止到2004年，全國已建成的8.5萬余座大小水庫中，有三萬多座病險庫，另有兩萬多座需要除險加固。眾多溢洪道、排砂洞經過幾個運行期的使用混凝土表面可能空蝕、剝落，甚至有的會鋼筋外露，嚴重影響工程的正常使用及結構安全。在混凝土溢流表面使用常規混凝土難以克服目前存在的問題。
[0003]為了解決混凝土壩體溢流表面容易空蝕、剝落的問題，首先采取的方法是采用硅粉混凝土，受水流沖刷表面的受損狀況有所改善。其缺點是硅粉雖然具有很高活性，但由于硅粉混凝土施工困難，存在早期塑性干縮問題，且我國每年硅粉產量只有I萬噸，價格偏貴，質量波動大。同時硅粉摻量大的高強混凝土本身需水量比大，后期強度增長減小，內部濕度低，繼續水化困難。
[0004]目前國內已 知最主要的抗沖耐磨產品是HF高強耐磨粉煤灰混凝土，其采用HF外加劑激發粉煤灰的活性，使膠凝材料的水化產物致密、堅硬，并使自身強度和膠結力顯著提高，從而達到提高混凝土的抗壓強度、抗磨強度及耐久性能，其缺點是功能單一，價格昂貴，添加該產品的同時還需添加減水劑、引氣劑、緩凝劑等產品，其綜合使用效果并不能令多數客戶滿意。
【發明內容】
[0005]本發明提供了一種多功能密實抗磨防腐劑及其用途，解決了現有混凝土壩體溢流表面容易空蝕、剝落的問題，以及HF高強耐磨粉煤灰混凝土功能單一，價格昂貴，添加該產品的同時還需添加減水劑、引氣劑、緩凝劑等產品，其綜合使用效果并不能令多數客戶滿意等問題。
[0006]為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案為:
[0007]—種多功能密實抗磨防腐劑，按照重量百分比計，包括萘系高效減水劑20-25%，木質素磺酸鈉2-5%，羥基羧酸鹽2-5%，十二烷基硫酸鈉0-0.05%,粉狀消泡劑
0.005-0.01%，微硅粉 40-50%，一級粉煤灰 25-35%。
[0008]進一步，本發明的一種優選方案為:按照重量百分比計，包括萘系高效減水劑22 %，木質素磺酸鈉3 %，羥基羧酸鹽2.5%，十二烷基硫酸鈉0.01%，粉狀消泡劑0.005 %，微硅粉45 %，一級粉煤灰27.485 %。
[0009]進一步，本發明的一種優選方案為:所述的羥基羧酸鹽為葡萄糖酸鈉。[0010]進一步，本發明的一種優選方案為:所述的蔡系聞效減水劑為FDN聞效減水劑。
[0011]進一步，本發明的一種優選方案為:所述的微硅粉的比表面積不小于15000m2/kg，S12含量在85%以上。
[0012]進一步，本發明的一種優選方案為:所述的一級粉煤灰的比表面積不小于600m2/kg，需水量比不大于100%。
[0013]另外本發明也提供了一種密實抗磨的混凝土，包括本發明的所制備的多功能密實抗磨防腐劑，所述的多功能密實抗磨防腐劑的添加量為2-4%。
[0014]本發明的多功能密實抗磨防腐劑是化學外加劑和礦物外加劑的復合體，具有減水、減少泌水、適當緩凝、增強等高效減水劑的功能，又要發揮抗沖、耐磨、密實防腐的作，用它們的功能是相輔相成，互為補充的。
[0015]一、化學外加劑部分
[0016]工程中常用的外加劑均屬于化學外加劑，其功能根據目的不同而大不一樣，常用的主要有改善混凝土拌和物流變性能、調節混凝土凝結時間、硬化性能，改善混凝土耐久性等。基于多功能密實抗磨防腐劑的功能用途方面考慮，我們選擇減水組分、緩凝組分和引氣組分進入產品，以發揮各自作用。
[0017]1、減水組分
[0018]目前可用于高效減水的組分很多，常用的有單環芳烴的胺基磺酸鹽、多環芳烴的萘基、蒽基甲醛縮合物、雜環芳烴的磺化三聚氰胺甲醛縮合物(密胺基)、以及鏈狀分子結構的酮基磺酸鹽和近幾年已形成工業化生產的聚羧酸基高效減水劑等，其中胺基、密胺基、酮基和聚羧酸基高效減水劑常溫常壓下為液體，萘基和蒽基甲醛縮合物為粉劑。由于幾乎所有礦物外加劑均難溶于水且兩者密度不同，液體減水劑和礦物外加劑進行復合時會出現分層現象，難以形成均一穩定體，影響使用效果；同時考慮到降低生產運輸成本的因素，多功能密實抗磨防腐劑設計為粉劑，減水組分采用粉體材料。
[0019]對比蔡系和恩系聞效減水劑，恩基聞效減水劑的減水和增強效果與蔡基聞效減水劑基本相當，但坍落度損失稍大，引氣的氣泡較大且穩定性差，硫酸鈉含量高，一般在25~30%，氣溫低時結晶沉淀多。而萘系高效減水劑產量巨大，原料來源廣泛，產品性能穩定，價格適宜。綜合比較，我們選定萘系高效減水劑為多功能密實抗磨防腐劑中減水增強部分的主劑，其使用比例為使多功能密實抗磨防腐劑在推薦摻量范圍內之摻量中值時能達到高效減水劑的效果。
[0020]2、緩凝組分
[0021]可在外加劑中作緩凝組分的有機物和無機物品種眾多，常用的緩凝劑品種可歸為8類近百種之多，其使用量、緩凝效果以及副作用千差萬別。選擇在多功能密實抗磨防腐劑中使用的緩凝劑主要考慮以下因素:
[0022]與選用的其它材料復合適應性好；
[0023]緩凝效果穩定，受溫度影響小；
[0024]材料來源廣泛，質量容易保證，成本可以接受；
[0025]摻量范圍寬，在推薦范圍內不會影響混凝土后期強度以及抗沖耐磨性能；
[0026]不會引起其它非預期的結果；
[0027]有其它可取的作用。[0028]綜合上述因素，我們選擇了一種羥基羧酸鹽作為多功能密實抗磨防腐劑中的緩凝成分，其緩凝原理主要是它們的分子中的一C00M、-OH等基團容易與水泥漿中的游離鈣生成不穩定絡合物，這些絡合物在水泥水化的初期能夠抑制C3S的水化，通常情況下能使混凝土在拌合后保持坍落度I~2h，且耐溫效應比較明顯。該羥基羧酸鹽能顯著增大混凝土坍落度，即所謂的二次塑化效應，因此能夠減少減水劑的用量，這在需要與礦物外加劑進行復合的情況下是很重要的。其另一個重要的特點是與多種減水組分、木質素磺酸鹽以及大多水泥品種有良好的適應性，與磷酸鹽、硼酸鹽、其他類型羥基羧酸鹽等緩凝劑有良好的協同作用，從而進一步提高調凝效果。
[0029]3、引氣組分
[0030]引氣劑能顯著改善新鮮混凝土拌合物的勻質性和施工性能，更重要的是混凝土中存在適當的含氣能成倍的提高混凝土的抗滲性、抗凍性等耐久性，因此它對混凝土綜合耐久性的提高起著不可替代的作用。適當的引氣劑在溶液中會附著在氣泡膜上降低液膜的表面張力使氣泡穩定存在，對混凝土耐久性有貢獻的氣泡均成球型，大小均勻，直徑絕大多數小于200μπι。引氣劑所形成的微小氣泡既封閉了混凝土結構內許多毛細孔道，又會在水泥水化礦物表面形成憎水膜降低毛細抽吸效應。引氣所形成的微氣泡能減少混凝土表面缺陷，改善界面特性，提高混凝土抗折和抗壓強度，降低混凝土碳化速度，同時有效降低混凝土堿骨料反應的危害。
[0031]引氣劑分陰離子、氧離子、非離子系三類，品種同樣眾多，目前在建材行業中多用陰離子型表面活性劑。常用引氣劑多為膠狀體或粘稠液體，不容易和粉狀材料復合。我們選用一種經過改性的與粉狀載體復合的烷基硫酸鹽作為粉狀引氣組分一十二烷基硫酸鈉，摻量范圍在0.0075-0.01%ο
[0032]4、消泡組分
[0033]消泡劑和引氣劑實際上是相輔相成的。在混凝土添加劑中引氣劑與消泡劑以適當的比例同時存在其效果是使引氣劑的摻量與含氣量的正比增長有優良的穩定性。在多功能密實抗磨防腐劑中添加適量消泡劑主要是消除混凝土中較大的氣泡，使混凝土更加密實。本發明是粉狀物，因此選用粉末消泡劑。
[0034]5、礦物外加劑部分
[0035]礦物外加劑作用機理有粉體效應和化學作用兩方面。
[0036]5.1粉體效應
[0037]抗沖耐磨混凝土的核心問題是獲得水泥基材料的密實填充結構。通常硅酸鹽水泥的比表面積在300m2/kg左右，其平均粒徑為17~20 μ m，而多種微細礦物外加劑的比表面積在500~15000m2/kg，其平均粒徑為2~10 μ m。因此用適量微細活性材料填充硅酸鹽水泥的孔隙，可獲得較密實的堆積。多個研究表明，復合雙摻礦物組分比單獨摻入某一種礦物組分對提高混凝土的施工性、強度以及耐久性等效果明顯。不同粒徑的礦物摻合料逐級填充，粒徑較小的填充粒徑較大的，粒徑更小的顆粒填充粒徑較小的顆粒，以化學外加劑的靜電斥力和分散作用以 及拌和設備的物理攪拌來達到不同粒徑的顆粒充分分散、相互填充的效果，發揮復合礦物外加劑的疊加效應，從而使各種礦物組分合理搭配、優勢互補，達到密實的目的。
[0038]5.2化學作用[0039]摻用了礦物外加劑的水泥在水化時和水化后，礦物外加劑中的活性組分與水泥水化生成的Ca(OH)2反應，生成水化硅酸鈣、水化鋁酸鈣、水化硫鋁酸鈣等，水化產物將毛細孔堵塞，強化了混凝土的結構，使混凝土耐久性和長期性能得到改善。
[0040]選用比表面積不小于15000m2/kg、Si02含量在85%以上的微硅粉以及比表面積不小于600m2/kg、需水量比不大于100%的一級粉煤灰兩種礦物材料作為多功能密實抗磨防腐劑中的礦物外加劑。
[0041]本發明的多功能密實抗磨防腐劑的均值指標見表1。
[0042]表1多功能密實抗磨防腐劑的均值指標見表1
[0043]
【權利要求】
1.一種多功能密實抗磨防腐劑，其特征在于:按照重量百分比計，包括萘系高效減水劑20-25 %，木質素磺酸鈉2-5 %，羥基羧酸鹽2-5 %，十二烷基硫酸鈉0-0.05 %，粉狀消泡劑 0.005-0.0I %，微硅粉 40-60 %，一級粉煤灰 25-35 %。
2.根據權利要求1所述的一種多功能密實抗磨防腐劑，其特征在于:按照重量百分比計，包括萘系高效減水劑22 %，木質素磺酸鈉3 %，羥基羧酸鹽2.5 %，十二烷基硫酸鈉0.01%,粉狀消泡劑0.005%，微硅粉45%，一級粉煤灰27.485%。
3.根據權利要求1或2所述的一種多功能密實抗磨防腐劑，其特征在于:所述的萘系高效減水劑為FDN高效減水劑。
4.根據權利要求1或2所述的一種多功能密實抗磨防腐劑，其特征在于:所述的羥基羧酸鹽為葡萄糖酸鈉。
5.根據權利要求1或2所述的多功能密實抗磨防腐劑，其特征在于:所述的微硅粉的比表面積不小于15000m2/kg，S12含量在85%以上。
6.根據權利要求1或2所述的多功能密實抗磨防腐劑，其特征在于:所述的一級粉煤灰的比表面積不小于600m2/kg,需水量比不大于100%。
7.一種密實抗磨的混凝土，其特征在于:包括權利要求1-6任一項的多功能密實抗磨防腐劑。
8.根據權利要求7所述的一種密實抗磨的混凝土，其特征在于:所述的多功能密實抗磨防腐劑的添加量為2 -4%。
【文檔編號】C04B24/18GK104030597SQ201410232817
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2014年5月23日 優先權日:2014年5月23日
【發明者】呂昌裕, 張廣芝, 王光敏 申請人:中國水電十一局有限公司混凝土外加劑廠