一種混凝土用復合劑及其制備方法
【專利摘要】一種混凝土用復合劑及其制備方法，所述復合劑（按質量分數）由5?30%的氯離子固化組分、10?40%的優化組分和水組成，且水的含量等于復合劑總量減去氯離子固化組分、優化組分含量的差，所述氯離子固化組分由鎂鐵鋁化物、誘發劑和水組成，所述優化組分由醇胺類物質、改性硅氧烷、有機醇、磷酸鹽和水組成，本發明的混凝土用復合劑及其制備方法，適用于沿海地區建筑物使用材料的特殊性，能夠固化混凝土中的氯離子，增強結構的護筋性能，提高混凝土結構耐久性，且工藝簡單，原料易得，且產品無毒、無害、無污染、綠色環保。
【專利說明】
一種混凝土用復合劑及其制備方法
技術領域
[0001] 本發明涉及土木工程及建筑材料領域，具體涉及一種混凝土用復合劑及其制備方 法。
【背景技術】
[0002] 我國沿海城市一般經濟發達，建設量大，但由于淡水河砂資源缺乏，而海砂資源豐 富，因此建設用混凝土常會用到水洗海砂。我國規范中規定工程中使用的海砂必須經過淡 化處理，但是優質骨料原材料的供應日趨緊張，混凝土企業對骨料需求量巨大，材料加工企 業往往會為追求產量和經濟利益而忽視質量的控制，導致海砂中大量殘余氯鹽、硫酸鹽、貝 殼等有害物質流入混凝土攪拌站，在使用后將嚴重影響混凝土結構的耐久性。
[0003] 鋼筋混凝土結構中由于水泥的高堿度使鋼筋表面鈍化，在一般環境下鋼筋不易生 銹，結構耐久性較好。但如果混凝土結構受到含有氯離子介質的侵蝕，而導致鋼筋銹蝕，嚴 重的銹蝕會使混凝土開裂，不僅影響使用功能和外觀，甚至使鋼筋截面削弱，結構件承載力 下降，對結構安全性造成威脅。
[0004] 隨著我國經濟的發展，沿海地區的建設規模還將逐步擴大，因此，針對沿海地區建 筑物使用材料的特殊性及所處的海洋環境，開發出一種能夠固化混凝土中的氯離子，提高 混凝土結構耐久性，增強混凝土綜合性能的外加劑顯得迫在眉睫，具有重要理論和實踐意 義。
【發明內容】
[0005] 本發明為了解決現有技術存在的上述問題，提供了一種混凝土用復合劑及其制備 方法。
[0006] 實現上述目的，本發明提供了一種混凝土用復合劑，所述復合劑(按質量分數）由 5-30%的氯離子固化組分、10-40%的優化組分和水組成，且水的含量等于復合劑總量減去氯 離子固化組分、優化組分含量的差，所述氯離子固化組分由鎂鐵鋁化物、誘發劑和水組成， 所述優化組分由醇胺類物質、改性硅氧烷、有機醇、磷酸鹽和水組成。
[0007] 作為本發明的進一步優選方案，所述誘發劑為磷酸鈉、磷酸二氫鈉、硫酸鈉和改性 有機硅中的任意一種或兩種。
[0008] 作為本發明的進一步優選方案，所述醇胺類物質為一乙醇二異丙醇胺、二乙醇單 異丙醇胺、單乙醇胺、三乙醇胺、二異丙醇胺、三異丙醇胺、四羥乙基乙二胺中的任意一種或 幾種。
[0009] 作為本發明的進一步優選方案，所述改性硅氧烷為聚醚改性硅氧烷、有機硅中的 任意一種或兩種;所述有機醇為乙二醇、丙二醇、丙三醇中的任意一種或幾種。
[0010] 作為本發明的進一步優選方案，所述磷酸鹽為正磷酸鹽、二聚磷酸鹽、三聚磷酸 鹽、焦磷酸鹽中的任意一種或幾種。
[0011] 本發明還提供了一種混凝土用復合劑的制備方法，包括如下步驟： 制備氯離子固化組分:各原料按質量分數計，將60-90%鎂鐵鋁化物、5-20%誘發劑、余量 為水依次加入反應容器，常溫攪拌3-5h后，得到氯離子固化組分； 制備優化組分:各原料按質量分數計，將10-40%醇胺類物質，5-20%改性硅氧烷，10-35% 有機醇，5-25%磷酸鹽，余量為水，依次加入反應容器常溫攪拌3-5h后，即可得到優化組分； 制備混凝土用復合劑:各原料按質量分數計，將制備好的5-30%的氯離子固化組分，10-40%的優化組分，余量為水，依次加入反應容器常溫攪拌3-5h后，得到混凝土用復合劑。
[0012] 作為本發明的進一步優選方案，所述鎂鐵鋁化物通過以下方式制備： 各原料按質量分數計，將10-25%鎂鹽，4-15%鐵鹽，6-20%錯鹽，溶解于25-40%的水中，水 浴加熱50-70 °C至完全溶解后，緩慢滴入10-30%的堿溶液，充分攪拌，反應2-4h后得到鎂鐵 錯化物。
[0013] 作為本發明的進一步優選方案，所述誘發劑為磷酸鈉、磷酸二氫鈉、硫酸鈉和改性 有機硅中的任意一種或兩種。
[0014] 本發明的混凝土用復合劑及其制備方法的有益效果如下： 1、合成反應溫和，工藝簡單，原料易得，且產品無毒、無害、無污染、綠色環保。
[0015] 2、能在較低摻量下具有優異的固化氯離子能力和優化膠凝材料的能力，同基準混 凝土樣對比，氯離子固化率能達到60%以上，混凝土抗滲透性能提升I、Π 級。
[0016] 3、能改善混凝土工作性能，可以保證強度等級不變的情況下，減少混凝土所用膠 凝材料10-15%的質量。
【具體實施方式】
[0017] 應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。
[0018] 本發明的混凝土用復合劑，所述復合劑(按質量分數）由5-30%的氯離子固化組分、 10-40%的優化組分和水組成，且水的含量等于復合劑總量減去氯離子固化組分、優化組分 含量的差，即復合劑的組份除了氯離子固化組分、優化組分外，余量為水，所述氯離子固化 組分由鎂鐵鋁化物、誘發劑和水組成，所述優化組分由醇胺類物質、改性硅氧烷、有機醇、磷 酸鹽和水組成。
[0019] 優選地，按質量分數計，所述氯離子固化組分由60-90%鎂鐵鋁化物、5-20%誘發劑、 余量為水組成；所述優化組分由10-40%醇胺類物質，5-20%改性硅氧烷，10-35%有機醇，5-25%磷酸鹽，余量為水組成。
[0020] 鎂鐵鋁化物在誘發劑的作用下能與混凝土中的氯離子在水泥堿性環境下水化生 成水化產物，固化混凝土中的氯離子，增強結構護筋性能，提高結構耐久性;優化組分能優 化混凝土中膠凝材料的配伍，充分發揮膠凝材料的膠凝作用，優化水泥混凝土硬化體微觀 結構，增強結構密實度，進一步提高結構的長期耐久性，并可以保證強度等級不變的情況 下，減少混凝土所用膠凝材料10-15%質量。
[0021 ]具體實施中，所述鎂鐵鋁化物可按以下方式制備： 各原料按質量分數計，準確稱取10-25%鎂鹽，4-15%鐵鹽，6-20%鋁鹽，溶解于25-40%的 水中，水浴加熱50_70°C至完全溶解后，緩慢滴入10-30%的堿溶液，充分攪拌，反應2-4h后即 可得到鎂鐵鋁化物。
[0022]所述鎂鹽為硝酸鎂，硫酸鎂，草酸鎂中的一種或兩種，當為兩種時，兩種原料之間 按任意配比；所述鐵鹽為硝酸鐵，硫酸鐵的一種或兩種，當為兩種時，兩種原料之間按任意 配比;所述鋁鹽為硝酸鋁，硫酸鋁的一種或兩種，當為兩種時，兩種原料之間按任意配比；所 述堿溶液為氫氧化鈉，碳酸鈉，碳酸氫鈉中的至少一種溶于水后所得的溶液。
[0023]具體實施中，所述誘發劑為磷酸鈉、磷酸二氫鈉、硫酸鈉和改性有機硅中的任意一 種或兩種，當為兩種時，兩種原料之間按任意配比。
[0024]具體實施中，所述醇胺類物質為一乙醇二異丙醇胺、二乙醇單異丙醇胺、單乙醇 胺、三乙醇胺、二異丙醇胺、三異丙醇胺、四羥乙基乙二胺中的任意一種或幾種，當為兩種或 兩種以上時，兩種或兩種以上原料之間按任意配比；所述改性硅氧烷為聚醚改性硅氧烷、有 機硅中的任意一種或兩種，當為兩種時，兩種原料之間按任意配比；所述的有機醇為乙二 醇、丙二醇、丙三醇中的任意一種或幾種，當為兩種或兩種以上時，兩種或兩種以上原料之 間按任意配比；所述磷酸鹽為正磷酸鹽、二聚磷酸鹽、三聚磷酸鹽、焦磷酸鹽中的任意一種 或幾種，當為兩種或兩種以上時，兩種或兩種以上原料之間按任意配比。
[0025]本發明還提供上述混凝土用復合劑的制備方法，其特征在于，包括如下步驟： 一種混凝土用復合劑的制備方法，其特征在于，包括如下步驟： 制備氯離子固化組分:各原料按質量分數計，將60-90%鎂鐵鋁化物、5-20%誘發劑、余量 為水依次加入反應容器，常溫攪拌3-5h后，得到氯離子固化組分； 制備優化組分:各原料按質量分數計，將10-40%醇胺類物質，5-20%改性硅氧烷，10-35% 有機醇，5-25%磷酸鹽，余量為水，依次加入反應容器常溫攪拌3-5h后，即可得到優化組分； 制備混凝土用復合劑:各原料按質量分數計，將制備好的5-30%的氯離子固化組分，10-40%的優化組分，余量為水，依次加入反應容器常溫攪拌3-5h后，得到混凝土用復合劑。
[0026] 鎂鐵鋁化物在誘發劑的作用下能與混凝土中的氯離子在水泥堿性環境下水化生 成水化產物，固化混凝土中的氯離子，增強結構護筋性能，提高結構耐久性;優化組分能優 化混凝土中膠凝材料的配伍，充分發揮膠凝材料的膠凝作用，優化水泥混凝土硬化體微觀 結構，增強結構密實度，進一步提高結構的長期耐久性，并可以保證強度等級不變的情況 下，減少混凝土所用膠凝材料的10-15%。
[0027] 具體實施中，所述誘發劑為磷酸鈉、磷酸二氫鈉、硫酸鈉和改性有機硅中的任意一 種或兩種。
[0028] 優選地，所述鎂鐵鋁化物通過以下方式制備： 各原料按質量分數計，將10-25%鎂鹽，4-15%鐵鹽，6-20%錯鹽，溶解于25-40%的水中，水 浴加熱50-70 °C至完全溶解后，緩慢滴入10-30%的堿溶液，充分攪拌，反應2-4h后得到鎂鐵 錯化物。
[0029] 所述鎂鹽為硝酸鎂，硫酸鎂，草酸鎂中的一種或兩種，當為兩種時，兩種原料之間 按任意配比；所述鐵鹽為硝酸鐵，硫酸鐵的一種或兩種，當為兩種時，兩種原料之間按任意 配比;所述鋁鹽為硝酸鋁，硫酸鋁的一種或兩種，當為兩種時，兩種原料之間按任意配比；所 述堿溶液為氫氧化鈉，碳酸鈉，碳酸氫鈉中的至少一種溶于水后所得的溶液。
[0030] 具體實施中，所述醇胺類物質為一乙醇二異丙醇胺、二乙醇單異丙醇胺、單乙醇 胺、三乙醇胺、二異丙醇胺、三異丙醇胺、四羥乙基乙二胺中的任意一種或幾種，當為兩種或 兩種以上時，兩種或兩種以上原料之間按任意配比；所述的改性硅氧烷為聚醚改性硅氧烷、 有機硅中的任意一種或兩種，當為兩種時，兩種原料之間按任意配比;所述的有機醇為乙二 醇、丙二醇、丙三醇中的任意一種或幾種，當為兩種或兩種以上時，兩種或兩種以上原料之 間按任意配比；所述磷酸鹽為正磷酸鹽、二聚磷酸鹽、三聚磷酸鹽、焦磷酸鹽中的任意一種 或幾種，當為兩種或兩種以上時，兩種或兩種以上原料之間按任意配比。
[0031]所述混凝土用復合劑可直接使用，使用過程中摻量建議為膠凝材料的0.6%。
[0032] 實施例： 一種混凝土用復合劑的制備方法，該制備方法具有以下步驟： (1)各原料按質量分數計，準確稱取20%硝酸鎂，15%硝酸鐵，10%硝酸鋁，溶解于30%的水 中，水浴加熱50°C至完全溶解后，緩慢滴入25%的碳酸鈉堿溶液，充分攪拌，反應3h后即可得 到鎂鐵鋁化物。
[0033] (2)各原料按質量分數計，準確稱取65%鎂鐵鋁化物、15%磷酸鈉、余量為水依次加 入反應容器，常溫攪拌3h后，得到氯離子固化組分。
[0034] (3)各原料按質量分數計，準確稱取30%二乙醇單異丙醇胺，10%聚醚改性硅氧烷， 15%丙三醇，20%焦磷酸鹽，余量為水，依次加入反應容器常溫攪拌3h后，即可得到優化組分。 [0035] (4)各原料按質量分數計，準確稱取制備好的25%的氯離子固化組分和40%的優化 組分，余量為水，依次加入反應容器常溫攪拌4h后，即可得到所述混凝土用復合劑的成品， 混凝土用復合劑的成品的英文名:ZHK-1A。
[0036]上述實施例得到的混凝土用復合劑按如下方式檢測混凝土性能： 混凝土配合比：（所用細集料為未經凈化海砂，自由氯離子含量為0.3%。）
按照GB/T50082-2009《普通混凝土長期性能和耐久性能試驗方法標準》測試混凝土的 抗滲性能，具體數據如下：
從上表中可以看出，對比樣混凝土平均滲水高度要比基準樣少很多，說明對比樣具有 良好的抗滲性能。與基準樣相比，摻入本實施例的混凝土復合劑并減少10%水泥用量后，其 抗滲性能得到改善，從沿試件軸線劈開的結果來看，對比樣滲水高度小，曲線平緩，進而說 明混凝土內部結構密實，孔隙率較小。本實施例的混凝土用復合劑良好的分散作用使混凝 土形成了穩定細密的氣孔結構，隔斷毛細水管，進一步阻止了有害物質的入侵，起到抗滲的 效果，提高了混凝土的耐久性能。
[0037] 按照《JTJ 270-1998水運工程混凝土試驗規程》的方法測定混凝土中的自由氯離 子含量，具體實驗數據如下：
從上表中可以看出，向使用了自由氯離子含量不達標的海砂的混凝土中加入本實施例 的混凝土復合劑后，自由氯離子含量大大降低，混凝土拌合物中水溶性氯離子最大含量均 能滿足國家標準GBT 50164-2011《混凝土質且控制標準》的要求。混凝土用復合劑中的氯離 子固化組分能有效的與混凝土中的游離氯離子共同水化形成水化產物，固化自由氯離子。 [0038] 按照國家標準GBT 50080-2002《普通混凝土拌合物性能試驗方法標準》和國家標 準GBT 50081-2002《普通混凝土力學性能試驗方法標準》測試混凝土的工作性能和抗壓強 度，具體實驗數據：
由上表可知，混凝土中加入本實施例的復合劑后，雖減少了 10%的膠凝材料，但混凝土 的工作性能比基準樣要好，且7天、28天抗壓強度均能達到并超過基準混凝土的抗壓強度。 這說明本實施例的混凝土用復合劑能夠優化混凝土中膠凝材料的配伍，充分發揮膠凝材料 的作用，優化水泥混凝土硬化體微觀結構，增強結構密實性，提高混凝土的抗壓強度。
[0039] 本發明所列舉的各原料，以及本發明各原料的上下限、區間取值都能實現本發明， 在此不--列舉實施例。
[0040] 雖然以上描述了本發明的【具體實施方式】，但是本領域熟練技術人員應當理解，這 些僅是舉例說明，可以對本實施方式做出多種變更或修改，而不背離本發明的原理和實質， 本發明的保護范圍僅由所附權利要求書限定。
【主權項】
1. 一種混凝土用復合劑，其特征在于，所述復合劑(按質量分數）由5-30%的氯離子固化 組分、10-40%的優化組分和水組成，且水的含量等于復合劑總量減去氯離子固化組分、優化 組分含量的差，所述氯離子固化組分由鎂鐵鋁化物、誘發劑和水組成，所述優化組分由醇胺 類物質、改性硅氧烷、有機醇、磷酸鹽和水組成。2. 按照權利要求1所述的混凝土用復合劑，其特征在于，所述誘發劑為磷酸鈉、磷酸二 氫鈉、硫酸鈉和改性有機硅中的任意一種或兩種。3. 按照權利要求2所述的混凝土用復合劑，其特征在于，所述醇胺類物質為一乙醇二異 丙醇胺、二乙醇單異丙醇胺、單乙醇胺、三乙醇胺、二異丙醇胺、三異丙醇胺、四羥乙基乙二 胺中的任意一種或幾種。4. 按照權利要求3所述的混凝土用復合劑，其特征在于，所述改性硅氧烷為聚醚改性硅 氧烷、有機硅中的任意一種或兩種;所述有機醇為乙二醇、丙二醇、丙三醇中的任意一種或 幾種。5. 按照權利要求4所述的混凝土用復合劑，其特征在于，所述磷酸鹽為正磷酸鹽、二聚 磷酸鹽、三聚磷酸鹽、焦磷酸鹽中的任意一種或幾種。6. -種混凝土用復合劑的制備方法，其特征在于，包括如下步驟： 制備氯離子固化組分:各原料按質量分數計，將60-90%鎂鐵鋁化物、5-20%誘發劑、余量 為水依次加入反應容器，常溫攪拌3-5h后，得到氯離子固化組分； 制備優化組分:各原料按質量分數計，將10-40%醇胺類物質，5-20%改性硅氧烷，10-35% 有機醇，5-25%磷酸鹽，余量為水，依次加入反應容器常溫攪拌3-5h后，即可得到優化組分； 制備混凝土用復合劑:各原料按質量分數計，將制備好的5-30%的氯離子固化組分，10-40%的優化組分，余量為水，依次加入反應容器常溫攪拌3-5h后，得到混凝土用復合劑。7. 按照權利要求6所述的混凝土用復合劑，其特征在于，所述鎂鐵鋁化物通過以下方式 制備： 各原料按質量分數計，將10-25%鎂鹽，4-15%鐵鹽，6-20%鋁鹽，溶解于25-40%的水中，水 浴加熱50-70 °C至完全溶解后，緩慢滴入10-30%的堿溶液，充分攪拌，反應2-4h后得到鎂鐵 錯化物。8. 按照權利要求6或7所述的混凝土用復合劑，其特征在于，所述誘發劑為磷酸鈉、磷酸 二氫鈉、硫酸鈉和改性有機硅中的任意一種或兩種。
【文檔編號】C04B24/42GK106007473SQ201610351771
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年5月24日
【發明人】陳友治, 陶圣雄, 王云, 孫濤, 李方賢, 張邁
【申請人】深圳市中科砼科技有限公司