[发明专利]一种矿物基混凝土增密剂及其制备方法

说明书

 

技术领域

本发明属于混凝土外加剂技术领域，具体涉及一种矿物基混凝土增密剂及其制备方法。

背景技术

混凝土是一种各相异构非匀质多孔性材料，其特殊的孔结构分布（孔径范围攘括纳米级孔至微米级孔）决定了其特殊的传质能力，即使在无外界压力情况下，仍可通过毛细管张力与外界流体发生迁移、渗透交换。而混凝土耐久性的各种破坏过程（冻融、碳化、化学侵蚀等）几乎都与流体（气或者液相）在混凝土中的运移能力密切相关，损伤劣化经由材料层面会逐渐向结构层面发展，如果不加以控制，会造成其服役性能的降低，乃至结构的失效。随着现代混凝土概念的提出及混凝土技术越来越多的在恶劣环境（高寒、高侵蚀离子浓度、高水头等）中的应用，混凝土工程耐久性已成为国际工程界关注的重大课题。基于混凝土劣化机制的研究，混凝土的微结构（水化产物组成、孔结构和界面）影响着外界气体、液体渗透扩散的每个阶段。因此，控制混凝土的微结构对提升混凝土耐久性和延长建筑物服役寿命有着重要意义。

目前改善混凝土微结构的措施较多，主要措施基本为矿物掺合料改性、膨胀剂改性及防水剂改性。常用矿物掺合料中粉煤灰和矿渣普遍存在掺量较大，并影响混凝土早期强度发展，硅粉严重影响混凝土的流变特性，并一定程度上增大了混凝土的开裂几率。膨胀剂种类较多，包括硫铝酸钙类膨胀剂、MgO类膨胀剂、石灰系膨胀剂、铁粉系列膨胀剂、复合膨胀剂等主要通过自身膨胀堵塞孔结构达到自密实效果，但多数存在膨胀历程和膨胀量难以控制，在非约束区运用易导致结构变形甚至破坏。目前国内混凝土防水剂的品种已有数十种，包括无机质型（氯盐、铝盐、硫酸盐类）、有机质型（高分子物质、憎水性表面防水剂和成膜类聚合物乳液及水溶性树酯），无机物类产品多为氯化物类，存在使钢筋锈蚀、收缩率大等问题，有机物防水效果较好但价钱昂贵且掺入量较大时降低钢筋混凝土强度等缺陷，合成过程中极易带入碱和有毒化学试剂，且多数施工基于喷涂技术，防水能力受限于材料本身的渗透性能和混凝土表面特性。

发明内容

本发明的首要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种矿物基混凝土增密剂。本发明的矿物基混凝土增密剂在不影响混凝土变形性能和力学性能基础上，通过影响水泥水化、密实堆聚以及原位增强等作用机制调控混凝土微结构，达到提高混凝土耐久性（冻融、碳化、化学侵蚀、冲磨等）功能。

本发明的另一目的在于提供上述矿物基混凝土增密剂的制备方法。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

一种矿物基混凝土增密剂，包含如下按质量百分比计的组分：矿物活性组分65～75%，表面活性剂物质3～5%，纳米晶种20～30%，分散稳定剂1～2%。

所述的矿物活性组分为矿渣或粉煤灰中的一种或几种，所述的矿渣或粉煤灰的比表面积S≥750m²/kg。

所述的表面活性剂物质为烷基聚氧乙烯醚羧酸钠、十二烷基苯磺酸钠或十二烷基磺酸钠中的一种。

所述的纳米晶种为纳米级SiO₂或Al₂O₃中的一种，所述的纳米级SiO₂或Al₂O₃的比表面积S≥500m²/g。

所述的分散稳定剂优选为硬脂酸镁、硬脂酸钙或单硬脂酸甘油酯中的一种。

所述的矿物基混凝土增密剂的掺量优选为混凝土中胶凝材料质量的0.8～1.5%。

所述的矿物基混凝土增密剂的添加方式可以溶于水后加入，或直接以粉剂加入，但搅拌时间较未掺增密剂时延长20～30秒。

上述矿物基混凝土增密剂的制备方法，包括如下步骤：将所述质量百分比的表面活性剂物质、纳米晶种和分散稳定剂预先均化20～30min，然后在上述预混物料中加入所述质量百分比的矿物活性组分均化20～30min，得到矿物基混凝土增密剂。