[发明专利]一种有机硅纳米前驱体介质传输抑制剂及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种有机硅纳米前驱体介质传输抑制剂及其制备方法和应用。所述有机硅纳米前驱体介质传输抑制剂，由有机硅及其衍生物、催化剂，分散剂、稳定剂、表面活性剂以及水组成。所述有机硅纳米前驱体介质传输抑制剂在水化过程中原位生成纳米颗粒，该纳米颗粒不仅具有疏水功能，同时能够有效填充混凝土的孔隙，从而有效解决了疏水材料在饱水状态下不能减少侵蚀性介质扩散的难题，通过纳米颗粒的原位生成，能够有效解决外加纳米材料存在的分散不均、稳定性差等问题，有效提升混凝土抗离子侵蚀性能。

技术领域

本发明涉及一种功能性材料，特别适用于抑制混凝土中腐蚀性介质传输，属于建筑材料领域。

技术背景

钢筋混凝土腐蚀破坏现象越来越多，严重时会造成重大安全事故。世界各国工程和技术人员一直都关心钢筋混凝土耐腐蚀性能的提升，特别是随着经济社会的快速发展，工程应用领域的不断拓宽，面临恶劣腐蚀环境越来越普遍，实用长效性的耐腐蚀附加措施是减少腐蚀破坏和延迟结构服役寿命的有效手段。

混凝土耐久性提升的关键是降低腐蚀性介质在混凝土中的传输，常规技术手段包括降低水胶比和使用矿物掺合料；降低水胶比、减少用水量将很大程度影响新拌混凝土和易性；粉煤灰、矿粉和硅灰等矿物掺合料的使用则可能造成混凝土早期强度偏低、加剧碳化深度和增大收缩开裂的风险；上述常规技术手段主要是通过减少孔隙数量、优化孔隙结构的方式，减少侵蚀性离子可传输的路径。现有研究表明钢筋混凝土腐蚀最为严重区域为干湿交替和浪花飞溅区，究其原因主要是上述区域存在类似于“灯芯效应”的毛细吸水现象，毛细吸水会带动侵蚀性离子快速传输与富集。因此，降低毛细吸水成为抑制腐蚀最严重部位介质传输的关键。

通常降低毛细吸水的技术手段分为外涂防护涂层或内掺抗介质传输抑制材料。已知表面防护涂层技术包括有机硅烷渗透型防护涂层、成膜型防护涂层(EP-B0538555，EP-B0340816)。其中有机硅乳液可在混凝土表面涂刷，在混凝土表面形成疏水层，阻止腐蚀性介质向混凝土内传输，但表面涂刷的均匀性以长期使用后性能的劣化均会降低抗介质传输性能。

而其他外涂防腐材料，包括丙烯酸酯、环氧树脂等，虽能够完全隔离腐蚀介质，但该类防腐涂料与混凝土存在最大的问题是粘结力差、易老化、不透气等问题，导致外防护材料在实际应用混凝土表面出现耐久性能不足，失效后很难从构筑物表面清除。

混凝土中内掺疏水性材料可以起到抑制侵蚀性介质传输的作用，近年来逐渐受到学者和工程技术人员的研究和关注。但现有的内掺疏水性材料自身对混凝土的强度发展有较为显著的负面影响，如硬脂酸乳液一般降低混凝土强度15-30％(Construction andbuilding materials 227(2019)11678)，给工程结构力学性能的保障埋下隐患。

尽管CN1106363C提到将一种含有机硅化合物的可水解的水乳液加入到由水、无机组分和选择性的有机组分制成的固化前的新鲜混凝土中，用于制备均匀防水混凝土，一定程度上能够抑制腐蚀性介质的传输。然而在混凝土完全饱水状态下，该类材料对侵蚀性介质的扩散几乎没有改善效果，有时会增加饱水状态下混凝土中侵蚀性离子的扩散，从而达不到抑制介质传输的效果。

CN1233774C、CN102424542A等报道了一种纳米硅防水剂，其组成成分为：甲基硅酸钠或甲基硅醇钠或高沸硅醇钠、纳米级二氧化硅、硅丙乳液或苯丙乳液或纯丙乳液、一乙醇胺或二乙醇胺或三乙醇胺、去离子水。但甲基硅酸钠等防水材料会严重影响混凝土凝结时间，导致应用中实际用量非常有限，同时在饱水状态下难以达到高效疏水的效果。此外，在混凝土中加入纳米材料也能够一定程度上减少饱水状态下混凝土中的介质扩散，但纳米材料自身的稳定性差以及在混凝土中拌合难以有效且均匀的分散，导致其实际应用效果仍旧不够理想。

发明内容

本发明克服现有技术的不足，提供一种纳米前驱体材料，改善混凝土抗离子侵蚀的作用。所述纳米前驱体材料在水泥水化过程中原位生成纳米颗粒，该纳米颗粒不仅具有疏水功能，同时能够有效填充混凝土的孔隙，从而有效解决了疏水材料在饱水状态下不能减少侵蚀性介质扩散的难题。