一种混凝土密实增强剂

摘要

本发明公开了一种混凝土密实增强剂，包括如下质量份的组分：硅灰10‑20份、粉煤灰微珠30‑40份、高分子成膜剂10‑15份、络合剂7‑12份、碳酸钙10‑20份、减水剂1‑5份、膨胀剂5‑12份、甲基硅醇钠5‑10份和消泡剂1‑3份；其中，膨胀剂为氧化镁系列膨胀剂和硫酸盐系列膨胀剂的混合物；高分子成膜剂为乙烯‑醋酸乙烯酯的共聚物、醋酸乙烯‑叔碳酸乙烯共聚物、丙烯酸共聚物中的至少一种。其使得混凝土表面和整体结构更致密，显著提高混凝土的强度、抗裂防渗性能和耐久性。

说明书

技术领域

本发明涉及建筑材料添加剂技术领域，具体涉及一种混凝土密实增强剂。

背景技术

混凝土密实剂是含有水泥活性成分、强化成分的特种混凝土密实材料，密实剂能有效阻止水分子渗透，提高混凝土抗渗性能，同时能够提高混凝土强度，具有抗渗性能好、耐碱酸、耐高低温、氯离子含量低、无味、无毒、无污染、对钢筋无腐蚀等特点，在防止混凝土水分渗透中具有重要作用，实际工程中应用广泛。在工程应用时，多数的密实剂会加大收缩，而收缩过大又是引起混凝土开裂的主要原因之一，混凝土的早期开裂尤其重要，因为后期开裂是在早期开裂或早期潜在开裂的基础上，受外力(荷载、外环境侵蚀等)作用而使混凝土的耐久性遭受破坏后发展和演变而来，密实剂的加入在一定程度上降低了整体的使用寿命，并且会使得混凝土的强度和耐腐蚀性能下降。

发明内容

为了解决上述背景技术中存在的问题，本发明提供一种混凝土密实增强剂，其使得混凝土表面和整体结构更致密，显著提高混凝土的强度、抗裂防渗性能和耐久性。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明的第一方面，提供一种混凝土密实增强剂，包括如下质量份的组分：硅灰10-20份、粉煤灰微珠30-40份、高分子成膜剂10-15份、络合剂7-12份、碳酸钙10-20份、减水剂1-5份、膨胀剂5-12份、甲基硅醇钠5-10份和消泡剂1-3份；

其中，所述膨胀剂为氧化镁系列膨胀剂和硫酸盐系列膨胀剂的混合物；

所述高分子成膜剂为乙烯-醋酸乙烯酯的共聚物、醋酸乙烯-叔碳酸乙烯共聚物、丙烯酸共聚物中的至少一种。

优选地，所述粉煤灰微珠为粒径为0.5-1μm的球形颗粒，所述碳酸钙为纳米级碳酸钙。

粉煤灰微珠大小只有水泥颗粒的1/40-1/20，不仅能改善混凝土的流动性，而且能降低混凝土的水化热，预防混凝土中裂缝的产生，另外，由于粉煤灰微珠的火山灰效应和微珠填充作用，粉煤灰微珠能进一步增强混凝土的后期强度，增强混凝土的密实性；纳米级碳酸钙颗粒能够填充混凝土微孔或与混凝土中的物质发生化学反应，生成具有膨胀密实的物质。

优选地，所述减水剂为木质素磺酸盐减水剂、聚羧酸系减水剂、脂肪族高效减水剂中的至少一种。进一步地，优选使用聚羧酸系减水剂，聚羧酸系减水剂选用聚酯型结构或聚醚型结构，其中固含量为40％，聚羧酸系减水剂作为新一代的高性能减水剂，是一种分散力强、减水效果显著、起泡很少、不具有缓凝效果、减少混凝土的收缩和增强混凝土的后期强度的新型减水剂，更重要的是，其生产过程中不添加甲醛等有害于环境的材料，是一种环保型的产品。

优选地，所述络合剂为经过环氧改性的甘氨酸，其制备步骤如下：

(1)将质量比为1：(2-3)的甘氨酸和水混合得到混合溶液，然后将混合溶液加入至反应容器中，再向其中加入氢氧化钠溶液调节pH至10，随后向反应容器中滴加环氧氯丙烷，其中加入的环氧氯丙烷与甘氨酸的质量比为(0.15-0.3):1，在50-60℃下搅拌反应2-3h；

(2)反应结束后，加入盐酸调节反应容器内pH值为6.8-7.2，再将反应容器内溶液静置分层；

(3)将分层得到的下层溶液取出，进行旋蒸浓缩，即得经过环氧改性的甘氨酸。

在碱性条件下经过环氧改性的甘氨酸上活性基团数量增多，其作为络合剂与碳酸钙反应生成可溶性的钙络合物，在混凝土水化过程中，其可自发的向混凝土内部扩散，与混凝土中的硅酸根反应生成不溶性的硅酸钙晶体，达到了对混凝体内部微小空隙填充的目的，同时还能增强混凝土的强度和防水性能。

优选地，所述消泡剂为质量比为1：(4-6)的二甲基硅油和聚二甲基硅氧烷的混合物。

本发明的第二方面，提供一种混凝土密实增强剂的制备方法，包括以下步骤：

S1、将硅灰和粉煤灰微珠按照相应的重量比进行混合，向其中加入甲基硅醇钠继续搅拌混合20-30min，

S2、随后向其中加入高分子成膜剂、减水剂、膨胀剂和消泡剂，搅拌混合40-60min，静置2-3h；

S3、再将络合剂和碳酸钙加入，混合均匀即得的混凝土密实增强剂。

本发明的第三方面，提供一种混凝土密实增强剂的使用方法，所述混凝土密实增强剂的使用量为混凝土凝胶材料重量的5％-10％，在混凝土浇筑前直接添加至混凝土凝胶材料中使用，经过10-20min的搅拌混合，即可使用配置的混凝土进行现场施工。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

本发明中将颗粒较小的硅灰和粉煤灰微珠加入至混凝土中，能够改善混凝土的流动性，而且能降低混凝土的水化热，预防混凝土中裂缝的产生，另外其对混凝土的空隙进行初步填充，增强混凝土的后期强度和密实性；络合剂与碳酸钙反应生成可溶性的钙络合物，在混凝土水化过程中，其可自发的向混凝土内部扩散，与混凝土中的硅酸根反应生成不溶性的硅酸钙晶体，达到了对混凝体内部微小空隙填充的目的，使得混凝土表面和整体结构更加致密，同时还能增强混凝土的强度和防水性能；甲基硅醇钠的加入能够减少混凝土中的孔隙，并能够堵塞混凝体的毛细通道，减少水分流动的路径，降低混凝土的透水性，增加硬化后混凝土的密实性，达到防水效果；氧化镁系列膨胀剂和硫酸盐系列膨胀剂的加入可防止由于混凝土收缩而产生裂缝，并且基本上不影响流态混凝土的流态化效果，并且可以降低单独添加硫酸盐系列膨胀剂造成混凝土外部出现裂缝的现象，提高混凝土的密实性；高分子成膜剂配合密实剂中其他组分能够形成致密化的连续阻隔膜层结构，具有优异的耐水、耐碱及离子阻隔性能；减水剂分散力强、减水效果显著、起泡很少、具有缓凝效果、减少混凝土的收缩和增强混凝土的后期强度；消泡剂表面能低，表面张力也较低，在水及一般油中的溶解度低且活性高，能有效地消除混凝土中的气泡，从而降低硬化后混凝土中的不良孔隙，进一步增加混凝土的密实性。

本发明中的密实增强剂组分安全环保，低毒低害，环保性能优异，用量少，防水效果明显，各组分协同配合，使得混凝土表面和整体结构更致密，显著提高混凝土的强度、抗裂防渗性能和耐久性，同时能有效减少混凝土的收缩，大大降低了施工成本。

附图说明

下面结合附图与具体实施例对本发明作进一步详细说明。

图1为本发明中络合剂(经过环氧改性的甘氨酸)的制备工艺流程图；

图2为本发明中混凝土密实增强剂的制备工艺流程图；

图3为实施例1至实施例4、市售产品的泌水率指标变化曲线图；

图4为实施例1至实施例4、市售产品的吸水量指标变化曲线图；

图5为实施例1至实施例4、市售产品的抗压强度指标变化曲线图；

图6为实施例1至实施例4、市售产品的收缩率指标变化曲线图；

具体实施方式

实施例1

一种混凝土密实增强剂的配置方法如下：

S1、制备络合剂(经过环氧改性的甘氨酸)：

(1)将质量比为1：2的甘氨酸和水混合得到混合溶液，然后将混合溶液加入至反应容器中，再向其中加入氢氧化钠溶液调节pH至10，随后向反应容器中滴加环氧氯丙烷，其中加入的环氧氯丙烷与甘氨酸的质量比为0.2:1，在50-60℃下搅拌反应2-3h；

(2)反应结束后，加入盐酸调节反应容器内pH值为6.8-7.2，再将反应容器内溶液静置分层；

(3)将分层得到的下层溶液取出，进行旋蒸浓缩，即得经过环氧改性的甘氨酸。

S2、将硅灰160Kg和粉煤灰微珠(粒径为0.5-1μm)320Kg按照相应的重量比进行混合，向其中加入甲基硅醇钠80Kg继续搅拌混合20-30min；

S3、随后向其中加入高分子成膜剂100Kg、聚羧酸系减水剂30Kg、膨胀剂80Kg和消泡剂10Kg，搅拌混合40-60min，静置2-3h；

其中，高分子成膜剂为乙烯-醋酸乙烯酯的共聚物，膨胀剂为氧化镁系列膨胀剂和硫铝酸盐类膨胀剂的混合物，消泡剂为质量比为1：5的二甲基硅油和聚二甲基硅氧烷的混合物；

S4、再将络合剂80Kg和纳米碳酸钙120Kg加入，混合均匀即得的混凝土密实增强剂。

上述混凝土密实增强剂的使用方法如下：

步骤一、设置钢筋骨架和模板：根据施工设计，定位放线，进行底板钢筋绑扎，并支设模板；

步骤二、将混凝土与混凝土密实增强剂混合：在混凝土浇筑前，将混凝土密实增强剂与混凝土凝胶材料按照1:20的重量比混合，并在搅拌条件下混合10-20min即得配置的混凝土；

步骤三、将步骤二中配置得到的混凝土按照设定浇筑路线进行浇筑成型。

实施例2

一种混凝土密实增强剂的配置方法如下：

S1、制备络合剂(经过环氧改性的甘氨酸)：

(1)将质量比为1：2.4的甘氨酸和水混合得到混合溶液，然后将混合溶液加入至反应容器中，再向其中加入氢氧化钠溶液调节pH至10，随后向反应容器中滴加环氧氯丙烷，其中加入的环氧氯丙烷与甘氨酸的质量比为0.15:1，在50-60℃下搅拌反应2-3h；

(2)反应结束后，加入盐酸调节反应容器内pH值为6.8-7.2，再将反应容器内溶液静置分层；

(3)将分层得到的下层溶液取出，进行旋蒸浓缩，即得经过环氧改性的甘氨酸。

S2、将硅灰100Kg和粉煤灰微珠(粒径为0.5-1μm)380Kg按照相应的重量比进行混合，向其中加入甲基硅醇钠50Kg继续搅拌混合20-30min；

S3、随后向其中加入高分子成膜剂140Kg、聚羧酸系减水剂10Kg、膨胀剂120Kg和消泡剂20Kg，搅拌混合40-60min，静置2-3h；

其中，高分子成膜剂为醋酸乙烯-叔碳酸乙烯共聚物，膨胀剂为氧化镁系列膨胀剂和硫铝酸盐类膨胀剂的混合物，消泡剂为质量比为1：4的二甲基硅油和聚二甲基硅氧烷的混合物；

S4、再将络合剂70Kg和纳米碳酸钙100Kg加入，混合均匀即得的混凝土密实增强剂。

上述混凝土密实增强剂的使用方法如下：

步骤一、设置钢筋骨架和模板：根据施工设计，定位放线，进行底板钢筋绑扎，并支设模板；

步骤二、将混凝土与混凝土密实增强剂混合：在混凝土浇筑前，将混凝土密实增强剂与混凝土凝胶材料按照1.5:20的重量比混合，并在搅拌条件下混合10-20min即得配置的混凝土；

步骤三、将步骤二中配置得到的混凝土按照设定浇筑路线进行浇筑成型。

实施例3

一种混凝土密实增强剂的配置方法如下：

S1、制备络合剂(经过环氧改性的甘氨酸)：

(1)将质量比为1：3的甘氨酸和水混合得到混合溶液，然后将混合溶液加入至反应容器中，再向其中加入氢氧化钠溶液调节pH至10，随后向反应容器中滴加环氧氯丙烷，其中加入的环氧氯丙烷与甘氨酸的质量比为0.3:1，在50-60℃下搅拌反应2-3h；

(2)反应结束后，加入盐酸调节反应容器内pH值为6.8-7.2，再将反应容器内溶液静置分层；

(3)将分层得到的下层溶液取出，进行旋蒸浓缩，即得经过环氧改性的甘氨酸。

S2、将硅灰200Kg和粉煤灰微珠(粒径为0.5-1μm)300Kg按照相应的重量比进行混合，向其中加入甲基硅醇钠100Kg继续搅拌混合20-30min；

S3、随后向其中加入高分子成膜剂150Kg、聚羧酸系减水剂20Kg、膨胀剂50Kg和消泡剂30Kg，搅拌混合40-60min，静置2-3h；

其中，高分子成膜剂为乙烯-醋酸乙烯酯的共聚物，膨胀剂为氧化镁系列膨胀剂和硫铝酸盐类膨胀剂的混合物，消泡剂为质量比为1：6的二甲基硅油和聚二甲基硅氧烷的混合物；

S4、再将络合剂120Kg和纳米碳酸钙200Kg加入，混合均匀即得的混凝土密实增强剂。

上述混凝土密实增强剂的使用方法如下：

步骤一、设置钢筋骨架和模板：根据施工设计，定位放线，进行底板钢筋绑扎，并支设模板；

步骤二、将混凝土与混凝土密实增强剂混合：在混凝土浇筑前，将混凝土密实增强剂与混凝土凝胶材料按照1:10的重量比混合，并在搅拌条件下混合10-20min即得配置的混凝土；

步骤三、将步骤二中配置得到的混凝土按照设定浇筑路线进行浇筑成型。

实施例4

一种混凝土密实增强剂的配置方法如下：

S1、制备络合剂(经过环氧改性的甘氨酸)：

(1)将质量比为1：2的甘氨酸和水混合得到混合溶液，然后将混合溶液加入至反应容器中，再向其中加入氢氧化钠溶液调节pH至10，随后向反应容器中滴加环氧氯丙烷，其中加入的环氧氯丙烷与甘氨酸的质量比为0.2:1，在50-60℃下搅拌反应2-3h；

(2)反应结束后，加入盐酸调节反应容器内pH值为6.8-7.2，再将反应容器内溶液静置分层；

(3)将分层得到的下层溶液取出，进行旋蒸浓缩，即得经过环氧改性的甘氨酸。

S2、将硅灰180Kg和粉煤灰微珠(粒径为0.5-1μm)400Kg按照相应的重量比进行混合，向其中加入甲基硅醇钠60Kg继续搅拌混合20-30min；

S3、随后向其中加入高分子成膜剂100Kg、聚羧酸系减水剂50Kg、膨胀剂70Kg和消泡剂20Kg，搅拌混合40-60min，静置2-3h；

其中，高分子成膜剂为丙烯酸共聚物，膨胀剂为氧化镁系列膨胀剂和硫铝酸盐类膨胀剂的混合物，消泡剂为质量比为1：5的二甲基硅油和聚二甲基硅氧烷的混合物；

S4、再将络合剂100Kg和纳米碳酸钙180Kg加入，混合均匀即得的混凝土密实增强剂。

上述混凝土密实增强剂的使用方法如下：

步骤一、设置钢筋骨架和模板：根据施工设计，定位放线，进行底板钢筋绑扎，并支设模板；

步骤二、将混凝土与混凝土密实增强剂混合：在混凝土浇筑前，将混凝土密实增强剂与混凝土凝胶材料按照1:20的重量比混合，并在搅拌条件下混合10-20min即得配置的混凝土；

步骤三、将步骤二中配置得到的混凝土按照设定浇筑路线进行浇筑成型。

对比例1

现有市售混凝土防水密实剂FS102。

实验例

将实施例1至实施例4中制得的混凝土密实增强剂按照JC474-2008《砂浆、混凝土防水剂》进行检测，性能检测结果如表1。

表1

由表1测试结果及图3至图6中各项性能指标变化曲线图可知，本发明各实施例中密实增强剂各项性能指标均优于市售产品，实施例1至实施例4中制得的密实增强剂使得混凝土表面和整体结构更致密，显著提高混凝土的强度、抗裂防渗性能和耐久性，同时能有效减少混凝土的收缩，大大降低了施工成本。

以上应用了具体个例对本发明进行阐述，只是用于帮助理解本发明，并不用以限制本发明。对于本发明所属技术领域的技术人员，依据本发明的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。