CN112341140B - 一种装配式建筑湿接缝混凝土界面剂及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种装配式建筑湿接缝混凝土界面剂及制备方法。所述界面剂的组成包括粉料A组分和液料B组分，所述粉料A组分的成分组成为：超细水泥，粉煤灰微珠粉，细骨料，膨胀剂，保水剂；所述液料B组分的成分组成为：树脂乳液，聚羧酸减水剂，调凝剂，密实增强剂，水。本发明的界面剂可以对湿法磷酸生产过程中废液回收利用，减少环境污染，在提高湿接缝部位黏结强度的同时，显著提升界面抗渗性能，防止接缝处出现渗水、泛碱等问题，对提高装配式建筑湿接缝施工效率和保障工程质量具有显著的经济与社会效益。

Description

一种装配式建筑湿接缝混凝土界面剂及制备方法
技术领域
本发明涉及装配式建筑湿接缝混凝土施工技术领域，具体是涉及一种装配式建筑湿接缝混凝土界面剂及制备方法。
背景技术
湿接缝是指装配式建筑施工中将部分构件在工厂预制，然后运送至现场进行拼装，采用现浇混凝土把预制构件节段连成整体的接缝。由于湿接缝技术研究起步早，成本适中而得到大面积推广应用。然而，湿接缝是装配式建筑中的薄弱区域，往往出现开裂、渗水、泛碱等问题。预制构件生产过程中普遍采用脱模剂，表面较为光滑，对湿接缝部位新老混凝土界面黏结会产生不利影响。凿毛处理不仅需要花费大量的人力物力，而且可能会对接缝界面混凝土产生微裂缝等损伤。另外，现浇湿接缝混凝土与预制构件混凝土存在龄期差，收缩变形差异容易导致在湿接缝混凝土与预制构件界面出现黏结不牢、渗水、钢筋锈蚀等问题，影响装配式建筑结构的安全性和耐久性。
涂刷界面剂是改善新老混凝土界面黏结及耐久性能的常用手段，中国专利CN201810181771.3公开了一种装配式建筑专用界面剂及其制备方法，采用聚合物乳液改性水泥基材料。中国专利CN201911145232.5公开了一种界面剂及其制备方法和其在装配式建筑结构中的应用，具备粘结强度高、硬化时间长、耐低温性能等优点。但上述专利主要考虑界面剂的粘接强度，并未考虑实际应用场景下旧混凝土-界面剂-新混凝土组合结构的界面黏结强度和耐久性，在湿接缝部位新老混凝土非协调变形作用下，接缝界面开裂渗水风险仍然较高，极易引起结构耐久性不足。
综上，目前针对装配式建筑湿接缝混凝土界面剂的研究较少，现有的界面剂无法满足湿接缝新老混凝土界面高黏结强度和高耐久性的工程需求。
发明内容
为解决现有装配式建筑界面剂的不足，本发明提供一种装配式建筑湿接缝混凝土界面剂及制备方法，应用于湿接缝部位以提高新老混凝土界面黏结强度和耐久性。
为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案为：一种装配式建筑湿接缝混凝土界面剂，其特征在于：所述界面剂包括粉料A组分和液料B组分，
所述粉料A组分按重量份计算的成分组成为：
超细水泥450～600份，
粉煤灰微珠粉50～100份，
细骨料300～500份，
膨胀剂40～60份，
保水剂1～5份；
所述液料B组分按重量份计算的成分组成为：
树脂乳液400～600份，
聚羧酸系减水剂4～12份，
调凝剂2～6份，
密实增强剂10～30份，
水400～600份。
所述细骨料为40～70目石英砂与70～100目石英砂按质量比2:1混合得到；
所述保水剂为粘度20000～600000mPa·s的羟丙基纤维素醚；
所述调凝剂为质量比1：(0.5～1)的三聚磷酸钠与膦丁烷三羧酸混合物；
所述超细水泥为52.5级硅酸盐水泥，比表面积为700～800m2/kg；
所述粉煤灰微珠的需水量比≤95％，活性指数≥80％；
所述膨胀剂为氧化钙类膨胀熟料、轻烧氧化镁和硬石膏按重量比(40～60)：(20～40)：(20～30)复配得到，陈化14d以上使用；所述轻烧氧化镁烧失量≤3％，反应时间为90s～150s；
所述树脂乳液包括聚合物乳液、消泡剂和成膜助剂，且三者的重量比为(90～98)：(1～2)：(1～8)；所述聚合物乳液为苯丙乳液、纯丙乳液中的一种或两种，所述消泡剂为有机硅类消泡剂，所述成膜助剂为丙二醇单甲醚、丙二醇丁醚、二丙二醇丁醚中的一种；
所述密实增强剂通过以下方法制备得到：
(1)取湿法磷酸生产过程中废液，过滤；
(2)向反应器中依次加入去离子水100份、磨细菱苦土粉20～30份和铝矾土粉10～20份，搅拌均匀成浆体状；
(3)取步骤(1)中的滤液500～700份，匀速滴加至反应器内，滴加时间0.5～1h，搅拌速率20～60rpm，控制温度20～40℃，滴加完成后保温1～2h；
(4)反应完成后静置至室温，过滤，将滤液浓缩至质量百分浓度15％，即得密实增强剂。
所述界面剂制备方法，包括以下步骤：将A组分与B组分按照重量比1：0.25混合搅拌均匀，静置3～5min后即可使用。
本发明所能实现的有益效果是：
本发明采用超细水泥、粉煤灰微珠粉与级配石英砂复合，界面剂浆体柔和，颗粒细，具有很好的可操作性和渗透性，可以通过表面孔隙向老混凝土有效渗透，对老混凝土基层浸润性高，与后浇混凝土融合性好。通过氧化钙类膨胀熟料与轻烧氧化镁复合，进行膨胀历程调控，对新老混凝土变形差异相容性高，可以在湿接缝界面形成膨胀应力，提高接缝界面密实性。树脂乳液成膜作用一方面改善水泥基界面剂材料的微结构，提高湿接缝界面的黏结强度，另一方面赋予界面剂韧性和变形能力，从而抑制湿接缝界面的裂缝产生。本发明多种技术措施相互协调，克服接缝界面砂浆层、脱模剂、变形不协调等不利因素引起界面粘接强度不足、易渗水泛碱的问题。
本发明可以对湿法磷酸生产废液进行资源化再利用，制成氟硅酸盐密实剂，减少排放，保护环境。氟硅酸盐密实剂与混凝土水化产物氢氧化钙可以反应生成不溶物填充界面孔隙，自身部分水解也会生成硅酸凝胶，有利于提高接缝界面的密实性和黏结强度。
此外，本发明提供的装配式建筑湿接缝混凝土界面剂制备及使用方法简便，适用期长，性价比高，具有巨大的社会经济效益。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。
【实施例1】
一种装配式建筑湿接缝混凝土界面剂，粉料A组分按重量份计为超细水泥450份，粉煤灰微珠粉85份，细骨料416份，膨胀剂45份，保水剂4份；液料B组分按重量份计算的成分组成为树脂乳液430份，聚羧酸系减水剂7份，调凝剂4份，密实增强剂12份，水547份。将A组分与B组分按照重量比1：0.25混合搅拌均匀，静置3～5min后即得。
其中，超细水泥为52.5级硅酸盐水泥，比表面积为740m2/kg；粉煤灰微珠的需水量比为92％，活性指数为82％；细骨料为40目石英砂与70目石英砂按重量比2:1混合得到；膨胀剂为氧化钙类膨胀熟料、轻烧氧化镁和硬石膏按重量比50：20：30复配得到，陈化15d使用，轻烧氧化镁烧失量2.5％，反应时间为140s；保水剂为粘度30000mPa·s的羟丙基纤维素醚；树脂乳液为苯丙乳液、有机硅类消泡剂和丙二醇单甲醚按96:1:3复配得到；调凝剂为1：0.6的三聚磷酸钠与膦丁烷三羧酸混合物。密实增强剂通过以下方法制备得到：(1)取湿法磷酸生产过程中废液，过滤；(2)向反应器中依次加入去离子水100份、磨细菱苦土粉20份和铝矾土粉10份，搅拌均匀成浆体状；(3)取步骤(1)中的滤液500份，匀速滴加至反应器内，滴加时间0.5h，搅拌速率30rpm，控制温度25℃，滴加完成后保温1.5h；(4)反应完成后静置至室温，过滤，将滤液浓缩至质量百分浓度15％，即得密实增强剂。
【实施例2】
一种装配式建筑湿接缝混凝土界面剂，粉料A组分按重量份计为超细水泥500份，粉煤灰微珠粉58份，细骨料400份，膨胀剂40份，保水剂2份；液料B组分按重量份计算的成分组成为树脂乳液500份，聚羧酸系减水剂8份，调凝剂4份，密实增强剂15份，水473份。将A组分与B组分按照重量比1：0.25混合搅拌均匀，静置3～5min后即得。
其中，超细水泥为52.5级硅酸盐水泥，比表面积为750m2/kg；粉煤灰微珠的需水量比为91％，活性指数为82％；细骨料为40目石英砂与70目石英砂按重量比2:1混合得到；膨胀剂为氧化钙类膨胀熟料、轻烧氧化镁和硬石膏按重量比55：25：20复配得到，陈化21d使用，轻烧氧化镁烧失量2.5％，反应时间为120s；保水剂为粘度40000mPa·s的羟丙基纤维素醚；树脂乳液为苯丙乳液、有机硅类消泡剂和丙二醇丁醚按96:1:3复配得到；调凝剂为1：0.7的三聚磷酸钠与膦丁烷三羧酸混合物。密实增强剂通过以下方法制备得到：(1)取湿法磷酸生产过程中废液，过滤；(2)向反应器中依次加入去离子水100份、磨细菱苦土粉20份和铝矾土粉15份，搅拌均匀成浆体状；(3)取步骤(1)中的滤液550份，匀速滴加至反应器内，滴加时间0.6h，搅拌速率30rpm，控制温度20℃，滴加完成后保温2h；(4)反应完成后静置至室温，过滤，将滤液浓缩至质量百分浓度15％，即得密实增强剂。
【实施例3】
一种装配式建筑湿接缝混凝土界面剂，粉料A组分按重量份计为超细水泥510份，粉煤灰微珠粉65份，细骨料383份，膨胀剂40份，保水剂2份；液料B组分按重量份计算的成分组成为树脂乳液510份，聚羧酸系减水剂8份，调凝剂3份，密实增强剂20份，水459份。将A组分与B组分按照重量比1：0.25混合搅拌均匀，静置3～5min后即得。
其中，超细水泥为52.5级硅酸盐水泥，比表面积为750m2/kg；粉煤灰微珠的需水量比为92％，活性指数为83％；细骨料为40目石英砂与70目石英砂按重量比2:1混合得到；膨胀剂为氧化钙类膨胀熟料、轻烧氧化镁和硬石膏按重量比50：25：25复配得到，陈化15d使用，轻烧氧化镁烧失量2.6％，反应时间为130s；保水剂为粘度45000mPa·s的羟丙基纤维素醚；树脂乳液为纯丙乳液、有机硅类消泡剂和丙二醇单甲醚按96:1:3复配得到；调凝剂为1：0.7的三聚磷酸钠与膦丁烷三羧酸混合物。密实增强剂通过以下方法制备得到：(1)取湿法磷酸生产过程中废液，过滤；(2)向反应器中依次加入去离子水100份、磨细菱苦土粉20份和铝矾土粉20份，搅拌均匀成浆体状；(3)取步骤(1)中的滤液600份，匀速滴加至反应器内，滴加时间0.5h，搅拌速率40rpm，控制温度30℃，滴加完成后保温1.5h；(4)反应完成后静置至室温，过滤，将滤液浓缩至质量百分浓度15％，即得密实增强剂。
【实施例4】
一种装配式建筑湿接缝混凝土界面剂，粉料A组分按重量份计为超细水泥560份，粉煤灰微珠粉55份，细骨料327份，膨胀剂56份，保水剂2份；液料B组分按重量份计算的成分组成为树脂乳液550份，聚羧酸系减水剂9份，调凝剂4份，密实增强剂25份，水412份。将A组分与B组分按照重量比1：0.25混合搅拌均匀，静置3～5min后即得。
其中，超细水泥为52.5级硅酸盐水泥，比表面积为750m2/kg；粉煤灰微珠的需水量比为90％，活性指数为85％；细骨料为40目石英砂与90目石英砂按重量比2:1混合得到；膨胀剂为氧化钙类膨胀熟料、轻烧氧化镁和硬石膏按重量比55：20：25复配得到，陈化21d使用，轻烧氧化镁烧失量2.2％，反应时间为100s；保水剂为粘度45000mPa·s的羟丙基纤维素醚；树脂乳液为纯丙乳液、有机硅类消泡剂和二丙二醇丁醚按96:2:2复配得到；调凝剂为1：0.7的三聚磷酸钠与膦丁烷三羧酸混合物。密实增强剂通过以下方法制备得到：(1)取湿法磷酸生产过程中废液，过滤；(2)向反应器中依次加入去离子水100份、磨细菱苦土粉25份和铝矾土粉20份，搅拌均匀成浆体状；(3)取步骤(1)中的滤液650份，匀速滴加至反应器内，滴加时间1h，搅拌速率30rpm，控制温度30℃，滴加完成后保温2h；(4)反应完成后静置至室温，过滤，将滤液浓缩至质量百分浓度15％，即得密实增强剂。
【实施例5】
一种装配式建筑湿接缝混凝土界面剂，粉料A组分按重量份计为超细水泥490份，粉煤灰微珠粉75份，细骨料387份，膨胀剂45份，保水剂3份；液料B组分按重量份计算的成分组成为树脂乳液490份，聚羧酸系减水剂7份，调凝剂4份，密实增强剂29份，水470份。将A组分与B组分按照重量比1：0.25混合搅拌均匀，静置3～5min后即得。
其中，超细水泥为52.5级硅酸盐水泥，比表面积为750m2/kg；粉煤灰微珠的需水量比为89％，活性指数为85％；细骨料为40目石英砂与100目石英砂按重量比2:1混合得到；膨胀剂为氧化钙类膨胀熟料、轻烧氧化镁和硬石膏按重量比40：30：30复配得到，陈化15d使用，轻烧氧化镁烧失量2.4％，反应时间为90s；保水剂为粘度40000mPa·s的羟丙基纤维素醚；树脂乳液为苯丙乳液、有机硅类消泡剂和二丙二醇丁醚按95:2:3复配得到；调凝剂为1：0.8的三聚磷酸钠与膦丁烷三羧酸混合物。密实增强剂通过以下方法制备得到：(1)取湿法磷酸生产过程中废液，过滤；(2)向反应器中依次加入去离子水100份、磨细菱苦土粉20份和铝矾土粉15份，搅拌均匀成浆体状；(3)取步骤(1)中的滤液560份，匀速滴加至反应器内，滴加时间0.8h，搅拌速率30rpm，控制温度25℃，滴加完成后保温2h；(4)反应完成后静置至室温，过滤，将滤液浓缩至质量百分浓度15％，即得密实增强剂。
对比例1
一种装配式建筑湿接缝混凝土界面剂，粉料A组分按重量份计为超细水泥450份，粉煤灰微珠粉120份，细骨料388份，膨胀剂40份，保水剂2份；液料B组分按重量份计算的成分组成为树脂乳液320份，聚羧酸系减水剂3份，调凝剂2份，密实增强剂5份，水670份。将A组分与B组分按照重量比1：0.25混合搅拌均匀，静置3～5min后即得。
其中，超细水泥为52.5级硅酸盐水泥，比表面积为750m2/kg；粉煤灰微珠的需水量比为90％，活性指数为85％；细骨料为40目石英砂与90目石英砂按重量比2:1混合得到；膨胀剂为氧化钙类膨胀熟料、轻烧氧化镁和硬石膏按重量比55：20：25复配得到，陈化15d使用，轻烧氧化镁烧失量2.2％，反应时间为100s；保水剂为粘度45000mPa·s的羟丙基纤维素醚；树脂乳液为纯丙乳液、有机硅类消泡剂和二丙二醇丁醚按96:2:2复配得到；调凝剂为1：0.7的三聚磷酸钠与膦丁烷三羧酸混合物。密实增强剂通过以下方法制备得到：(1)取湿法磷酸生产过程中废液，过滤；(2)向反应器中依次加入去离子水100份、磨细菱苦土粉25份和铝矾土粉20份，搅拌均匀成浆体状；(3)取步骤(1)中的滤液650份，匀速滴加至反应器内，滴加时间1h，搅拌速率30rpm，控制温度30℃，滴加完成后保温2h；(4)反应完成后静置至室温，过滤，将滤液浓缩至质量百分浓度15％，即得密实增强剂。
对比例2
一种装配式建筑湿接缝混凝土界面剂，粉料A组分按重量份计为超细水泥450份，粉煤灰微珠粉10份，细骨料494份，膨胀剂45份，保水剂1份；液料B组分按重量份计算的成分组成为树脂乳液380份，聚羧酸系减水剂5份，调凝剂3份，密实增强剂8份，水604份。将A组分与B组分按照重量比1：0.25混合搅拌均匀，静置3～5min后即得。
其中，超细水泥为52.5级硅酸盐水泥，比表面积为750m2/kg；粉煤灰微珠的需水量比为90％，活性指数为85％；细骨料为40目石英砂与90目石英砂按重量比2:1混合得到；膨胀剂为氧化钙类膨胀熟料、轻烧氧化镁和硬石膏按重量比55：20：25复配得到，陈化21d使用，轻烧氧化镁烧失量2.2％，反应时间为100s；保水剂为粘度40000mPa·s的羟丙基纤维素醚；树脂乳液为纯丙乳液、有机硅类消泡剂和二丙二醇丁醚按96:2:2复配得到；调凝剂为1：0.6的三聚磷酸钠与膦丁烷三羧酸混合物。密实增强剂通过以下方法制备得到：(1)取湿法磷酸生产过程中废液，过滤；(2)向反应器中依次加入去离子水100份、磨细菱苦土粉25份和铝矾土粉20份，搅拌均匀成浆体状；(3)取步骤(1)中的滤液650份，匀速滴加至反应器内，滴加时间1h，搅拌速率30rpm，控制温度30℃，滴加完成后保温2h；(4)反应完成后静置至室温，过滤，将滤液浓缩至质量百分浓度15％，即得密实增强剂。
对比例3
一种装配式建筑湿接缝混凝土界面剂，粉料A组分按重量份计为超细水泥450份，粉煤灰微珠粉45份，细骨料465份，膨胀剂38份，保水剂2份；液料B组分按重量份计算的成分组成为树脂乳液340份，聚羧酸系减水剂5份，调凝剂2份，水653份。将A组分与B组分按照重量比1：0.25混合搅拌均匀，静置3～5min后即得。
其中，超细水泥为52.5级硅酸盐水泥，比表面积为760m2/kg；粉煤灰微珠的需水量比为90％，活性指数为85％；细骨料为40目石英砂与90目石英砂按重量比2:1混合得到；膨胀剂为氧化钙类膨胀熟料、轻烧氧化镁和硬石膏按重量比55：20：25复配得到，陈化21d使用，轻烧氧化镁烧失量2.2％，反应时间为100s；保水剂为粘度45000mPa·s的羟丙基纤维素醚；树脂乳液为纯丙乳液、有机硅类消泡剂和二丙二醇丁醚按96:2:2复配得到；调凝剂为1：0.7的三聚磷酸钠与膦丁烷三羧酸混合物。
将实施例1～5及对比例1～3的界面剂，进行流动性、界面黏结强度和界面抗渗性对比。流动性测试方法按照GB/T 2419-2005《水泥胶砂流动度试验标准》测试。
湿接缝混凝土界面黏结强度参照DL/T 5150-2017《水工混凝土试验规程》中“4.4混凝土黏结强度试验”进行。在150mm×150mm×150mm试模中间***隔板，制作尺寸为150mm×150mm×75mm的黏结基准块，标养28d后用毛刷在基准块界面上均涂抹一层界面剂，垂直放入150mm×150mm×150mm立方体试模一侧，然后将拌和好的湿接缝混凝土浇入已放置黏结基准块的试模中并振实，测试28d黏结强度。所用基准块混凝土配合比为P.II52.5水泥：中砂：5-16mm碎石：16-25mm碎石：水＝460：710：330：770：158，湿接缝混凝土配合比为P.II52.5水泥：中砂：5-16mm碎石：水＝460：710：1100：158。
黏结界面抗渗性参照DL/T 5150-2017《水工混凝土试验规程》中“4.25混凝土相对渗透性试验”进行，在混凝土抗渗试模中间***隔板，制作黏结抗渗基准块，标养28d后用毛刷在基准块界面上均涂抹一层界面剂，然后浇筑湿接缝混凝土，所用基准块混凝土和湿接缝混凝土配合比及试件成型方法同界面黏结强度，标准养护28d后测试接缝界面的相对渗透性系数，试验水压为0.8MPa，恒压时间为24h。
表1装配式建筑湿接缝混凝土界面剂性能测试结果
Figure BDA0002770192180000081
由表1可知，本发明提供的装配式建筑湿接缝混凝土界面剂，流动度大，可操作性好，易于涂刷施工。相比于对比例，使用本发明提供的界面剂后旧混凝土-界面剂-新混凝土组合结构界面黏结强度大幅提高，而且湿接缝界面的抗渗性得到明显改善，从而降低渗水风险，保障接缝面的耐久性和可靠性。
虽然本发明通过实施例进行了描述，但实施例并非用来限定本发明。本领域技术人员可在本发明的精神的范围内，各种变形和改进，例如成分比例或时间范围的调整，这种调整后的效果是可预测的，所以其同样在本发明的保护范围之内。因此本发明的保护范围应当以本申请的权利要求相同或等同的技术特征所界定的保护范围为准。

Claims (3)

1.一种装配式建筑湿接缝混凝土界面剂，其特征在于：该界面剂由粉料A组分和液料B组分组成；
所述粉料A组分按重量份计算的成分组成为：
超细水泥450~600份，
粉煤灰微珠粉50~100份，
细骨料300~500份，
膨胀剂40~60份，所述膨胀剂为氧化钙类膨胀熟料、轻烧氧化镁和硬石膏按重量比(40~60)：(20~40)：(20~30)复配得到，陈化14d以上使用，
保水剂1~5份；
所述液料B组分按重量份计算的成分组成为：
树脂乳液400~600份，所述树脂乳液包括聚合物乳液、消泡剂和成膜助剂，且三者的重量比为(90~98)：(1~2)：(1~8)，
聚羧酸系减水剂4~12份，
调凝剂2~6份，
密实增强剂10~30份，
水400~600份；
所述超细水泥为52.5级硅酸盐水泥，比表面积为700~800m2/kg；
所述粉煤灰微珠的需水量比≤95％，活性指数≥80％；
所述细骨料为40~70目石英砂与70~100目石英砂按质量比2:1混合得到；
所述保水剂为粘度20000~600000mPa·s的羟丙基纤维素醚；
所述调凝剂为质量比1：（0.5~1）的三聚磷酸钠与膦丁烷三羧酸混合物；
所述装配式建筑湿接缝混凝土界面剂的制备方法，将A组分与B组分按照重量比1：0.25混合搅拌均匀，静置3~5min后即可使用；所述密实增强剂通过以下方法制备得到：
步骤一、取湿法磷酸生产过程中废液，过滤，得滤液；
步骤二、向反应器中依次加入去离子水100份、磨细菱苦土粉20~30份和铝矾土粉10~20份，搅拌均匀成浆体状；
步骤三、取步骤一中的滤液500~700份，匀速滴加至反应器内，滴加时间0.5~1h，搅拌速率20~60rpm，控制温度20~40℃，滴加完成后保温1~2h；
步骤四、反应完成后静置至室温，过滤，将滤液浓缩至质量百分浓度15%，即得密实增强剂。
2.根据权利要求1所述的装配式建筑湿接缝混凝土界面剂，其特征在于：轻烧氧化镁烧失量≤3％，反应时间为90s~150s。
3.根据权利要求1所述的装配式建筑湿接缝混凝土界面剂，其特征在于：聚合物乳液为苯丙乳液、纯丙乳液中的一种或两种，消泡剂为有机硅类消泡剂，成膜助剂为丙二醇单甲醚、丙二醇丁醚、二丙二醇丁醚中的一种。
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