CN112592114A - 一种用于pc构件的防水防锈材料 - Google Patents

Abstract

本发明属于混凝土建筑材料技术领域，具体涉及一种用于PC构件的防水防锈材料。本发明防水防锈材料包括以下重量份数的组分：水泥300‑360份、石英砂500‑610份、碎石900‑1100份、粉煤灰30‑60份、矿粉30‑50份、水150‑180份、钢纤维12‑20份、防锈剂8‑15份、减水剂6‑9份、消泡剂2‑5份；其中，防锈剂包括如下重量份数的组分：硫酸四氨合铜3‑5份、改性硅溶胶2‑4份、丙烯酸酯乳液1‑2份、氟硅酸钠0.5‑2份、成膜助剂0.5‑1份。本发明的防锈剂与钢纤维互相配合，在混凝土内部的钢筋表面形成钝化膜，有效防止外界水和空气的进入发生腐蚀反应，从而提高了PC构件的防锈性能，且制备方法简单，不但改善的混凝土的强度和耐水耐蚀能力，还有利于提升PC构件的生产效率，降低生产成本。

Description

一种用于PC构件的防水防锈材料

技术领域

本发明属于混凝土建筑材料技术领域，具体涉及一种用于PC构件的防水防锈材料。

背景技术

装配式混凝土(PC)构件在建筑、交通、水利等领域广泛应用，在国家基础设施建设中扮演重要角色，如预制钢筋混凝土柱地基基础、预制钢结构钢柱基础、路灯广告牌柱钢筋混凝土基础、预制楼板等。通常PC构件的生产涉及模具组装、钢筋骨架安装、混凝土浇筑、构建拆模和吊装、构件表面修补、构件入库养护等步骤。

预拌混凝土通常为水泥、骨料、外加剂和水按一定比例配合组成，但目前的混凝土在浇筑后容易产生收缩开裂、抗拉强度低等问题，并且普通混凝土的流动性及和易性较差，在有钢筋结构的情况下依靠人工振捣也难以保证混凝土的密实度，还可能出现PC构件内部存在大量未排除的气泡，产生多孔结构。而这种结构上的缺陷又会进一步影响PC构件的耐久性，使建筑物的防锈和抗腐蚀能力大大降低，尤其是在潮湿多雨的南方及沿海地区，建筑、道路、桥梁等如受到PC构件质量的影响很容易被雨水侵蚀，甚至引起内部钢筋生锈，严重影响建筑物的稳定性和持久性。

随着混凝土工程的多功能化、施工及应用环境的复杂化、资源与环境的优化，人们对混凝土材料也提出了更高的要求。而目前为提高混凝土或PC构件的耐久性，大多采用在预拌混凝土配方中添加减水剂或密实剂已提高PC构件的强度，如专利文献CN111574153A中公开的提高PC构件强度的混凝土配方，但却很少有可以增强防锈PC构件防锈防腐蚀功能的方法。公开号为CN111961361A的中国专利申请文献中提供了一种保温隔热防锈组合物，包括防锈砂浆和密封涂料，但其需要将防锈砂浆喷涂包覆在绑扎好的钢筋笼骨表面，进行混绣喷涂，再将防水密封涂料喷涂在养护后的防锈砂浆外表面，这样的施工养护过程复杂，可操作性不强，而且增加了施工难度和成本，生产周期长。

发明内容

本发明的目的是针对上述技术问题，提供一种用于PC构件的防水防锈材料，通过合理的配方和简单的配制方法提高PC构件的耐水防锈和耐久性能。

本发明的上述目的通过以下技术方案得以实施：

一种用于PC构件的防水防锈材料，所述防水防锈材料包括以下重量份数的组分：水泥300-360份、石英砂500-610份、碎石900-1100份、粉煤灰30-60份、矿粉30-50份、水150-180份、钢纤维12-20份、防锈剂8-15份、减水剂6-9份、消泡剂2-5份。

进一步地，本发明所述用于PC构件的防水防锈材料，所述防水防锈材料包括以下重量份数的组分：水泥320-350份、石英砂550-600份、碎石980-1050份、粉煤灰35-45份、矿粉30-40份、水160-170份、钢纤维15-19份、减水剂6-7份、防锈剂4-6份、消泡剂3-4份。

进一步地，本发明所述防锈剂包括如下重量份数的组分：硫酸四氨合铜3-5份、改性硅溶胶2-4份、丙烯酸酯乳液1-2份、氟硅酸钠0.5-2份、成膜助剂0.5-1份。

本发明中，矿粉和粉煤灰可以增加混凝土的抗压强度，减少混凝土由于早强性能差引起的开裂问题，提高密实度，同时在减水剂的作用下减少水添加量，提高抗渗和抗侵蚀能力。钢纤维的加入可以提高混凝土的韧性和抗冲击强度，同时选用各种异性截面的钢纤维可以增加其与混凝土的界面粘结性，有利于提高各原料的分散性，其还能吸附于钢筋表面在混凝土内部形成良好稳定的网状结构，而消泡剂又能减少混凝土在振捣过程中气泡孔的形成。本发明的防锈剂组分借助钢纤维强有力的渗透性，可在混凝土微孔中进行充盈，与钢纤维结合形成封闭的防水层整体，阻挡来自外界的水或其他液体的侵蚀，同时，防锈剂在钢纤维的渗透和传递作用下能作用于钢筋表面，从而起到对钢筋的保护作用。其中，防锈剂中的硫酸四氨合铜可吸附于钢纤维上，在丙烯酸酯乳液、改性硅溶胶和成膜助剂的共同作用下在钢筋表面形成一层钝化膜，限制钢筋与外界气体或水分接触发生腐蚀反应，从而提高PC构件内钢筋的防锈性能。硫酸四氨合铜与钢纤维还可起到稳定剂的作用，保证防锈剂的稳定分散，避免其他组分对防锈剂稳定性的干扰，进而增强PC构件整体的稳定性和耐久性。

进一步地，本发明的改性硅溶胶为乙烯基三乙氧基硅烷、正硅酸乙酯和硅溶胶按质量比2:1:(3～6)超声30～50min混合分散得到。

本发明的改性硅溶胶添加了乙烯基三乙氧基硅烷作为改性材料，与硅溶胶进行接枝以提高成膜性能，并增强防锈剂在钢筋表面成膜后的致密性和结合力。

进一步地，本发明所述PC构件的防水防锈材料按重量份数计还包括大孔树脂10-18份。

大孔树脂是以苯乙烯和丙烯酸酯为单体交联聚合形成的多孔骨架结构，在干燥状态下内部具有极高的孔隙率，因而具有表面积大、吸附性强的特点，可从不同介质中吸附不同性质的物质。并且大孔树脂机械强度高、抗污染能力好、热稳定，本发明在预拌混凝土中添加大孔树脂，可利用其超强的吸附性能吸附外界进入的水或其他污染物，防止水从孔隙中进入内部侵蚀钢筋，进一步避免环境因素对PC构件质量的影响。

进一步地，本发明所述于PC构件的防水防锈材料按重量份数计还包括增效剂2-5份。

进一步优选，本发明所述增强剂包括如下重量份数的组分：增强剂1-2份、分散剂0.8-1.2份、马来酸酐0.1-0.5份、水0.1-1.3份。

进一步优选，所述增强剂为三亚乙基四胺、三聚丙三醇、丙三醇、三乙醇胺中的至少一种。

进一步优选，所述分散剂为已烯基双硬脂酰胺、硬脂酸单甘油酯、三硬脂酸甘油酯、油酸酰、甲磺酰基哌嗪、苯磺酰基哌嗪中的至少一种。

进一步地，本发明所述于PC构件的防水防锈材料按重量份数计还包括杀菌剂1-3.5份。

进一步地，本发明所述减水剂为减水率≥28％的聚羧酸系减水剂。

进一步地，本发明所述消泡剂为有机硅油和/或矿物油酰胺聚合物。

进一步地，本发明所述石英砂的细度模数为1.8-2.5。

进一步地，本发明所述碎石为的粒径为3-5mm。

进一步地，本发明所用的大孔树脂的颗粒粒径为0.2～0.8nm。

本发明的另一目的在于提供一种用上述防水防锈材料制备PC构件用混凝土的方法，包括如下步骤：

按重量份数称取原料；

先将石英砂、碎石、矿粉加入搅拌机混合，再加入水泥、粉煤灰、钢纤维、防锈剂共同搅拌，再将减水剂、消泡剂和水混匀后一起加入搅拌机，继续搅拌均匀，得到混凝土；

将混凝土放入养护室进行养护，达到指定龄期后，测试混凝土的抗压强度。

本发明的混凝土配制方法操作简单，且由于配方的合理配比，各组分间可快速分散并混合均匀，在提高混凝土质量和稳定性的同时也保证了生产效率。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、本发明的防锈剂与钢纤维互相配合，在混凝土内部的钢筋表面形成钝化膜，可有效防止外界水和空气的进入发生腐蚀反应，从而提高了PC构件的防锈性能；

2、本发明的硫酸四氨合有助于防锈剂在混凝土中的稳定分散，同时防锈剂中的改性硅溶胶经过改性处理后有助于提升成膜性能，并增加成膜后的致密性和结合力；

3、本发明还在预制混凝土原料中添加了大孔树脂，其对不同介质中的物质均具有超强的吸附能力，可进一步防止外界的水分或气体进入混凝土内部引起锈蚀，从而提高PC构件的防锈性和耐久性；

4、本发明的混凝土配方合理，制备方法简单，不但改善的混凝土的强度和耐水耐蚀能力，还有利于提升PC构件的生产效率，降低生产成本。

具体实施方式

下面通过具体实施例，对本发明的技术方案作进一步描述说明。如果无特殊说明，本发明的实施例中所采用的原料均为本领域常用的原料，实施例中所采用的方法，均为本领域的常规方法。应当理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于帮助理解本发明，不用于本发明的具体限制。

实施例1

实施例1提供一种用于PC构件的防水防锈材料，包括以下重量份数的组分：水泥350份、石英砂560份、碎石1000份、粉煤灰50份、矿粉45份、水170份、钢纤维16份、防锈剂13份、大孔树脂12份、减水剂7份、消泡剂3份、增效剂3份；其中，石英砂的细度模数为2.2，碎石为的粒径为3-5mm，大孔树脂的颗粒粒径为0.5～0.8nm，减水剂为减水率≥28％的聚羧酸系减水剂，消泡剂为环己基二乙酸单酰胺。

本实施例的防锈剂由如下重量份数的组分组成：硫酸四氨合铜4.5份、改性硅溶胶3.5份、丙烯酸酯乳液2份、氟硅酸钠2份、成膜助剂1份；其中改性硅溶胶为乙烯基三乙氧基硅烷、正硅酸乙酯和硅溶胶按质量比2:1:4超声40min混合分散得到。

本实施例的增效剂由如下重量份数的组分组成：三聚丙三醇1.5份、三硬脂酸甘油酯0.8份、马来酸酐0.2份、水0.5份。

实施例2

实施例2提供一种用于PC构件的防水防锈材料，包括以下重量份数的组分：水泥320份、石英砂600份、碎石1050份、粉煤灰40份、矿粉45份、水170份、钢纤维15份、防锈剂13份、大孔树脂12份、减水剂8份、消泡剂3份、增效剂3份；其中所用石英砂、碎石、大孔树脂、减水剂、防锈剂、增效剂、消泡剂均与实施例1相同。

实施例3

实施例3提供一种用于PC构件的防水防锈材料，包括以下重量份数的组分：水泥350份、石英砂580份、碎石950份、粉煤灰60份、矿粉50份、水180份、钢纤维12份、防锈剂13份、大孔树脂12份、减水剂8份、消泡剂3份、增效剂3份；其中所用石英砂、碎石、大孔树脂、减水剂、防锈剂、增效剂、消泡剂均与实施例1相同。

实施例4

实施例4提供一种用于PC构件的防水防锈材料，包括以下重量份数的组分：水泥350份、石英砂550份、碎石1050份、粉煤灰55份、矿粉35份、水160份、钢纤维19份、防锈剂13份、大孔树脂12份、减水剂12份、消泡剂3份、增效剂3份；其中所用石英砂、碎石、大孔树脂、减水剂、防锈剂、增效剂、消泡剂均与实施例1相同。

实施例5

实施例5提供一种用于PC构件的防水防锈材料，包括以下重量份数的组分：水泥350份、石英砂560份、碎石1000份、粉煤灰50份、矿粉45份、水170份、钢纤维16份、防锈剂10份、大孔树脂12份、减水剂7份、消泡剂3份、增效剂3份；其中防锈剂由如下重量份数的组分组成：硫酸四氨合铜4份、改性硅溶胶3份、丙烯酸酯乳液1.5份、氟硅酸钠1份、成膜助剂0.5份；其中改性硅溶胶为乙烯基三乙氧基硅烷、正硅酸乙酯和硅溶胶按质量比2:1:4超声40min混合分散得到；其中所用石英砂、碎石、大孔树脂、减水剂、增效剂、消泡剂均与实施例1相同。

实施例6

实施例6提供一种用于PC构件的防水防锈材料，包括以下重量份数的组分：水泥350份、石英砂560份、碎石1000份、粉煤灰50份、矿粉45份、水170份、钢纤维16份、防锈剂6份、大孔树脂9份、减水剂7份、消泡剂3份、增效剂3份；其中防锈剂由如下重量份数的组分组成：硫酸四氨合铜2.5份、改性硅溶胶1.5份、丙烯酸酯乳液1份、氟硅酸钠0.5份、成膜助剂0.5份；所用的石英砂、碎石、大孔树脂、减水剂、增效剂、消泡剂均与实施例1相同。

实施例7

实施例7提供一种用于PC构件的防水防锈材料，其与实施例1的区别仅在于不含有大孔树脂，其余组分均与实施例1相同。

实施例8

实施例8提供一种用于PC构件的防水防锈材料，其与实施例1的区别仅在于将防锈剂中的改性硅溶胶替换为普通硅溶胶，其余组分均与实施例1相同。

实施例9

将实施例1-8中的防水防锈材料制成混凝土试块，具体方法包括如下步骤：

按重量份数称取各原料组分；

先将石英砂、碎石、矿粉加入搅拌机混合，再加入水泥、粉煤灰、钢纤维、复合膨胀剂、增效剂共同搅拌，再将缓凝减水剂和水混匀后一起加入搅拌机，继续搅拌均匀，得到混凝土；

将混凝土放入养护室进行养护，先在85℃的恒温条件下进行常压养护6h，再采用高温高压进行养护，恒压压力为0.9～1.0MPa，恒温温度为160℃，养护时间为8h，养护结束后冷却至常温。

对比例1

对比例1提供一种混凝土，其原料组成与实施例1的区别仅在于未添加防锈剂，其余组成均与实施例1相同，并按照实施例9的方法制得混凝土试块。

对比例2

对比例2提供一种混凝土，其原料组成与实施例1的区别仅在于未添加钢纤维，其余组成均与实施例1相同，并按照实施例9的方法制得混凝土试块。

参照DBJ01-54-2001界面渗透型防水涂料质量检验评定标准对实施例1-8和对比例1-2制得的混凝土进行抗透水压力比测试，并参照JC/T1018-2006水性渗透型无机防水剂的测试方法检测其防水性能，结果如下表所示。

表1实施例1-8和对比例1-2性能测试结果

测试项目	抗透水压力比/％	渗入高度/mm
			实施例1	920	12
实施例2	890	11
			实施例3	900	14
实施例4	870	13
			实施例5	950	12
实施例6	760	18
			实施例7	750	22
实施例8	790	24
			对比例1	530	31
对比例2	610	29

以上实施例对本发明要求保护的技术方案参数范围内点值未穷尽之处以及在实施例技术方案中对单个或者多个技术特征的同等替换形成的新的技术方案，同样都在本发明要求的保护范围内，并且本发明方案所有涉及的参数间如无特别说明，则相互之间不存在不可替换的唯一组合。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明，并不用于限定本发明的保护范围。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (9)

1.一种用于PC构件的防水防锈材料，其特征在于，所述防水防锈材料包括以下重量份数的组分：水泥300-360份、石英砂500-610份、碎石900-1100份、粉煤灰30-60份、矿粉30-50份、水150-180份、钢纤维12-20份、防锈剂8-15份、减水剂6-9份、消泡剂2-5份。

2.根据权利要求1所述的用于PC构件的防水防锈材料，其特征在于，所述防锈剂包括如下重量份数的组分：硫酸四氨合铜3-5份、改性硅溶胶2-4份、丙烯酸酯乳液1-2份、氟硅酸钠0.5-2份、成膜助剂0.5-1份。

3.根据权利要求2所述的用于PC构件的防水防锈材料，其特征在于，所述改性硅溶胶为乙烯基三乙氧基硅烷、正硅酸乙酯和硅溶胶按质量比2:1:(3～6)超声混合分散得到。

4.根据权利要求1-3任一所述的用于PC构件的防水防锈材料，其特征在于，所述防水防锈材料按重量份数计还包括大孔树脂10-18份。

5.根据权利要求4所述的用于PC构件的防水防锈材料，其特征在于，所述大孔树脂的颗粒粒径为0.2～0.8nm。。

6.根据权利要求1所述的用于PC构件的防水防锈材料，其特征在于，所述防水防锈材料按重量份数计还包括增效剂2-5份。

7.根据权利要求6所述的用于PC构件的防水防锈材料，其特征在于，所述增强剂包括如下重量份数的组分：增强剂1-2份、分散剂0.8-1.2份、马来酸酐0.1-0.5份、水0.1-1.3份。

8.根据权利要求7所述的用于PC构件的防水防锈材料，其特征在于，所述增强剂为三亚乙基四胺、三聚丙三醇、丙三醇、三乙醇胺中的至少一种。

9.根据权利要求7所述的用于PC构件的防水防锈材料，其特征在于，所述分散剂为已烯基双硬脂酰胺、硬脂酸单甘油酯、三硬脂酸甘油酯、油酸酰、甲磺酰基哌嗪、苯磺酰基哌嗪中的至少一种。