CN113735623A - 一种混凝土防碳化抑制剂及其制备方法 - Google Patents
一种混凝土防碳化抑制剂及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113735623A CN113735623A CN202110944086.3A CN202110944086A CN113735623A CN 113735623 A CN113735623 A CN 113735623A CN 202110944086 A CN202110944086 A CN 202110944086A CN 113735623 A CN113735623 A CN 113735623A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- solution
- concrete
- absorbent
- carbonization
- agent
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
- C04B41/60—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone of only artificial stone
- C04B41/61—Coating or impregnation
- C04B41/65—Coating or impregnation with inorganic materials
- C04B41/68—Silicic acid; Silicates
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
- C04B41/45—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements
- C04B41/50—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements with inorganic materials
- C04B41/5025—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements with inorganic materials with ceramic materials
- C04B41/5035—Silica
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Aftertreatments Of Artificial And Natural Stones (AREA)
Abstract
本发明公开了一种混凝土防碳化抑制剂及其制备方法,涉及混凝土表面防护技术领域。所述防碳化抑制剂包括成膜剂、成膜促进剂、CO2吸收剂、封孔剂和渗透剂;其中成膜剂是氟硅酸镁、氟硅酸钠和γ‑(2,3‑环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷中的一种或几种;成膜促进剂是硅酸锂、硅酸钠及硅酸钾中的一种或几种;CO2吸收剂为碳酸钾、碳酸钠、三乙醇胺和2,2‑二羟基二乙胺中的一种或几种;封孔剂为改性硅溶胶;渗透剂为十六烷基三甲基溴化铵、十六醇聚氧乙烯醚二甲基辛烷基氯化铵和十八烷基二甲基苄基氯化铵中的一种或几种。本发明所述的混凝土防碳化抑制剂原料易得、制备工艺简单,既可以将CO2物理隔离,又可以吸收扩散至混凝土表面的CO2,实现了混凝土碳化抑制双重保护。
Description
技术领域
本发明涉及新型建筑材料技术领域,具体为一种混凝土防碳化抑制剂及其制备方法。
背景技术
混凝土的形成主要源于水泥与水之间发生的化学反应,两者之间的水化反应使得物质中产生较高强度的水化物。而石子、砂及外加剂等基本材料加入其中,便能借助强度较高的水化物使得呈现分散状态的砂和石子凝结粘合成堆,从而形成了建设工程所需的混凝土。混凝土的碳化是由于水泥和水发生反应形成的水化物与空气中的二氧化碳接触时发生了化学作用所导致的,也被称为混凝土的中性化过程。一般情况下,水泥中的矿物以硅酸三钙和硅酸二钙含量较多,约占总重的75%,水泥完全水化后,生成的水化硅酸钙凝胶约占总体积的50%,氢氧化钙约占25%,水泥石的强度主要取决于水化硅酸钙,在混凝土中水泥石的含量占总体积的25%。渗透到混凝土内部孔隙中的CO2会与水泥水化过程中所产生的水化硅酸钙和氢氧化钙等相互作用,生成碳酸钙等产物,直至混凝土内部孔隙液pH值降低至8.5~9.0之间。混凝土碳化过程的主要化学反应可表示为:
CO2+H2O→H2CO3
Ca(OH)2+H2CO3→CaCO3+2H2O
2CaCO·2SiO2·3H2O+3H2CO3→CaCO3+2SiO2+6H2O
2CaCO·2SiO2·4H2O+2H2CO3→2CaCO3+2SiO2+6H2O
混凝土碳化是在混凝土的气相、液相和固相中进行着的一个十分复杂的多相物理化学连续过程,它会导致混凝土中碱性物质被不断消耗,混凝土碱度降低,这将增加混凝土孔隙溶液中的氢离子数量,致使混凝土对钢筋的保护作用减弱。当碳化的深度超过混凝土保护层的厚度时,在水与空气存在的条件下,就会使混凝土失去对钢筋的保护作用,使钢筋开始腐蚀,从而导致钢筋混凝土结构的强度及综合性能逐步下降。
混凝土碳化有混凝土“癌症”之说,必须对其采取有效地抑制措施。近年来,混凝土碳化抑制方法主要有优化混凝土配比、开发抗碳化水泥及外加剂、改善混凝土养护措施等,但这些方法还普遍存在着碳化抑制效果不佳、成本高或实施程序复杂等问题。因此,为解决混凝土碳化的问题,开发一种新型混凝土防碳化抑制剂及其制备方法已显十分必要。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足,本发明提供了一种新型混凝土防碳化抑制剂及其制备方法,解决了混凝土碳化后其碱度降低,混凝土对钢筋的保护作用减弱,钢筋混凝土结构的整体强度和综合性能下降的问题,提高了钢筋混凝土结构的耐久性。
(二)技术方案
为实现以上目的,本发明通过以下技术方案予以实现:一种混凝土防碳化抑制剂,包括以下组分:成膜剂、成膜促进剂、CO2吸收剂、封孔剂和渗透剂;
其中成膜剂是氟硅酸镁、氟硅酸钠和γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷中的一种或几种;成膜促进剂是硅酸锂、硅酸钠及硅酸钾中的一种或几种;CO2吸收剂为碳酸钾、碳酸钠、三乙醇胺和2,2-二羟基二乙胺中的一种或几种;封孔剂为改性硅溶胶;渗透剂为十六烷基三甲基溴化铵、十六醇聚氧乙烯醚二甲基辛烷基氯化铵和十八烷基二甲基苄基氯化铵中的一种或几种。在成膜促进剂的作用下,成膜剂可在混凝土表面形成憎水性薄膜,将混凝土表面与CO2隔离;封孔剂可以封堵防碳化膜的孔洞或缺陷;CO2吸收剂可以吸收扩散至混凝土表面的CO2气体;渗透剂可以促进成膜剂渗入混凝土内部,与混凝土胶凝材料反应形成类似于牙釉质的结构,提升内部混凝土的致密性,阻止CO2向混凝土内部渗透。
优选的,所述CO2吸收剂包括无机和有机吸收剂两种,两者的总质量浓度为7%~15%,无机和有机CO2吸收剂的质量比例为1:3~1:1。
优选的,所述成膜剂与成膜促进剂的质量比为1:1~3:1。
优选的,所述渗透剂的质量浓度为0.2%~1%。
一种混凝土防碳化抑制剂的制备方法,包括以下具体步骤:
S1.先将100mL一定浓度的偏铝酸钠溶液缓慢加入到250g酸性硅溶胶中得到混合溶液,再将该混合溶液在一定温度下回流反应一定时间,待反应液冷却至室温后,用1mol/L的盐酸溶液将反应液pH值调节至3.0即得改性硅溶胶封孔剂;
S2.将成膜剂、成膜促进剂和无机CO2吸收剂加入到去离子水中,一定温度下加热搅拌直至得到无色透明的溶液A;
S3.将有机CO2吸收剂加入到无水乙醇中,配制得到无色透明溶液B;
S4.向S2中制得的溶液A中加入S3所制备溶液B、S1所制备的封孔剂溶液和少量渗透剂,加水稀释至一定体积,搅拌至完全溶解即得到乳白色的防碳化抑制剂。
优选的,所述S1中偏铝酸钠溶液的浓度为2%~10%,反应的加热温度为100~150℃,加热时间为50min~100min。
优选的,所述S2中的加热温度为35℃~70℃。
混凝土碳化和CO2的浓度、混凝土表面含水率等有密切关系,本发明制备的防碳化抑制剂同时具有化学吸收和物理隔离CO2的功能。一方面,本发明所提供的防碳化防护剂可在混凝土表面成膜,膜层可化学吸收扩散至混凝土表面的CO2,其化学吸收CO2的机理如下:
K2CO3→2K++CO3 2+
R2NH+CO2→R2NCOOH
R2NCOOH→R2NCOO-H+H+
R2NCOO-+H2O→R2NH+HCO3-
H++CO3 2-→HCO3-
K++HCHO3 2-→KHCO3
其中R=HOCHO2CH2—。
膜层中二氧化碳平衡浓度(分压)可通过下式进行计算:
另一方面,二氧化碳是通过混凝土表面存在的孔隙、气泡、裂缝及毛细管等缝隙缺陷而渗入到混凝土内部,致使混凝土发生碳化的;本发明所提供的防碳化抑制剂不但可以在混凝土表面形成憎水性膜层,还可以渗透进入混凝土内部,与混凝土内部胶凝材料反应,提升了混凝土的致密性,有效阻止了CO2向混凝土内部扩散,发挥了物理隔离的功能。
(三)有益效果
本发明提供了一种混凝土防碳化抑制剂及其制备方法。具备以下有益效果:
1.本发明所提供的混凝土防碳化抑制剂及其制备方法,其原料来源广泛、制备工艺简单,既可以将CO2与混凝土表面物理隔离,又可以吸收扩散至混凝土表面的CO2,实现混凝土防碳化双重保护。
2.经本发明所提供的混凝土防碳化抑制剂处理的混凝土表面,养护期结束后混凝土表面的平均碳化深度仅为0.13mm,明显低于未经处理的混凝土表面平均碳化深度2.32mm,碳化抑制效果显著。
附图说明
图1为本发明碳化抑制剂的生产工艺流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
实施例一:
如图1所示,先将100mL 2%的偏铝酸钠溶液缓慢加入到250g酸性硅溶胶中得到混合溶液,再将该混合溶液在120℃温度下回流反应60min,待反应液冷却至室温后,用1mol/L的盐酸溶液将反应液pH值调节至3.0即得改性硅溶胶封孔剂溶液;再将300g氟硅酸镁、150g硅酸钠和50g碳酸钾加入到去离子水中,45℃下加热搅拌直至得到无色透明的溶液A;然后,将25g三乙醇胺和25g 2,2-二羟基二乙胺加入到无水乙醇中,配制得到无色透明溶液B;最后,向溶液A中加入封孔剂溶液、溶液B和2g十六烷基三甲基溴化铵,加热搅拌至完全溶解,加水稀释至1000mL,冷却至室温后即得到乳白色的防碳化抑制剂。
实施例二:
先将100mL 6%的偏铝酸钠溶液缓慢加入到250g酸性硅溶胶中得到混合溶液,再将该混合溶液在150℃温度下回流反应90min,待反应液冷却至室温后,用1mol/L的盐酸溶液将反应液pH值调节至3.0即得改性硅溶胶封孔剂溶液;再将270g氟硅酸镁、90g硅酸钠和70g碳酸钾加入到去离子水中,55℃下加热搅拌直至得到无色透明的溶液A;然后,将70g三乙醇胺加入到无水乙醇中,配制得到无色透明溶液B;最后,向溶液A中加入封孔剂溶液、溶液B和5g十六醇聚氧乙烯醚二甲基辛烷基氯化铵,加热搅拌至完全溶解,加水稀释至1000mL,冷却至室温后即得到乳白色的防碳化抑制剂。
实施例三:
先将100mL 8%的偏铝酸钠溶液缓慢加入到250g酸性硅溶胶中得到混合溶液,再将该混合溶液在135℃温度下回流反应100min,待反应液冷却至室温后,用1mol/L的盐酸溶液将反应液pH值调节至3.0即得改性硅溶胶封孔剂溶液;再将400g氟硅酸镁、200g硅酸钠和40g碳酸钾加入到去离子水中,65℃下加热搅拌直至得到无色透明的溶液A;然后,将40g 2,2-二羟基二乙胺加入到无水乙醇中,配制得到无色透明溶液B;最后,向溶液A中加入上述制备的封孔剂溶液、溶液B和7g十八烷基二甲基苄基氯化铵,加热搅拌至完全溶解,加水稀释至1000mL,冷却至室温后即得到乳白色的防碳化抑制剂。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例,对于本领域的普通技术人员而言,可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (7)
1.一种混凝土防碳化抑制剂,其特征在于,包括以下组分:成膜剂、成膜促进剂、CO2吸收剂、封孔剂和渗透剂;
其中成膜剂是氟硅酸镁、氟硅酸钠和γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷中的一种或几种;成膜促进剂是硅酸锂、硅酸钠及硅酸钾中的一种或几种;CO2吸收剂为碳酸钾、碳酸钠、三乙醇胺和2,2-二羟基二乙胺中的一种或几种;封孔剂为改性硅溶胶;渗透剂为十六烷基三甲基溴化铵、十六醇聚氧乙烯醚二甲基辛烷基氯化铵和十八烷基二甲基苄基氯化铵中的一种或几种。
2.根据权利要求1所述的一种混凝土防碳化抑制剂,其特征在于,所述CO2吸收剂包括无机和有机吸收剂两种,两者的总质量浓度为7%~15%,无机和有机CO2吸收剂的质量比例为1:3~1:1。
3.根据权利要求1所述的一种混凝土防碳化抑制剂,其特征在于,所述成膜剂与成膜促进剂的质量比为1:1~3:1。
4.根据权利要求1所述的一种混凝土防碳化抑制剂,其特征在于,所述渗透剂的质量浓度为0.2%~1%。
5.一种混凝土防碳化抑制剂的制备方法,其特征在于,包括以下具体步骤:
S1.先将100mL一定浓度的偏铝酸钠溶液缓慢加入到250g酸性硅溶胶中得到混合溶液,再将该混合溶液在一定温度下回流反应一定时间,待反应液冷却至室温后,用1mol/L的盐酸溶液将反应液pH值调节至3.0即可得改性硅溶胶溶液封孔剂;
S2.将成膜剂、成膜促进剂和无机CO2吸收剂加入到去离子水中,一定温度下加热搅拌直至得到无色透明的溶液A;
S3.将有机CO2吸收剂加入到少量无水乙醇中,配制得到无色透明溶液B;
S4.向S2中制得的溶液A中加入S3制备溶液B、S1制备的封孔剂溶液和少量渗透剂,加水稀释至一定体积,搅拌至完全溶解即得到乳白色的防碳化抑制剂。
6.根据权利要求5所述的一种混凝土防碳化抑制剂的制备方法,其特征在于:所述S1中偏铝酸钠溶液的浓度为2%~10%,反应的加热温度为100℃~150℃,加热时间为50min~100min。
7.根据权利要求5所述的一种混凝土防碳化抑制剂的制备方法,其特征在于:所述S2中的加热温度为35℃~70℃。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202110944086.3A CN113735623B (zh) | 2021-08-17 | 2021-08-17 | 一种混凝土防碳化抑制剂及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202110944086.3A CN113735623B (zh) | 2021-08-17 | 2021-08-17 | 一种混凝土防碳化抑制剂及其制备方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN113735623A true CN113735623A (zh) | 2021-12-03 |
CN113735623B CN113735623B (zh) | 2022-11-04 |
Family
ID=78731388
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202110944086.3A Active CN113735623B (zh) | 2021-08-17 | 2021-08-17 | 一种混凝土防碳化抑制剂及其制备方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN113735623B (zh) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114349532A (zh) * | 2022-02-23 | 2022-04-15 | 北京易晟元环保工程有限公司 | 混凝土早期养护液体制剂及混凝土早期养护方法 |
CN114479642A (zh) * | 2022-01-28 | 2022-05-13 | 四川迈铁龙科技有限公司 | 一种自封闭高渗透聚氨酯防水涂料及其制备方法 |
CN115403301A (zh) * | 2022-10-11 | 2022-11-29 | 山东众森科技股份有限公司 | 自燃煤矸石制备高性能混凝土掺合料的添加剂及应用 |
CN117228976A (zh) * | 2023-09-27 | 2023-12-15 | 石家庄市长安育才建材有限公司 | 一种混凝土防碳化剂及其制备方法与应用 |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101013031B1 (ko) * | 2010-11-09 | 2011-02-14 | 가원건설 주식회사 | 철근 콘크리트 구조물의 염해 및 탄산화 방지공법 |
CN108101582A (zh) * | 2017-11-30 | 2018-06-01 | 中冶建筑研究总院(深圳)有限公司 | 一种有机-无机杂化混凝土浸渍剂及制备方法 |
CN113248181A (zh) * | 2021-06-26 | 2021-08-13 | 西安同成建筑科技有限责任公司 | 一种混凝土用高性能抗碳化剂及制备方法 |
-
2021
- 2021-08-17 CN CN202110944086.3A patent/CN113735623B/zh active Active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101013031B1 (ko) * | 2010-11-09 | 2011-02-14 | 가원건설 주식회사 | 철근 콘크리트 구조물의 염해 및 탄산화 방지공법 |
CN108101582A (zh) * | 2017-11-30 | 2018-06-01 | 中冶建筑研究总院(深圳)有限公司 | 一种有机-无机杂化混凝土浸渍剂及制备方法 |
CN113248181A (zh) * | 2021-06-26 | 2021-08-13 | 西安同成建筑科技有限责任公司 | 一种混凝土用高性能抗碳化剂及制备方法 |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
叶云飞等: "渗透成膜型混凝土防护涂料的研究", 《新型建筑材料》 * |
王正祥,付佩玉,李春喜,刘利民: "聚氧乙烯烷基胺抑制混凝土碳化作用机理的研究", 《山东建材学院学报》 * |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114479642A (zh) * | 2022-01-28 | 2022-05-13 | 四川迈铁龙科技有限公司 | 一种自封闭高渗透聚氨酯防水涂料及其制备方法 |
CN114349532A (zh) * | 2022-02-23 | 2022-04-15 | 北京易晟元环保工程有限公司 | 混凝土早期养护液体制剂及混凝土早期养护方法 |
CN115403301A (zh) * | 2022-10-11 | 2022-11-29 | 山东众森科技股份有限公司 | 自燃煤矸石制备高性能混凝土掺合料的添加剂及应用 |
CN115403301B (zh) * | 2022-10-11 | 2023-10-24 | 山东众森科技股份有限公司 | 自燃煤矸石制备高性能混凝土掺合料的添加剂及应用 |
CN117228976A (zh) * | 2023-09-27 | 2023-12-15 | 石家庄市长安育才建材有限公司 | 一种混凝土防碳化剂及其制备方法与应用 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN113735623B (zh) | 2022-11-04 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN113735623B (zh) | 一种混凝土防碳化抑制剂及其制备方法 | |
CN108218350A (zh) | 高强度珊瑚骨料混凝土及其制备方法 | |
CN106145739A (zh) | 一种环保型低回弹低碱液体速凝剂及制备方法 | |
CN106927713A (zh) | 一种海工混凝土用抗裂防渗外加剂 | |
CN115611589B (zh) | 一种基于碳化养护的水泥基泡沫轻质土制备方法 | |
CN104829190B (zh) | 一种建筑石膏用有机-无机高效复合防水剂及其应用 | |
KR101033652B1 (ko) | 액상형 구체 방수재의 제조방법 및 이를 이용한 콘크리트 조성물 | |
CN115353361B (zh) | 一种复合胶凝材料及其制备方法和应用 | |
WO2023216538A1 (zh) | 一种混凝土水化温升抑制型矿物掺合料及其制备与应用 | |
CN103755213A (zh) | 一种多功能高效混凝土防水剂的制备方法 | |
CN113845329A (zh) | 一种隧道衬砌混凝土抗溶蚀外加剂、其制备方法及应用 | |
CN112723807B (zh) | 一种海水拌合水下不分散混凝土及其制备方法 | |
CN108101443A (zh) | 一种可快速修补裂缝的渗透结晶型防水材料的制作方法 | |
CN106007473B (zh) | 一种混凝土用复合剂及其制备方法 | |
CN115948084B (zh) | 一种混凝土自清洁有机无机杂化防水涂料及其制备方法 | |
CN114634327B (zh) | 一种纯锂基密封固化剂及其制备方法 | |
CN115521123A (zh) | 一种固化二氧化碳的方法 | |
Lagerblad et al. | Conceptual model for concrete long time degradation in a deep nuclear waste repository | |
KR20080022657A (ko) | 액상형 구체 방수재 | |
RU2305671C1 (ru) | Сырьевая смесь для защитного покрытия бетонной поверхности | |
RU2396234C1 (ru) | Сырьевая смесь | |
CN108569914B (zh) | 一种室内水泥地面专用固化剂及其使用方法 | |
Milestone et al. | Carbonation of geothermal grouts—Part 2: CO2 attack at 250 C | |
CN106747191A (zh) | 一种内掺改性碳纳米管防水增强的蒸压加气砖 | |
KR101094721B1 (ko) | 콘크리트 구조물의 원형 복원 보수 모르타르 및 보수 보강 공법 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |