CN113755095B - 一种纳米防冻抗裂憎水蓝晶粉及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种纳米防冻抗裂憎水蓝晶粉，由以下原料制成：蓝晶石粉、鳞片状天然云母粉、有机硅烷乳液、纳米疏水型气相二氧化硅、甲基硅酸钠、硅酸镁铝、表面修饰剂、分散剂、木质素磺酸钙。本发明的蓝晶粉在混凝土表面形成细微凹凸结构，形成荷叶疏水效应，提高了混凝土的防水抗渗性、抗裂性、耐候性，从而全面提高混凝土结构的耐久性，延长使用寿命。

Description

一种纳米防冻抗裂憎水蓝晶粉及其制备方法
技术领域
本发明属于憎水蓝晶粉制备领域，尤其涉及一种纳米防冻抗裂憎水蓝晶粉 及其制备方法。
背景技术
混凝土防水材料主要分为柔性防水和刚性防水。柔性防水是指用防水卷材 或防水涂料对结构进行外包防水。刚性防水是以依靠结构构件自身的密实性或 采用刚性材料作防水层以达到建筑物的防水目的，即提高混凝土的抗渗性。
目前，国内大多采用柔性防水，其使用寿命在15年以内，不符合《建筑和 市政工程防水通用规范》的规定，结构件自身密实程度难以达到大多数建筑物 的抗渗等级要求。
因此，提高混凝土防水抗渗等级的防水剂开始显示出极大的市场需求，而 大多数刚性材料从自愈合、密实度上考虑提升混凝土的抗渗性能，现有技术在 提高混凝土某个性能指标的同时会影响或降低混凝土的其它性能指标，间接影 响混凝土的耐久性，鲜见能兼顾全面提升混凝土耐久性的多功能刚性防水材料。
基于此，提出一种纳米防冻抗裂憎水蓝晶粉及其制备方法，提高了混凝土 的防水抗渗性、抗裂性、耐候性，从而全面提高混凝土结构的耐久性，延长使 用寿命。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种纳米防冻抗裂憎水蓝晶粉，由以 下重量份数的原料制成：蓝晶石粉100份-120份、鳞片状天然云母粉100-120 份、有机硅烷乳液40-60份、纳米疏水型气相二氧化硅30-50份、甲基硅酸钠 3-5份、硅酸镁铝1-3份、表面修饰剂0.1-0.3份、分散剂0.1-0.3份、木质素 磺酸钙0.2-0.3份。
优选的，所述蓝晶石粉为纤维状蓝晶石粉或板状蓝晶石粉中的一种。
优选的，所述云母粉化学成分为：SiO2：36-45％,Al2O3：10-17％，MgO：19-27％，K2O：7-12％，Fe2O3：3-7％，MnO2：1-3％，TiO2：0.3-0.5％，H2O：4-6％。
优选的，所述有机硅烷乳液为羟基、醚基改性有机硅乳液。
优选的，所述表面修饰剂为十六烷基三甲基溴化铵。
优选的，所述分散剂为三聚磷酸钠。
优选的，该制备方法包括以下步骤：
步骤1：选矿粉碎：将上述重量份蓝晶石粉、鳞片状天然云母粉混合，并放 入研磨机中研磨成300-400目的粉剂，放置备用；
步骤2：物料混合：向有机硅烷乳液中依次加入上述重量份的分散剂、甲基 硅酸钠、纳米疏水型气相二氧化硅，高速搅拌混合，使有机硅烷乳液与纳米疏 水型气相二氧化硅充分浸润、分散，形成混合物；
步骤3：物化反应：将步骤1得到的粉剂加入高速搅拌反应釜中，并依次加 入上述重量份的硅酸镁铝、表面修饰剂，加热到50-70℃维持0.5-2h，再加入 步骤2的混合物，加热至70-90℃，充分混合，并在高速搅拌反应釜反应，直至 液体全部蒸发，混合物充分包裹粉剂，得到产物；
步骤4：烘干研磨：将所得产物经烘干后研磨至300-400目；
步骤5：气相活性沉积：向所得产物中通入压缩气体，沉积降温，再加入木 质素磺酸钙，充分混合15-30min，改善粉剂流动性。
优选的，所述步骤2中高速搅拌混合的速率为1000-1500转/min。
优选的，所述步骤3中高速搅拌反应釜的搅拌速率为400-800转/min。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
1、本发明制得的蓝晶粉为疏水材料，微观下层层叠片与硅酸镁铝的“片状 宫”缔结网络起到阻挡和纳米级纤维牵引作用，增加了混凝土内表面的张力， 其内部空间为“V”型，缓解水化热扩散通道，减少因温度变化、水分流失、水 分渗入引起的温度裂变、干缩裂变、冻融及钢筋锈蚀裂缝问题。
2、本发明的蓝晶粉在混凝土表面形成细微凹凸结构，形成荷叶疏水效应， 提高了混凝土的防水抗渗性、抗裂性、耐候性，从而全面提高混凝土结构的耐 久性，延长使用寿命。
具体实施方式
对本发明做进一步描述：
实施例1：
蓝晶石粉100份、鳞片状天然云母粉110份、有机硅烷乳液50份、纳米疏 水型气相二氧化硅40份、甲基硅酸钠3份、硅酸镁铝3份、表面修饰剂0.3份、 分散剂0.2份、木质素磺酸钙0.2份。
具体的，所述纳米防冻抗裂憎水蓝晶粉的制备步骤为：
步骤1：选矿粉碎：将100份蓝晶石粉、110份鳞片状天然云母粉一起混合， 研磨成375目的粉剂；
步骤2：物料混合：向50份有机硅烷乳液中依次加入0.2份分散剂、3份 甲基硅酸钠、40份纳米疏水型气相二氧化硅，高速搅拌混合，使有机硅烷乳液 与纳米疏水型气相二氧化硅充分浸润、分散，形成混合物；
步骤3：物化反应：将步骤1得到的粉剂加入高速搅拌反应釜中，并依次加 入3份的硅酸镁铝、0.3份表面修饰剂，加热到50-60℃维持0.5h，再加入步骤 2的混合物，加热至70-80℃，充分混合，并在高速搅拌反应釜反应，直至液体 全部蒸发，混合物充分包裹粉剂，得到产物；
步骤4：烘干研磨：将所得产物经烘干后研磨至375目；
步骤5：气相活性沉积：向所得产物中通入压缩气体，沉积降温，再加入木 质素磺酸钙，充分混合15min，改善粉剂流动性。
实施例2：
蓝晶石粉120份、鳞片状天然云母粉100份、有机硅烷乳液60份、纳米疏 水型气相二氧化硅40份、甲基硅酸钠3份、硅酸镁铝3份、表面修饰剂0.3份、 分散剂0.2份、木质素磺酸钙0.2份。
具体的，所述纳米防冻抗裂憎水蓝晶粉的制备步骤为：
步骤1：选矿粉碎：将120份蓝晶石粉、100份鳞片状天然云母粉一起混合， 研磨成400目的粉剂；
步骤2：物料混合：向60份有机硅烷乳液中依次加入0.2份分散剂、3份 甲基硅酸钠、40份纳米疏水型气相二氧化硅，高速搅拌混合，使有机硅烷乳液 与纳米疏水型气相二氧化硅充分浸润、分散，形成混合物；
步骤3：物化反应：将步骤1得到的粉剂加入高速搅拌反应釜中，并依次加 入3份硅酸镁铝、0.3份表面修饰剂，加热到50-60℃维持0.5h，再加入步骤2 的混合物，加热至80-90℃，充分混合，并在高速搅拌反应釜反应，直至液体全 部蒸发，混合物充分包裹粉剂，得到产物；
步骤4：烘干研磨：所得产物经烘干后研磨至400目；
步骤5：向所得产物中通入压缩气体，沉积降温，再加入木质素磺酸钙，充 分混合15min，改善粉剂流动性。
实施例3：
蓝晶石粉120份、鳞片状天然云母粉110份、有机硅烷乳液50份、纳米疏 水型气相二氧化硅50份、甲基硅酸钠2份、硅酸镁铝2份、表面修饰剂0.3份、 分散剂0.3份、木质素磺酸钙0.2份。
具体的，所述纳米防冻抗裂憎水蓝晶粉的制备步骤为：
步骤1：选矿粉碎：将120份蓝晶石粉、110份鳞片状天然云母粉一起混合， 研磨成400目的粉剂；
步骤2：物料混合：向50份有机硅烷乳液中依次加入0.3份分散剂、2份 甲基硅酸钠、50份纳米疏水型气相二氧化硅，高速搅拌混合，使有机硅烷乳液 与纳米疏水型气相二氧化硅充分浸润、分散，形成混合物；
步骤3：物化反应：将步骤1得到的粉剂加入高速搅拌反应釜中，并依次加 入2份硅酸镁铝、0.3份表面修饰剂，加热到50-60℃维持1h，再加入步骤2的 混合物，加热至80-90℃，充分混合，并在高速搅拌反应釜反应，直至液体全部 蒸发，混合物充分包裹粉剂，得到产物；
步骤4：烘干研磨：将所得产物经烘干后研磨至400目；
步骤5：气相活性沉积：向所得产物中通入压缩气体，沉积降温，再加入木 质素磺酸钙，充分混合20min，改善粉剂流动性。
实施例4：
蓝晶石粉100份、鳞片状天然云母粉100份、有机硅烷乳液60份、纳米疏 水型气相二氧化硅40份、甲基硅酸钠3份、硅酸镁铝3份、表面修饰剂0.3份、 分散剂0.3份、木质素磺酸钙0.2份。
具体的，所述纳米防冻抗裂憎水蓝晶粉的制备步骤为：
步骤1：选矿粉碎：将100份蓝晶石粉、100份鳞片状天然云母粉一起混合， 研磨成400目的粉剂；
步骤2：物料混合：向60份有机硅烷乳液中依次加入0.3份分散剂、3份 甲基硅酸钠、40份纳米疏水型气相二氧化硅，高速搅拌混合，使有机硅烷乳液 与纳米疏水型气相二氧化硅充分浸润、分散，形成混合物；
步骤3：物化反应：将步骤1得到的粉剂加入高速搅拌反应釜中，并依次加 入3份硅酸镁铝、0.3份表面修饰剂，加热到50-60℃维持0.5h，再加入步骤2 的混合物，加热至80-90℃，充分混合，并在高速搅拌反应釜反应，直至液体全 部蒸发，混合物充分包裹粉剂，得到产物；
步骤4：烘干研磨：将所得产物经烘干后研磨至400目；
步骤5：气相活性沉积：向所得产物中通入压缩气体，沉积降温，再加入木 质素磺酸钙，充分混合20min，改善粉剂流动性。
实施例5：
蓝晶石粉100份、鳞片状天然云母粉120份、有机硅烷乳液50份、纳米疏 水型气相二氧化硅3份、甲基硅酸钠3份、硅酸镁铝3份、表面修饰剂0.3份、 分散剂0.3份、木质素磺酸钙0.3份。
具体的，所述纳米防冻抗裂憎水蓝晶粉的制备步骤为：
步骤1：选矿粉碎：将100份蓝晶石粉、120份鳞片状天然云母粉一起混合， 研磨成400目的粉剂；
步骤2：物料混合：向50份有机硅烷乳液中依次加入0.3份分散剂、3份 甲基硅酸钠、50份纳米疏水型气相二氧化硅，高速搅拌混合，使有机硅烷乳液 与纳米疏水型气相二氧化硅充分浸润、分散，形成混合物；
步骤3：物化反应：将步骤1得到的粉剂加入高速搅拌反应釜中，并依次加 入3份硅酸镁铝、0.3份表面修饰剂，加热到50-60℃维持1.5h，再加入步骤2 的混合物，加热至80-90℃，充分混合，并在高速搅拌反应釜反应，直至液体全 部蒸发，混合物充分包裹粉剂，得到产物；
步骤4：烘干研磨：将所得物料经烘干后研磨至400目；
步骤5：气相活性沉积：向所得产物中通入压缩气体，沉积降温，再加入木 质素磺酸钙，充分混合20min，改善粉剂流动性。
应用例：
掺加2％纳米防冻抗裂憎水蓝晶粉，按照同一混凝土物料配合比，按照国家 标准《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》GB/T50082-2009测试如 下性能测试：
防水抗渗性能(深水高度法)：3d、28d；抗渗高度比：56.3％、31.2％。
抗冻融性能(快速冻融法测试，混凝土试件质量损失不大于5％，动弹模不 低于60％)：528次。
收缩率比(3d)：104％。
抗压强度比：3d、28d分别为110％，108％。
早期抗裂性能比：79.8％，试件抹面30min后，风吹60min，自来水喷射养 护。
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等同物限定。

Claims (5)

1.一种纳米防冻抗裂憎水蓝晶粉，其特征在于，由以下重量份数的原料制成：蓝晶石粉100份-120份、鳞片状天然云母粉100-120份、有机硅烷乳液40-60份、纳米疏水型气相二氧化硅30-50份、甲基硅酸钠3-5份、硅酸镁铝1-3份、表面修饰剂0.1-0.3份、分散剂0.1-0.3份、木质素磺酸钙0.2-0.3份，所述蓝晶石粉为纤维状蓝晶石粉或板状蓝晶石粉中的一种，所述有机硅烷乳液为羟基、醚基改性有机硅乳液，所述表面修饰剂为十六烷基三甲基溴化铵；
制备方法包括以下步骤：
步骤1：选矿粉碎：将上述重量份蓝晶石粉、鳞片状天然云母粉混合，并放入研磨机中研磨成300-400目的粉剂，放置备用；
步骤2：物料混合：向有机硅烷乳液中依次加入上述重量份的分散剂、甲基硅酸钠、纳米疏水型气相二氧化硅，高速搅拌混合，使有机硅烷乳液与纳米疏水型气相二氧化硅充分浸润、分散，形成混合物；
步骤3：物化反应：将步骤1得到的粉剂加入高速搅拌反应釜中，并依次加入上述重量份的硅酸镁铝、表面修饰剂，加热到50-70℃维持0.5-2h，再加入步骤2的混合物，加热至70-90℃，充分混合，并在高速搅拌反应釜反应，直至液体全部蒸发，混合物充分包裹粉剂，得到产物；
步骤4：烘干研磨：将所得产物经烘干后研磨至300-400目；
步骤5：气相活性沉积：向所得产物中通入压缩气体，沉积降温，再加入木质素磺酸钙，充分混合15-30min，改善粉剂流动性。
2.如权利要求1所述的一种纳米防冻抗裂憎水蓝晶粉，其特征在于，所述云母粉化学成分为：SiO2：36-45%, Al2O3：10-17%，MgO：19-27%，K2O：7-12%，Fe2O3：3-7%，MnO2：1-3%，TiO2：0.3-0.5%，H2O：4-6%。
3.如权利要求1所述的一种纳米防冻抗裂憎水蓝晶粉，其特征在于，所述分散剂为三聚磷酸钠。
4.如权利要求1所述的一种纳米防冻抗裂憎水蓝晶粉，其特征在于，所述步骤2中高速搅拌混合的速率为1000-1500转/min。
5.如权利要求1所述的一种纳米防冻抗裂憎水蓝晶粉，其特征在于，所述步骤3中高速搅拌反应釜的搅拌速率为400-800转/min。
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