[發明專利]一種提升混凝土抗滲性的外加劑及其制備方法

有效

• 申請號: 201911298789.2
• 申請日: 2019-12-17
• 公開（公告）號: CN112979207B
• 公開（公告）日: 2022-08-19
• 發明（設計）人: 嚴涵;楊勇;洪錦祥;李申桐;舒鑫;趙紅霞;毛永琳;冉千平
• 申請（專利權）人: 江蘇蘇博特新材料股份有限公司;南京博特新材料有限公司
• 主分類號: C04B24/26
• 分類號: C04B24/26;C04B103/65
• 代理公司: 南京材智匯知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 32449
• 代理人: 杜甜甜

本發明公開了一種提升混凝土抗滲性的外加劑及其制備方法。本發明所述外加劑為水性分散液，其主要成分為具有多層核殼結構的納米粒子，所述納米粒子的結構從外到內依次為：梳形兩親型分散劑、聚脂肪醇(甲基)丙烯酸酯、脂肪酸、納米碳酸鈣顆粒。本發明所述外加劑，具有改善混凝土抗氯離子滲透和抗滲性的有益效果；在結構上，其具有兩親型分散劑包裹的多層核殼結構，使得其在水泥孔溶液中能保持良好、均勻、小尺寸的空間分布，不會發生納米顆粒的團聚或疏水組分的分相，充分保證其效能發揮，有效降低摻量；本發明所述制備方法利用已規模化商用的脂肪酸改性碳酸鈣，通過種子乳液聚合制備外加劑，易于操作和大規模生產。

技術領域

本發明涉及一種提升混凝土抗滲性的外加劑及其制備方法，屬于建筑材料技術領域。

技術背景

隨著對建筑工程質量的追求和復雜環境下大型工程的開展，耐久性成為考量建筑材料實用價值的重要指標。對于水泥基材料而言，其透水性和抗氯離子滲透性都是影響其耐久性的關鍵指標。

目前，解決水泥基材料在海工等環境下滲透性的途徑主要包括兩類，一是使用防滲涂層，從外部隔絕有害物質侵入；CN109940744A公開了一種混凝土表面耐久性提升劑及其制備使用方法，可提升混凝土抑制環境腐蝕能力；CN102219555B公開了一種多功能混凝土結構耐久性防護劑，其包含表面微結構致密化、疏水化和阻銹等多重功效；然而涂層也會受風化、日曬、晝夜溫差等環境因素的影響，進而受到腐蝕，乃至開裂剝落，最終失效，其自身的耐久性仍需要進一步改進。二是內摻抗滲外加劑，在微觀層面對水泥基材料的微結構進行改性，優化孔結構，提升其疏水性，使得有害物更難滲透。這類外加劑中，納米材料以及含疏水基團的有機材料近來備受關注，CN110128051A公開了一種提高混凝土抗氯離子侵蝕性能的氯離子吸附添加劑，其組分為硅灰、納米二氧化硅等多種無機材料和含疏水基團的有機硅助劑等有機材料，但是其摻量(膠材2-5％)相對較高。CN106517919B公開了一種用于增強抗氯離子滲透性的混凝土添加材料，其為在以N,N,N-三甲基金鋼烷氫氧化銨(R)為模板下通過鋯鹽、硅酸鹽和鋁鹽燒制得到的分子篩，雖然其效能較為突出但是其制備過程非常復雜，包含10個步驟且設備條件要求高。

因此，設計制備摻量低，合成簡易，效能高的新型外加劑是混凝土抗滲外加劑開發領域的未來方向。具體到材料設計上，一方面由于該類外加劑中無機納米組分和有機疏水組分的效能發揮都與其在水泥為結構中的空間分布密切相關，因而改善外加劑中無機有機材料在水泥孔溶液中的分散性是提升的效能的有效途徑；另一方面，由于水泥水化是持續時間以天計的相對緩慢的過程，因此有機疏水化改性材料也需要通過適當的方式來保障其在水泥漿體孔溶液中的分散以及疏水組分的釋放契合水泥水化和微結構生成的節奏。基于以上兩點，設計具有良好分散性和可控效能釋放速率的新型材料是提升混凝土抗滲外加劑效能的有力解決方案。

在候選材料方面，納米碳酸鈣極具潛力，基于碳化法的納米碳酸鈣目前已大規模商用，其尺寸可達50nm以下，同時，對納米碳酸鈣的疏水性改性工藝也早已成熟，經長鏈脂肪酸疏水改性的碳酸鈣業已在油墨、涂料等行業得到大規模應用。疏水改性碳酸鈣兼具納米和疏水組分，是對水泥基材料作抗滲性改性的優良候選。但疏水改性后的碳酸鈣在水體中分散性極差，急需關鍵手段保障其分散性，同時，合理引入新的疏水組分也可以有效提升其效能發揮。

發明內容

基于上述背景，針對目前水泥基材料相關產業對包括抗氯離子滲透、抗滲性等耐久性指標的需求，本發明基于在耐久性改善方面極具潛力的疏水改性納米碳酸鈣材料，針對其在水泥基材料中的分散性問題，通過引入新型分散劑和高聚物包層的方法，提供一種提升混凝土抗滲性的外加劑及其制備方法。