[發(fā)明專利]用于海工混凝土外防護(hù)層地聚合物及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010900619.3
• 申請日: 2020-08-31
• 公開（公告）號: CN111995309B
• 公開（公告）日: 2022-01-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李杉;李發(fā)平;盧亦焱;閆東明;蔡新華;王思雨
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢大學(xué)
• 主分類號: C04B28/00
• 分類號: C04B28/00;C04B7/14;C04B12/00;C04B111/24
• 代理公司: 武漢科皓知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 胡甜甜

本發(fā)明公開了一種用于海工混凝土外防護(hù)層的礦渣基地聚合物及其制備方法，該材料以地聚合物作為基材，通過內(nèi)摻化學(xué)添加劑組成。本發(fā)明的地聚合物具有防水性能好，抗壓強(qiáng)度高等特點(diǎn)，此外該地聚合物還具有較高的施工性能和耐久性能。本發(fā)明的防水礦渣基地聚合物能廣泛應(yīng)用于海工混凝土外防護(hù)層等基礎(chǔ)工程領(lǐng)域，具有很高的應(yīng)用推廣價值。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及地聚合物基材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于海工混凝土外防護(hù)層的礦渣基地聚合物及其制備方法。

背景技術(shù)

隨著海洋基礎(chǔ)設(shè)施的不斷擴(kuò)大，海工混凝土成為一種亟需的建筑材料，但海工混凝土在服役的過程中由于受到外界氯離子，硫酸根離子等化學(xué)物質(zhì)腐蝕的影響，容易使海工混凝土發(fā)生鋼筋銹蝕等破壞，進(jìn)而導(dǎo)致其服役壽命大大減少。因此，需要對海工混凝土采取外涂防水層以提高其防水性及耐久性。但傳統(tǒng)的外涂水泥基材料防水層成本高，不易施工，防水性差等特點(diǎn)限制了其應(yīng)用。地聚合物是一種利用粉煤灰，礦渣等工業(yè)廢棄物的硅鋁質(zhì)材料經(jīng)過堿激發(fā)而生成的一種新型環(huán)保膠凝材料。該膠凝材料具有早期強(qiáng)度高，耐高溫性能好，凝結(jié)硬化快，滲透率低，成本低等優(yōu)點(diǎn)，且其制備過程產(chǎn)生的CO₂排放量僅為普通硅酸鹽水泥的1/10-1/5，是一種資源節(jié)約型，環(huán)境友好型的材料。因此，開展防水性能優(yōu)異的地聚合物材料是目前的一種趨勢。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的是提供一種用于海工混凝土外防護(hù)層的礦渣基地聚合物及其制備方法。本發(fā)明的聚合物材料防水性能優(yōu)異，耐久性好。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下的技術(shù)方案：

第一方面，本發(fā)明提供了一種用于海工混凝土外防護(hù)層的礦渣基地聚合物，由以下重量份的原料制成：礦渣30-36份，石英砂46-52份，復(fù)合堿激發(fā)劑10-13.2份，水5-7份，酸化多壁碳納米管0.01-0.03份，減水劑0.01-0.04份，消泡劑0.01-0.03份。

作為優(yōu)選方案，所述礦渣為首先使用篩分法將球磨機(jī)球磨3-5小時，使得平均粒徑為100-200nm；

所述石英砂的粒徑為40-70目；

所述復(fù)合堿激發(fā)劑為采用初始模數(shù)為3.6-4.0，固體含量為30-34%的鈉水玻璃,并且采用氫氧化鈉配置成模數(shù)為0.8-1.1的鈉水玻璃，然后陳化6-11h制得；

所述酸化多壁碳納米管的制作過程如下：將多壁碳納米管置于濃硝酸和濃硫酸的混合溶液中，其中多壁碳納米管的混合溶液的質(zhì)量比為1/100-1/200, 濃硝酸和濃硫酸的體積比為1/2-1/4，然后充分?jǐn)嚢瑁?0-60℃下超聲震蕩3-6小時后靜置，接著用去離子水進(jìn)行稀釋，離心分離，得到的沉淀再采用此方法直至所得溶液的pH值大于7，最后將所得的溶液在60-70℃，20-30Pa的真空環(huán)境中進(jìn)行干燥，得到酸化碳納米管。

所述減水劑為碳酸鈉粉末，其含量為礦渣組分的0.1%-0.3%；

所述消泡劑為磷酸三丁酯，其固體含量為90-95%。

第二方面，本發(fā)明提供了一種制備上述用于海工混凝土外防護(hù)層的地聚合物的方法，其特征在于：包括以下步驟：

（1）以質(zhì)量份數(shù)計，稱取礦渣30-36份，石英砂46-52份，復(fù)合堿激發(fā)劑10-13.2份，水5-7份，酸化多壁碳納米管0.01-0.03份，減水劑0.01-0.04份，消泡劑0.01-0.03份；

（2）將減水劑和消泡劑加入到復(fù)合堿激發(fā)劑溶液中充分?jǐn)嚢瑁?00-500W功率超聲震蕩0.5-0.6小時得到混合溶液，然后將經(jīng)過酸處理的碳納米管加入到上述混合溶液中，用300-500W功率超聲震蕩0.5-0.6小時得到酸化的碳納米管混合溶液；