一种混凝土用复合剂及其制备方法
【专利摘要】一种混凝土用复合剂及其制备方法，所述复合剂（按质量分数）由5?30%的氯离子固化组分、10?40%的优化组分和水组成，且水的含量等于复合剂总量减去氯离子固化组分、优化组分含量的差，所述氯离子固化组分由镁铁铝化物、诱发剂和水组成，所述优化组分由醇胺类物质、改性硅氧烷、有机醇、磷酸盐和水组成，本发明的混凝土用复合剂及其制备方法，适用于沿海地区建筑物使用材料的特殊性，能够固化混凝土中的氯离子，增强结构的护筋性能，提高混凝土结构耐久性，且工艺简单，原料易得，且产品无毒、无害、无污染、绿色环保。
【专利说明】
一种混凝土用复合剂及其制备方法
技术领域
[0001] 本发明涉及土木工程及建筑材料领域，具体涉及一种混凝土用复合剂及其制备方 法。
【背景技术】
[0002] 我国沿海城市一般经济发达，建设量大，但由于淡水河砂资源缺乏，而海砂资源丰 富，因此建设用混凝土常会用到水洗海砂。我国规范中规定工程中使用的海砂必须经过淡 化处理，但是优质骨料原材料的供应日趋紧张，混凝土企业对骨料需求量巨大，材料加工企 业往往会为追求产量和经济利益而忽视质量的控制，导致海砂中大量残余氯盐、硫酸盐、贝 壳等有害物质流入混凝土搅拌站，在使用后将严重影响混凝土结构的耐久性。
[0003] 钢筋混凝土结构中由于水泥的高碱度使钢筋表面钝化，在一般环境下钢筋不易生 锈，结构耐久性较好。但如果混凝土结构受到含有氯离子介质的侵蚀，而导致钢筋锈蚀，严 重的锈蚀会使混凝土开裂，不仅影响使用功能和外观，甚至使钢筋截面削弱，结构件承载力 下降，对结构安全性造成威胁。
[0004] 随着我国经济的发展，沿海地区的建设规模还将逐步扩大，因此，针对沿海地区建 筑物使用材料的特殊性及所处的海洋环境，开发出一种能够固化混凝土中的氯离子，提高 混凝土结构耐久性，增强混凝土综合性能的外加剂显得迫在眉睫，具有重要理论和实践意 义。
【发明内容】
[0005] 本发明为了解决现有技术存在的上述问题，提供了一种混凝土用复合剂及其制备 方法。
[0006] 实现上述目的，本发明提供了一种混凝土用复合剂，所述复合剂(按质量分数）由 5-30%的氯离子固化组分、10-40%的优化组分和水组成，且水的含量等于复合剂总量减去氯 离子固化组分、优化组分含量的差，所述氯离子固化组分由镁铁铝化物、诱发剂和水组成， 所述优化组分由醇胺类物质、改性硅氧烷、有机醇、磷酸盐和水组成。
[0007] 作为本发明的进一步优选方案，所述诱发剂为磷酸钠、磷酸二氢钠、硫酸钠和改性 有机硅中的任意一种或两种。
[0008] 作为本发明的进一步优选方案，所述醇胺类物质为一乙醇二异丙醇胺、二乙醇单 异丙醇胺、单乙醇胺、三乙醇胺、二异丙醇胺、三异丙醇胺、四羟乙基乙二胺中的任意一种或 几种。
[0009] 作为本发明的进一步优选方案，所述改性硅氧烷为聚醚改性硅氧烷、有机硅中的 任意一种或两种;所述有机醇为乙二醇、丙二醇、丙三醇中的任意一种或几种。
[0010] 作为本发明的进一步优选方案，所述磷酸盐为正磷酸盐、二聚磷酸盐、三聚磷酸 盐、焦磷酸盐中的任意一种或几种。
[0011] 本发明还提供了一种混凝土用复合剂的制备方法，包括如下步骤： 制备氯离子固化组分:各原料按质量分数计，将60-90%镁铁铝化物、5-20%诱发剂、余量 为水依次加入反应容器，常温搅拌3-5h后，得到氯离子固化组分； 制备优化组分:各原料按质量分数计，将10-40%醇胺类物质，5-20%改性硅氧烷，10-35% 有机醇，5-25%磷酸盐，余量为水，依次加入反应容器常温搅拌3-5h后，即可得到优化组分； 制备混凝土用复合剂:各原料按质量分数计，将制备好的5-30%的氯离子固化组分，10-40%的优化组分，余量为水，依次加入反应容器常温搅拌3-5h后，得到混凝土用复合剂。
[0012] 作为本发明的进一步优选方案，所述镁铁铝化物通过以下方式制备： 各原料按质量分数计，将10-25%镁盐，4-15%铁盐，6-20%错盐，溶解于25-40%的水中，水 浴加热50-70 °C至完全溶解后，缓慢滴入10-30%的碱溶液，充分搅拌，反应2-4h后得到镁铁 错化物。
[0013] 作为本发明的进一步优选方案，所述诱发剂为磷酸钠、磷酸二氢钠、硫酸钠和改性 有机硅中的任意一种或两种。
[0014] 本发明的混凝土用复合剂及其制备方法的有益效果如下： 1、合成反应温和，工艺简单，原料易得，且产品无毒、无害、无污染、绿色环保。
[0015] 2、能在较低掺量下具有优异的固化氯离子能力和优化胶凝材料的能力，同基准混 凝土样对比，氯离子固化率能达到60%以上，混凝土抗渗透性能提升I、Π 级。
[0016] 3、能改善混凝土工作性能，可以保证强度等级不变的情况下，减少混凝土所用胶 凝材料10-15%的质量。
【具体实施方式】
[0017] 应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0018] 本发明的混凝土用复合剂，所述复合剂(按质量分数）由5-30%的氯离子固化组分、 10-40%的优化组分和水组成，且水的含量等于复合剂总量减去氯离子固化组分、优化组分 含量的差，即复合剂的组份除了氯离子固化组分、优化组分外，余量为水，所述氯离子固化 组分由镁铁铝化物、诱发剂和水组成，所述优化组分由醇胺类物质、改性硅氧烷、有机醇、磷 酸盐和水组成。
[0019] 优选地，按质量分数计，所述氯离子固化组分由60-90%镁铁铝化物、5-20%诱发剂、 余量为水组成；所述优化组分由10-40%醇胺类物质，5-20%改性硅氧烷，10-35%有机醇，5-25%磷酸盐，余量为水组成。
[0020] 镁铁铝化物在诱发剂的作用下能与混凝土中的氯离子在水泥碱性环境下水化生 成水化产物，固化混凝土中的氯离子，增强结构护筋性能，提高结构耐久性;优化组分能优 化混凝土中胶凝材料的配伍，充分发挥胶凝材料的胶凝作用，优化水泥混凝土硬化体微观 结构，增强结构密实度，进一步提高结构的长期耐久性，并可以保证强度等级不变的情况 下，减少混凝土所用胶凝材料10-15%质量。
[0021 ]具体实施中，所述镁铁铝化物可按以下方式制备： 各原料按质量分数计，准确称取10-25%镁盐，4-15%铁盐，6-20%铝盐，溶解于25-40%的 水中，水浴加热50_70°C至完全溶解后，缓慢滴入10-30%的碱溶液，充分搅拌，反应2-4h后即 可得到镁铁铝化物。
[0022]所述镁盐为硝酸镁，硫酸镁，草酸镁中的一种或两种，当为两种时，两种原料之间 按任意配比；所述铁盐为硝酸铁，硫酸铁的一种或两种，当为两种时，两种原料之间按任意 配比;所述铝盐为硝酸铝，硫酸铝的一种或两种，当为两种时，两种原料之间按任意配比；所 述碱溶液为氢氧化钠，碳酸钠，碳酸氢钠中的至少一种溶于水后所得的溶液。
[0023]具体实施中，所述诱发剂为磷酸钠、磷酸二氢钠、硫酸钠和改性有机硅中的任意一 种或两种，当为两种时，两种原料之间按任意配比。
[0024]具体实施中，所述醇胺类物质为一乙醇二异丙醇胺、二乙醇单异丙醇胺、单乙醇 胺、三乙醇胺、二异丙醇胺、三异丙醇胺、四羟乙基乙二胺中的任意一种或几种，当为两种或 两种以上时，两种或两种以上原料之间按任意配比；所述改性硅氧烷为聚醚改性硅氧烷、有 机硅中的任意一种或两种，当为两种时，两种原料之间按任意配比；所述的有机醇为乙二 醇、丙二醇、丙三醇中的任意一种或几种，当为两种或两种以上时，两种或两种以上原料之 间按任意配比；所述磷酸盐为正磷酸盐、二聚磷酸盐、三聚磷酸盐、焦磷酸盐中的任意一种 或几种，当为两种或两种以上时，两种或两种以上原料之间按任意配比。
[0025]本发明还提供上述混凝土用复合剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤： 一种混凝土用复合剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤： 制备氯离子固化组分:各原料按质量分数计，将60-90%镁铁铝化物、5-20%诱发剂、余量 为水依次加入反应容器，常温搅拌3-5h后，得到氯离子固化组分； 制备优化组分:各原料按质量分数计，将10-40%醇胺类物质，5-20%改性硅氧烷，10-35% 有机醇，5-25%磷酸盐，余量为水，依次加入反应容器常温搅拌3-5h后，即可得到优化组分； 制备混凝土用复合剂:各原料按质量分数计，将制备好的5-30%的氯离子固化组分，10-40%的优化组分，余量为水，依次加入反应容器常温搅拌3-5h后，得到混凝土用复合剂。
[0026] 镁铁铝化物在诱发剂的作用下能与混凝土中的氯离子在水泥碱性环境下水化生 成水化产物，固化混凝土中的氯离子，增强结构护筋性能，提高结构耐久性;优化组分能优 化混凝土中胶凝材料的配伍，充分发挥胶凝材料的胶凝作用，优化水泥混凝土硬化体微观 结构，增强结构密实度，进一步提高结构的长期耐久性，并可以保证强度等级不变的情况 下，减少混凝土所用胶凝材料的10-15%。
[0027] 具体实施中，所述诱发剂为磷酸钠、磷酸二氢钠、硫酸钠和改性有机硅中的任意一 种或两种。
[0028] 优选地，所述镁铁铝化物通过以下方式制备： 各原料按质量分数计，将10-25%镁盐，4-15%铁盐，6-20%错盐，溶解于25-40%的水中，水 浴加热50-70 °C至完全溶解后，缓慢滴入10-30%的碱溶液，充分搅拌，反应2-4h后得到镁铁 错化物。
[0029] 所述镁盐为硝酸镁，硫酸镁，草酸镁中的一种或两种，当为两种时，两种原料之间 按任意配比；所述铁盐为硝酸铁，硫酸铁的一种或两种，当为两种时，两种原料之间按任意 配比;所述铝盐为硝酸铝，硫酸铝的一种或两种，当为两种时，两种原料之间按任意配比；所 述碱溶液为氢氧化钠，碳酸钠，碳酸氢钠中的至少一种溶于水后所得的溶液。
[0030] 具体实施中，所述醇胺类物质为一乙醇二异丙醇胺、二乙醇单异丙醇胺、单乙醇 胺、三乙醇胺、二异丙醇胺、三异丙醇胺、四羟乙基乙二胺中的任意一种或几种，当为两种或 两种以上时，两种或两种以上原料之间按任意配比；所述的改性硅氧烷为聚醚改性硅氧烷、 有机硅中的任意一种或两种，当为两种时，两种原料之间按任意配比;所述的有机醇为乙二 醇、丙二醇、丙三醇中的任意一种或几种，当为两种或两种以上时，两种或两种以上原料之 间按任意配比；所述磷酸盐为正磷酸盐、二聚磷酸盐、三聚磷酸盐、焦磷酸盐中的任意一种 或几种，当为两种或两种以上时，两种或两种以上原料之间按任意配比。
[0031]所述混凝土用复合剂可直接使用，使用过程中掺量建议为胶凝材料的0.6%。
[0032] 实施例： 一种混凝土用复合剂的制备方法，该制备方法具有以下步骤： (1)各原料按质量分数计，准确称取20%硝酸镁，15%硝酸铁，10%硝酸铝，溶解于30%的水 中，水浴加热50°C至完全溶解后，缓慢滴入25%的碳酸钠碱溶液，充分搅拌，反应3h后即可得 到镁铁铝化物。
[0033] (2)各原料按质量分数计，准确称取65%镁铁铝化物、15%磷酸钠、余量为水依次加 入反应容器，常温搅拌3h后，得到氯离子固化组分。
[0034] (3)各原料按质量分数计，准确称取30%二乙醇单异丙醇胺，10%聚醚改性硅氧烷， 15%丙三醇，20%焦磷酸盐，余量为水，依次加入反应容器常温搅拌3h后，即可得到优化组分。 [0035] (4)各原料按质量分数计，准确称取制备好的25%的氯离子固化组分和40%的优化 组分，余量为水，依次加入反应容器常温搅拌4h后，即可得到所述混凝土用复合剂的成品， 混凝土用复合剂的成品的英文名:ZHK-1A。
[0036]上述实施例得到的混凝土用复合剂按如下方式检测混凝土性能： 混凝土配合比：（所用细集料为未经净化海砂，自由氯离子含量为0.3%。）
按照GB/T50082-2009《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》测试混凝土的 抗渗性能，具体数据如下：
从上表中可以看出，对比样混凝土平均渗水高度要比基准样少很多，说明对比样具有 良好的抗渗性能。与基准样相比，掺入本实施例的混凝土复合剂并减少10%水泥用量后，其 抗渗性能得到改善，从沿试件轴线劈开的结果来看，对比样渗水高度小，曲线平缓，进而说 明混凝土内部结构密实，孔隙率较小。本实施例的混凝土用复合剂良好的分散作用使混凝 土形成了稳定细密的气孔结构，隔断毛细水管，进一步阻止了有害物质的入侵，起到抗渗的 效果，提高了混凝土的耐久性能。
[0037] 按照《JTJ 270-1998水运工程混凝土试验规程》的方法测定混凝土中的自由氯离 子含量，具体实验数据如下：
从上表中可以看出，向使用了自由氯离子含量不达标的海砂的混凝土中加入本实施例 的混凝土复合剂后，自由氯离子含量大大降低，混凝土拌合物中水溶性氯离子最大含量均 能满足国家标准GBT 50164-2011《混凝土质且控制标准》的要求。混凝土用复合剂中的氯离 子固化组分能有效的与混凝土中的游离氯离子共同水化形成水化产物，固化自由氯离子。 [0038] 按照国家标准GBT 50080-2002《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》和国家标 准GBT 50081-2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》测试混凝土的工作性能和抗压强 度，具体实验数据：
由上表可知，混凝土中加入本实施例的复合剂后，虽减少了 10%的胶凝材料，但混凝土 的工作性能比基准样要好，且7天、28天抗压强度均能达到并超过基准混凝土的抗压强度。 这说明本实施例的混凝土用复合剂能够优化混凝土中胶凝材料的配伍，充分发挥胶凝材料 的作用，优化水泥混凝土硬化体微观结构，增强结构密实性，提高混凝土的抗压强度。
[0039] 本发明所列举的各原料，以及本发明各原料的上下限、区间取值都能实现本发明， 在此不--列举实施例。
[0040] 虽然以上描述了本发明的【具体实施方式】，但是本领域熟练技术人员应当理解，这 些仅是举例说明，可以对本实施方式做出多种变更或修改，而不背离本发明的原理和实质， 本发明的保护范围仅由所附权利要求书限定。
【主权项】
1. 一种混凝土用复合剂，其特征在于，所述复合剂(按质量分数）由5-30%的氯离子固化 组分、10-40%的优化组分和水组成，且水的含量等于复合剂总量减去氯离子固化组分、优化 组分含量的差，所述氯离子固化组分由镁铁铝化物、诱发剂和水组成，所述优化组分由醇胺 类物质、改性硅氧烷、有机醇、磷酸盐和水组成。2. 按照权利要求1所述的混凝土用复合剂，其特征在于，所述诱发剂为磷酸钠、磷酸二 氢钠、硫酸钠和改性有机硅中的任意一种或两种。3. 按照权利要求2所述的混凝土用复合剂，其特征在于，所述醇胺类物质为一乙醇二异 丙醇胺、二乙醇单异丙醇胺、单乙醇胺、三乙醇胺、二异丙醇胺、三异丙醇胺、四羟乙基乙二 胺中的任意一种或几种。4. 按照权利要求3所述的混凝土用复合剂，其特征在于，所述改性硅氧烷为聚醚改性硅 氧烷、有机硅中的任意一种或两种;所述有机醇为乙二醇、丙二醇、丙三醇中的任意一种或 几种。5. 按照权利要求4所述的混凝土用复合剂，其特征在于，所述磷酸盐为正磷酸盐、二聚 磷酸盐、三聚磷酸盐、焦磷酸盐中的任意一种或几种。6. -种混凝土用复合剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤： 制备氯离子固化组分:各原料按质量分数计，将60-90%镁铁铝化物、5-20%诱发剂、余量 为水依次加入反应容器，常温搅拌3-5h后，得到氯离子固化组分； 制备优化组分:各原料按质量分数计，将10-40%醇胺类物质，5-20%改性硅氧烷，10-35% 有机醇，5-25%磷酸盐，余量为水，依次加入反应容器常温搅拌3-5h后，即可得到优化组分； 制备混凝土用复合剂:各原料按质量分数计，将制备好的5-30%的氯离子固化组分，10-40%的优化组分，余量为水，依次加入反应容器常温搅拌3-5h后，得到混凝土用复合剂。7. 按照权利要求6所述的混凝土用复合剂，其特征在于，所述镁铁铝化物通过以下方式 制备： 各原料按质量分数计，将10-25%镁盐，4-15%铁盐，6-20%铝盐，溶解于25-40%的水中，水 浴加热50-70 °C至完全溶解后，缓慢滴入10-30%的碱溶液，充分搅拌，反应2-4h后得到镁铁 错化物。8. 按照权利要求6或7所述的混凝土用复合剂，其特征在于，所述诱发剂为磷酸钠、磷酸 二氢钠、硫酸钠和改性有机硅中的任意一种或两种。
【文档编号】C04B24/42GK106007473SQ201610351771
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年5月24日
【发明人】陈友治, 陶圣雄, 王云, 孙涛, 李方贤, 张迈
【申请人】深圳市中科砼科技有限公司