一种环保型混凝土抗冻防渗剂及其应用制造技术

本发明专利技术公开了一种环保型混凝土抗冻防渗剂，其特征在于，该防渗剂由比表面积为２２ｍ↑［２］／ｇ，平均粒径２４０ｎｍ，密度２．２２ｇ／ｃｍ↑［３］的细废渣和比表面积为１６０ｍ↑［２］／ｇ、粒径为１５ｎｍ的超细矿粉组成，其比例为：（１６～３０）∶１。使用时将该添加剂掺入混凝土中，和混凝土中的某些组分发生化学反应，生成附加水化产物而形成事实上的填充，通过“级配填充”形成一个较完善的密实体系，可以有效的提高混凝土的耐久性和抗冻、防渗能力。

Environmental protection concrete antifreezing and seepage proof agent and application thereof

The invention discloses an environment-friendly concrete impervious agent, which is characterized in that the impervious agent by the specific surface area is 22m = 2 / g, the average particle size of 240nm, the density of 2.22g / cm = 3 fine slag and the surface area is 160m = 2 / g, particle size 15nm ultra-fine powder composition, its proportion is: (16 ~ 30): 1. The use of the additive in concrete mixing concrete, and some components in the chemical reaction, generate additional hydration products and the formation of filling in fact, form a relatively complete system through the dense gradation filling, can effectively improve the durability of concrete and frost resistance, seepage ability.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于建筑辅助材料，涉及一种防渗材料，特别是一种环保型混凝土抗冻防渗剂。
技术介绍
渠道输水仍是目前我国主要的灌溉输水形式。据统计，已建成的灌溉渠道总长度约300万km，其中混凝土衬砌渠道占20％。从各灌区多年的运行情况来看，渠系建筑物大量存在着渗漏、冻融破坏和化学侵蚀等病害。为了解决这些问题，技术人员总结出的提高渠库防渗抗冻胀能力的措施主要有以现有渠库防渗材料改性、新材料研制为重点的材料措施；以研制防止冻害的新型渠库抗冻胀结构形式为重点的结构措施；以研制新型渠库防渗工程施工机械为重点的工艺措施。另外，加强施工组织管理，提高防渗工程的施工质量也是重要的组织措施。在渠库防渗材料的技术措施中，混凝土防渗是目前广泛采用的工程技术方法，因为用混凝土来修建控水建筑物和进行渠道衬砌等，具有防渗效果好、抗冲耐磨性好、耐久寿命长等优点。如果单纯从渠道衬砌材料角度分析，混凝土材料作为衬砌板有良好的抗渗抗冻性能，按照渠道防渗抗冻胀理论，引起渠道渗漏冻胀的主要原因应是渠基土的渗漏和冻胀；但是如果从广义的角度来看，灌溉技术的开发和利用，除灌溉渠道外，还有水库、斗闸、涵洞等控水设施，而构筑这些灌溉设施的混凝土结构，其抗冻、抗渗能力是影响工程效能的关键因素之一。对已产生病害的混凝土进行修补加固，是提高混凝土耐久性，发挥渠库输水效率的主要措施之一。因此提高混凝土防渗补强材料的性能值得深入研究。混凝土常用防渗补强材料存在以下的局限性 渠系建筑物混凝土结构的常见病害有渗漏、裂缝、冻融破坏引起的剥蚀等。目前补强加固材料种类繁多，常见的裂缝修补材料有水泥砂浆、预缩水泥砂浆、丙乳砂浆、BAC砂浆、环氧砂浆、聚氨酯弹性嵌缝材料、GB嵌缝材料等；渗漏修补材料主要有水玻璃水泥砂浆、五矾水泥砂浆、801防渗堵漏剂、聚合物水泥砂浆腻子型膨胀橡胶和有机硅等；而剥蚀的修补材料有高抗冻性混凝土、环氧树脂砂浆、抗冲耐磨混凝土等。纵观这些混凝土补强材料，可以看出大部分是有机合成高分子材料，主要是环氧、沥青、丙烯酸等高分子化工原料制成的水剂、粉剂和密封膏，大多有一定的毒性和易老化性，对工程周边的环境和施工人员有较大的损害；另外从材料属性分析，有机高分子材料和混凝土(包括水泥砂浆等)是完全不同的两类材料，其微观结合能力和变形协调能力是有限的，这也正是有些补强材料在化学侵蚀和冻融破坏时易脆裂老化的主要原因之一；每年我国发电、炼钢工业排出的粉煤灰、矿渣等，其数量以万吨计，如何有效利用这些工业废渣，就目前的研究还远远不够。有机补强材料的这些局限性与“绿色建材”的环保发展方向是不相适应的。因此研制与混凝土组分相似且微观结合能力和变形协调能力强的基于无机掺合料的环保型混凝土抗冻防渗剂就显得十分必要。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种环保型混凝土抗冻防渗剂，由以下技术方案实现一种环保型混凝土抗冻防渗剂，其特征在于，该防渗剂由比表面积为22m2/g，平均粒径240nm，密度2.22g/cm3的细废渣和比表面积为160m2/g粒径为15nm的超细矿粉组成，其比例为(16～30)∶1。本专利技术的环保型混凝土抗冻防渗剂，使用时掺入混凝土中，和混凝土中的某些组分发生化学反应，生成附加水化产物而形成事实上的填充，通过“级配填充”形成一个较完善的密实体系，可以有效的提高混凝土的耐久性和抗冻、防渗能力。附图说明图1是水泥净浆凝结时间试验结果曲线；其中横坐标表示补强剂掺量(％)，纵坐标表示凝结时间(h)；图2是砂浆对比组的外观图片；图3是0.2MPa水压下普通砂浆L1，L2和改性砂浆L3，L4的渗水状况照片；图4是混凝土渗水高度对比图片，其中，左侧是普通混凝土；右侧是加入防渗剂的改性混凝土；图5是E12与E32试件冻融15次后对比图片；图6是混凝土碳化试验箱图片。以下结合附图和具体试验对本专利技术作进一步的详细描述。具体实施例方式1.无机掺合料的补强机理混凝土原材料除水泥、粗细骨料和拌和用水这四种组分外，还根据工程需要，加入混凝土的第五组分，即混凝土的外加剂(如减水剂、加气剂等)，和混凝土的第六组分，即混凝土掺和料(如硅粉、磨细矿渣、粉煤灰等)和其它组分的材料。对于普通水泥硬化浆体，其总孔隙率约为15％～30％。可分为水化硅酸钙凝胶孔(9～10nm)；水泥水化产物之间的气泡、裂缝所组成的毛细孔(100nm～0.5mm)等。而加入外加剂、超细矿粉和聚合物等虽能使直径大于400nm的毛细孔比例降低，但小于150nm的微孔含量却增加；加入超细矿粉后可有效地减少水泥硬化浆体中5～150nm的微孔，其与水化产物大量地键合，并以超细矿粉为晶核，在其表面形成水化硅酸钙凝胶相，把松散的水化硅酸钙凝胶变成以超细矿粉为核心的网络状结构，从而获得具有较高耐久性的混凝土。混凝土中砂浆填充骨料之间的空隙，水泥封堵砂浆之间的孔隙，而对于水泥内部的毛细孔和微孔则由无机掺合料和外加剂填充。对大于400nm的毛细孔可利用混凝土无机掺和料来进行填充，400nm～150nm的微孔通过混凝土外加剂来进行填充，而对于小于150nm的微孔可尝试利用超细矿粉的高化学活性和微粒性等性质，对其进行填充。这里指的填充，不仅指物理意义上的单纯填充，而且也包括这些材料和水泥中的某些组分发生化学反应，生成附加水化产物而形成事实上的填充，通过“级配填充”形成一个较完善的密实体系，有效地提高了混凝土的耐久性。2.基于无机掺合料的环保型混凝土抗冻防渗剂试验研究根据以上分析，选用多种无机混凝土掺合料进行多组分试验研究，通过比较掺加无机掺合料的混凝土和普通混凝土(砂浆)的抗压抗折强度、安定性、抗渗抗冻性能，申请人初步选定以磨细废渣为主要成分，掺加微量超细矿粉的环保型混凝土抗冻防渗剂。2.1试验原材料(1)混凝土基本组分本试验用“天柱”32.5普硅水泥，密度3.0g/cm3，其安定性、凝结时间、细度和抗压抗折强度均满足规范要求；细度模数2.0的渭河沙，其松散密度为1.41g/cm3，含水率1.2％，含泥量1.1％；太白山碎石，密度2.70g/cm3，根据最小空隙率原理，经试验确定碎石最佳混合比应为10～20mm碎石∶20～40mm碎石＝45％∶55％。(2)添加剂材料材料采用磨细废渣和超细矿粉，磨细废渣比表面积为22m2/g，平均粒径240nm，密度2.22g/cm3。其泌水率、火山灰活性，干缩率等指标均符合一般混凝土配制技术要求。其用量为水泥的3％～5％。它的作用是调节混凝土的粘结性能、封堵毛细孔和填充混凝土中的毛细孔等。废渣为粉煤灰，采用秦岭电厂的II级灰。超细矿粉采用市售的SiO2超细粉，比表面积为160m2/g，粒径15nm，试验时配制成超细矿粉的悬浮液，其掺量为水泥的0.1％～0.3％。使用纳米微粉是为了利用其巨大的比表面积和与混凝土常用的掺合料—磨细工业废渣的化学成分相似性以及极高的化学活性，填充磨细废渣颗粒之间的微孔，有利于水化硅酸钙(C-S-H凝胶)的形成，来提高水泥水化速度和强度，以期改善混凝土(砂浆)的耐久性。2.2试验设计(1)水泥净浆配比表1水泥净浆配比 注按水泥净浆试验方法成型后进行安定性和凝结硬化性能试验。(2)砂浆配比表2 砂浆设计配合比 根据试验分别掺加混凝土抗冻防渗剂0％(表1中编号A本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种环保型混凝土抗冻防渗剂，其特征在于，该防渗剂由比表面积为２２ｍ↑［２］／ｇ，平均粒径２４０ｎｍ，密度２．２２ｇ／ｃｍ↑［３］的细废渣和比表面积为１６０ｍ↑［２］／ｇ、粒径为１５ｎｍ的超细矿粉组成，其重量比为：（１６～３０）∶１。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：杜应吉，李元婷，
申请(专利权)人：西北农林科技大学，
类型：发明
国别省市：61[中国|陕西]