硬化的水泥基材料的非侵入修复和改造制造技术

本发明专利技术涉及修复和/或密封硬化的水泥基材料，尤其是混凝土结构的水性组合物，该水性组合物包含胶体二氧化硅和聚羧酸。本发明专利技术的水性组合物显示开裂的水泥基材料的非常高的渗透深度以及密封能力。深度以及密封能力。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】硬化的水泥基材料的非侵入修复和改造
[0001]说明书


[0002]本专利技术涉及用于修复和/或密封硬化的水泥基材料，尤其是混凝土结构的水性组合物，使用水性组合物修复和/或密封硬化的水泥基材料的方法和水性组合物的相应用途。
[0003]专利技术背景
[0004]现代混凝土是非常耐久的建筑材料，并且如果比例和放置适当，将在正常条件下产生非常长的使用寿命。在任何情况下，硬化的水泥基材料，尤其是混凝土结构，经受损坏，其可能是例如不当的制造或来自由于机械、物理或化学侵蚀的风化或其它恶劣条件的劣化的结果。因此，修复和/或密封硬化的水泥基材料对于改进结构的耐久性而言可以是必要的。对于修复和愈合水泥基材料，尤其是混凝土结构的需要变得越来越重要，并且在未来将是重要的市场，因为建筑的长寿命周期具有不断增大的潜力。
[0005]除了适合于修复或恢复受损结构的基于无机粘合剂的混凝土修复材料之外，存在用于修复和/或密封硬化的水泥基材料的一系列其它材料。
[0006]例如，纯的胶体二氧化硅可用于修复和密封硬化的增强(reinforced)混凝土结构。然而，有效性低。
[0007]EP3053901(Sika AG)教导包含胶体二氧化硅和聚羧酸酯醚的用于修复和/或密封硬化的混凝土结构的水性组合物。然而，这样的组合物的渗透深度可以是有限的。
[0008]US 2013/281577(W.R.Grace&Co)描述包含由二氧化硅和聚羧酸酯醚组成的胶体纳米颗粒的用于改性水泥基组合物的水性添加剂组合物。然而，没有公开修复硬化的水泥基材料的用途，并且随后没有优化这样的组合物的渗透深度。
[0009]EP 2251376(Sika AG)教导尤其在优选实施方案中包含5
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15重量％的梳型聚合物、10
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30重量％的气相法或胶体二氧化硅和30
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70重量％的水的水性聚合物分散体。然而，没有公开用于修复硬化的水泥基材料的用途，并且随后没有优化这样的组合物的渗透深度。
[0010]JP 2014
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177394描述混凝土结构的修复方法，其中将恢复材料施加至去除了一部分混凝土结构的位置，其中该恢复材料是砂浆组合物，尤其包含水泥、含基于聚羧酸的共聚物的流化剂和无定形二氧化硅细粉末。然而，提供的溶液是不能够渗透至深的裂纹的砂浆。
[0011]US 2004/0077768(Akzo Nobel)公开了胶体二氧化硅和有机粘合剂例如聚(丙烯酸)的共分散体。然而，这些体系用作涂层材料而不是用于修复硬化的水泥基材料。
[0012]用于不透水和结晶防水混凝土掺和剂的商购实例是Sika系列Sika Schweiz AG，其是导致基于结晶的自愈合的用于自愈合混凝土的结晶掺和剂，其与氢氧钙石(氢氧化钙)反应产生不溶于水的晶体。Xypex Chemical Corp.也销售用于防水的结晶掺和剂。
[0013]用于修复和/或密封混凝土结构的试剂的其它实例是球形芽孢杆菌、硫酸锌、氧化铝涂覆的二氧化硅纳米颗粒、高炉渣或飞灰。
[0014]用于修复和/或密封的材料经常是相当昂贵的或表现出低性能，尤其是低渗透深度。许多方案不支持自愈合过程。施加至水泥基材料可以是复杂且耗时的。
[0015]专利技术概述
[0016]本专利技术的目的因此是提供用于修复和/或密封硬化的水泥基材料，特别是混凝土结构和增强混凝土结构的组合物，其克服了以上讨论的现有技术方式的缺点。特别地，组合物应相对便宜，能够简单和/或快速施加至硬化的水泥基材料，并显示高渗透深度。此外，组合物应通过引发水泥的愈合过程表现出良好的性能。
[0017]令人惊讶地，这个目的可通过包括胶体二氧化硅和聚羧酸的组合的水性组合物实现。
[0018]因此，本专利技术涉及用于修复和/或密封硬化的水泥基材料，尤其是混凝土结构的水性组合物，该水性组合物包含胶体二氧化硅和聚羧酸，其中根据权利要求1的聚羧酸不是梳型聚合物。
[0019]所述组合物的主要优点是与其它方案相比的低成本，和施加的简单和/或快速。令人惊讶地，还实现了改进的性能，因为组合物的渗透深度非常高，优选至少10mm，特别是至少20mm或更高，和发生新的水合水泥产物的增长，特别是沿着裂纹侧，这有助于裂纹“愈合”过程。
[0020]水性组合物能够非侵入处理硬化的水泥基材料，尤其是混凝土结构，其有效地与现有的混凝土基体相互作用，从而在水泥和/或SCM的二次水合过程中形成新的水合产物。SCM是补充水泥基材料例如飞灰或炉渣例如高炉渣的常见缩写。
[0021]本专利技术还涉及修复和/或密封硬化的水泥基材料，尤其是混凝土结构的方法，包括以下步骤，施加根据本专利技术的水性组合物至硬化的水泥基材料或它的一部分从而填充具有宽度为至多10mm的任何裂纹，和水性组合物用于修复和/或密封硬化的水泥基材料的用途。在从属权利要求中记载本专利技术的优选实施方案。
[0022]当适用时，以下给出的细节同等适用于水性组合物、方法和用途。
[0023]附图简要描述
[0024]图1是通过迁移施加根据本专利技术的水性组合物的方法的示意图。在图1中，本专利技术的水性组合物作为阴极电解质3设置在待修复或密封的硬化的混凝土结构1的一侧上。水，特别是蒸馏水，设置在另一侧上作为阳极电解质2。分别将电极4、5浸没在阳极电解质和阴极电解质中，其与电压源6(例如12V)连接。例如，可以3个周期施加电势，即2天接通和1天断开。
[0025]图2是用于实施例的开裂的测试试样的示意图。
[0026]在图2中，砂浆棱柱1具有延伸至小于棱柱直径的某一深度的裂纹2。
[0027]专利技术详述
[0028]水性组合物包含胶体二氧化硅。胶体二氧化硅是指以胶体状态分散在通常为水的液相中的二氧化硅颗粒。胶体是颗粒的稳定分散体。二氧化硅颗粒的稳定分散体或胶体还称为二氧化硅溶胶。胶体二氧化硅通常是无定形的二氧化硅。胶体二氧化硅可从许多公司商购得到，例如以商标名称Levasil来自Nouryon。胶体二氧化硅的商购产品可例如在pH值、粒度或浓度方面变化。可以使用一种类型的胶体二氧化硅或例如在粒度方面不同的两种或更多种类型的胶体二氧化硅的混合物。
[0029]胶体二氧化硅可以是阴离子胶体二氧化硅或阳离子胶体二氧化硅。如技术人员已知的，胶体二氧化硅的分散体通常包括阳离子或阴离子用于稳定。在阳离子胶体二氧化硅的情况下，二氧化硅颗粒通常涂覆有氧化铝。胶体二氧化硅可以是非表面改性的二氧化硅或表面改性的二氧化硅，例如用硅烷或硅氧烷表面改性的。
[0030]胶体二氧化硅的重均粒度通常在1至150nm的范围内，优选在2nm至35nm的范围内，更优选5nm至10nm。特别优选是小粒度分散体，例如重均粒度大约5nm。可通过如在ISO 22412:2017中描述的动态光散射方法来测定如本文使用的重均粒度。
[0031]水性组合物还包含至少一种聚羧酸。水性组合物可以包本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.修复和/或密封硬化的水泥基材料，尤其是硬化的混凝土结构的水性组合物，该水性组合物包含胶体二氧化硅和至少一种聚羧酸，其中该至少一种聚羧酸不是梳型聚合物。2.根据权利要求1所述的水性组合物，其中胶体二氧化硅的重均粒度在1nm至150nm，优选2nm至35nm，更优选5nm至10nm的范围内。3.根据权利要求1至2中任一项所述的水性组合物，其中基于水性组合物的总重量，胶体二氧化硅的含量在1至50重量％、优选5至50重量％的范围内，和聚羧酸的含量在1至50重量％、优选2至50重量％、尤其是2至25重量％的范围内。4.根据权利要求1至3中任一项所述的水性组合物，其中胶体二氧化硅与聚羧酸的重量比基于干重为至少4、优选至少4.5。5.根据前述权利要求中任一项所述的水性组合物，其中至少一种聚羧酸由至少85mol％、优选至少90mol％、更优选至少95mol％、尤其至少99mol％的单体组成，各自基于聚羧酸的总组成，所述单体选自丙烯酸、甲基丙烯酸、3,3
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二甲基丙烯酸、巴豆酸、异巴豆酸、当归酸、惕各酸、马来酸、富马酸、衣康酸和山梨酸，优选选自丙烯酸和/或甲基丙烯酸。6.根据权利要求5所述的水性组合物，其中至少一种聚羧酸是均聚物，优选丙烯酸或甲基丙烯酸的均聚物。7.根据前述权利要求中任一项所述的水性组合物，其中胶体二氧...

【专利技术属性】
技术研发人员：C，
申请(专利权)人：SIKA技术股份公司，
类型：发明
国别省市：