一種混凝土抗凍防水合金粉及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及建筑材料領(lǐng)域，特別是一種混凝土抗凍防水合金粉及其制備方法，針對現(xiàn)有混凝土在頻繁的凍融交替作用時，混凝土工程易于損壞，綜合耐久性不強的特點，而現(xiàn)有技術(shù)對某個指標的提高大多是以降低其它性能指標，特別是力學(xué)性能指標為代價，本發(fā)明的目的在于提供一種混凝土抗凍防水合金粉，由重量份數(shù)的Al2O313.28～19.75份、MgO14.20～22.24份、SiO213.59～20.60份、ZrO29.36～13.91份、MoO38.82～14.42份為原料制成，其制作方法是：把原料混合均勻經(jīng)過高溫噴射、碾壓，再經(jīng)過硅偶聯(lián)劑、六氯化銨活化改性，最后利用納米氣相沉積和飛濺鍍膜技術(shù)的方法復(fù)合，然后粉碎而成，混凝土抗凍融性能大幅度提高，性能提高數(shù)個抗凍等級，在提高防水抗?jié)B性能，提高抗裂性的同時為施工、操作帶來便利。
【專利說明】一種混凝土抗凍防水合金粉及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及建筑材料領(lǐng)域，特別是一種混凝土抗凍防水合金粉及其制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002]混凝土是指由膠凝材料將集料膠結(jié)成整體的工程復(fù)合材料的統(tǒng)稱，混凝土的性能主要有以下幾項:
和易性:混凝土拌合物最重要的性能，它綜合表示拌合物的稠度、流動性、可塑性、抗分層離析泌水的性能及易抹面性等；
強度:混凝土硬化后的最重要的力學(xué)性能，是指混凝土抵抗壓、拉、彎、剪等應(yīng)力的能力；
變形:混凝土在荷載或溫濕度作用下會產(chǎn)生變形，主要包括彈性變形、塑性變形、收縮和溫度變形等；
耐久性:在一般情況下，混凝土具有良好的耐久性，但在寒冷地區(qū)，特別是在水位變化的工程部位以及在飽水狀態(tài)下受到頻繁的凍融交替作用時，混凝土易于損壞，為此對混凝土要有一定的抗凍性要求，用于不透水的工程時，要求混凝土具有良好的抗?jié)B性和耐蝕性，抗?jié)B性、抗凍性、抗侵蝕性為混凝土耐久性中至關(guān)重要的幾項要求，而現(xiàn)有技術(shù)生產(chǎn)的混凝土添加劑在對某個指標的提高的同時大多是以降低其它性能指標，特別是強度等力學(xué)性能指標為代價。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對現(xiàn)有混凝土在頻繁的凍融交替作用時，易于損壞，耐久性不強的，而現(xiàn)有技術(shù)對某個指標的提高大多都是以降低其它指標，特別是強度等力學(xué)性能指標為代價的特占.V，
本發(fā)明的目的在于提供一種混凝土抗凍防水合金粉，由重量份數(shù)的Al20313.28?19.75 份、Mg014.20 ?22.24 份、Si0213.59 ?20.60 份、Zr029.36 ?13.91 份、Μο038.82 ?14.42份為原料制成，
其制作方法是:把原料混合均勻經(jīng)過高溫噴射、碾壓，再經(jīng)過硅偶聯(lián)劑、六氯化銨活化改性，最后利用納米氣相沉積和飛濺鍍膜技術(shù)的方法復(fù)合后粉碎而成，制作方法中所用設(shè)備均為現(xiàn)有技術(shù)中的公知設(shè)備。
[0004]由此制成的合金粉本身為疏水性材料，發(fā)揮微觀下層層疊加薄片憎水作用，表面形成不吻合的介于納米數(shù)量級內(nèi)的粗糙磨面層，利于增大混凝土內(nèi)部表面張力，增加流動阻力，堵塞內(nèi)部微孔隙，杜絕混凝土滲水或因滲水而引起的混凝土抗凍影響，產(chǎn)品微觀環(huán)境下呈現(xiàn)的薄片疊加的獨特結(jié)構(gòu)，能夠增加納米粒子的表面積和表面能，降低和減少混凝土拌合物離析、泌水，改善材料堆積效果，促進混凝土粗細骨料間的咬合、鏈接，使水泥基料與水化產(chǎn)物大量結(jié)合并以合金粉為晶核在其顆粒表面形成強度高、穩(wěn)定性強的水化凝膠體。

【具體實施方式】
[0005]以下結(jié)合實施例對
【發(fā)明內(nèi)容】
作出詳細說明實施例1
一種混凝土抗凍防水合金粉，由重量份數(shù)的Al2O3 13.28份、MgO 14.20份、S12 13.59份、ZrO2 9.36份、MoO3 8.82份為原料制成，
其制作方法包括以下步驟:
步驟一、高溫噴射:
把原料混合均勻，在1900-2100°C高溫條件下采用鎢錸合金噴嘴，隨著溫度增高，自然噴射出熔融顆粒狀微珠；
步驟二、碾壓:
用鉬制磙滾壓噴射出的還未結(jié)晶或凝固的熔融顆粒狀微珠成厚度為0.6?1.2微米的疊加薄片；
步驟三、活化改性:
在真空反應(yīng)釜內(nèi)添加0.6?1.2微米的混合物薄片，取所添加的混合物薄片重量的1%的納米級硅偶聯(lián)劑和六氯化銨，其中二者重量各占50%，控制溫度在400°C?600°C之間，用氣相沉積和飛濺鍍膜的方法技術(shù)工藝生產(chǎn)而成疊加憎水層材料；
步驟四、粉碎:
將步驟三所制成材料用粉碎設(shè)備粉碎至目數(shù)為300-350目即可。
[0006]實施例2
一種混凝土抗凍防水合金粉，由重量份數(shù)的Al2O3 19.75份、MgO 22.24份、S12 20.60份、ZrO2 13.91份、MoO3 14.42份為原料制成，
其制作方法包括以下步驟:
步驟一、高溫噴射:
把原料混合均勻，在1900-2100°C高溫條件下采用鎢錸合金噴嘴，隨著溫度增高，自然噴射出熔融顆粒狀微珠；
步驟二、碾壓:
用鉬制磙滾壓噴射出的還未結(jié)晶或凝固的熔融顆粒狀微珠成厚度為0.6?1.2微米的疊加薄片；
步驟三、活化改性:
在真空反應(yīng)釜內(nèi)添加0.6?1.2微米的混合物薄片，取所添加的混合物薄片重量的1%的納米級硅偶聯(lián)劑和六氯化銨，其中二者重量各占50%，控制溫度在400°C?600°C之間，用氣相沉積和飛濺鍍膜的方法技術(shù)工藝生產(chǎn)而成疊加憎水層材料；
步驟四、粉碎:
將步驟三所制成材料用粉碎設(shè)備粉碎至目數(shù)為300-350目即可。
[0007]實施例3
一種混凝土抗凍防水合金粉，由重量份數(shù)的Al2O3 16.50份、MgO 18.20份、S12 17.60份、ZrO2 11.50份、MoO3 12.20份為原料制成，
其制作方法包括以下步驟:
步驟一、高溫噴射: 把原料混合均勻，在1900-2100°C高溫條件下采用鎢錸合金噴嘴，隨著溫度增高，自然噴射出熔融顆粒狀微珠；
步驟二、碾壓:
用鉬制磙滾壓噴射出的還未結(jié)晶或凝固的熔融顆粒狀微珠成厚度為0.6?1.2微米的疊加薄片；
步驟三、活化改性:
在真空反應(yīng)釜內(nèi)添加0.6?1.2微米的混合物薄片，取所添加的混合物薄片重量的1%的納米級硅偶聯(lián)劑和六氯化銨，其中二者重量各占50%，控制溫度在400°C?600°C之間，用氣相沉積和飛濺鍍膜的方法技術(shù)工藝生產(chǎn)而成疊加憎水層材料；
步驟四、粉碎:
將步驟三所制成材料用粉碎設(shè)備粉碎至目數(shù)為300-350目即可。
[0008]由此原料及方法制成的混凝土抗凍防水合金粉有以下性能:
一、混凝土抗凍防水合金粉材料本身為疏水性憎水材料，微觀表面易形成針尖聚合物基團層，形成不全部吻合的磨面層，其尺寸大小介于納米范圍內(nèi)，形成納米數(shù)量級表面粗糙結(jié)構(gòu)，大大降低憎水性基面的界面能，當水珠與材料形成幾乎為點接觸的時候，界面能降到最低，相對應(yīng)的接觸角就會變大，疏水性變好，材料的憎水性好，可降低和減少混凝土拌合物離析、泌水，改善材料堆積效果，發(fā)揮粒子表面效應(yīng)和小尺寸效應(yīng)，迅速增加納米粒子的表面積和表面能；
二、合金粉使混凝土中水不能形成通路，使混凝土拌合物中自由水變的細小、分散，較大程度的改善混凝土毛細的數(shù)量和特征，減少混凝土滲水通道，促進混凝土粗細骨料間的咬合、鏈接、擴大微觀結(jié)構(gòu)接觸面積，加快水泥水化速度和水化程度；
三、合金粉中含有少量納米二氧化硅，摻入水泥基材料中能夠較大幅度提高熟料早期水化速度，使氫氧化鈣更多的在納米二氧化硅表面形成鍵合，生成高強凝膠，增強水泥密度，降低孔隙率，降低氫氧化鈣含量和細化氫氧化鈣晶體，從而提高水泥砂漿、混凝土的抗壓強度，同時，組份中還含有少量的活性改性促進劑，膠凝材料一起能把集料緊密膠結(jié)，構(gòu)成致密的微觀結(jié)構(gòu)，使硬化水泥漿體密實，從而提高機械強度，在整個水化過程當中，致使水泥基料與水化產(chǎn)物大量結(jié)合并以合金粉為晶核在其顆粒表面形成強度高、穩(wěn)定性強的水化凝膠體，變成在混凝土水化過程中內(nèi)部孔隙以合金粉為核心的致密結(jié)構(gòu)，與混凝土兼容性極強，合金粉表面形成的特殊膜層可以輕易滲透到混凝土孔隙內(nèi)部，使得微觀下合金片封蓋混凝土孔隙，并緊緊粘連在一起，混凝土抗凍防水合金粉與混凝土一起形成渾為一體的致密結(jié)構(gòu)，杜絕混凝土滲水或因滲水而引起的混凝土抗凍影響；
四、呈現(xiàn)薄片狀態(tài)的混凝土抗凍防水合金粉在很大程度上能夠阻斷、堵塞混凝土內(nèi)部微裂紋、毛細微孔隙，同時充分發(fā)揮層層疊加薄片的憎水作用，增大混凝土內(nèi)部表面張力，為混凝土中水泥水化提供足夠且可以直接使用的水分，在毛細通道中形成不計其數(shù)的疏水膜層，使水以及水攜帶金屬離子或酸根離子不能穿透的層層薄片屏障。
[0009]實驗對比分析
抗凍融性能對比
按照大礦物摻合料配合比，經(jīng)多次循環(huán)重復(fù)檢測；沒有摻加混凝土抗凍防水合金粉的基準混凝土抗凍循環(huán)為150次，摻加1%含量的混凝土抗凍防水合金粉的抗凍循環(huán)為525次，摻加2%含量的混凝土抗凍防水合金粉的抗凍循環(huán)為625次，摻加混凝土抗凍防水合金粉對混凝土抗凍融性能大幅度提高；
抗凍性能對比
根據(jù)混凝土耐久性檢驗評定標準，摻加本發(fā)明合金粉的混凝土試塊抗凍性能提高數(shù)個抗凍等級，數(shù)據(jù)為:
摻加1%混凝土抗凍防水合金粉對比不摻加混凝土抗凍防水合金粉抗凍性能提高為:(525—150) /150X 100%=250% ；
摻加2%混凝土抗凍防水合金粉對比不摻加混凝土抗凍防水合金粉抗凍性能提高為:(625—150) /150X100%=316.7% ；
抗?jié)B性能對比
優(yōu)良的防水抗?jié)B性能，摻加1%混凝土抗凍防水合金粉對混凝土抗?jié)B性能的改善不同齡期對比，
混凝土試塊在2.0MPa下
不摻加混凝土抗凍防水合金粉的基準試塊3d齡期滲透高度為:141.9mm，28d齡期為11.1_，與之對應(yīng)的添加1%混凝土抗凍防水合金粉的滲透高度分別為:82.3mm、3.5 mm，那么，得出以下抗?jié)B提高數(shù)據(jù):
(141.9—82.3/141.9X100%=42.0%
(11.1—3.5) /11.1 X 100%=68.5%
抗裂性能對比
摻加1%混凝土抗凍防水合金粉對比不摻加混凝土抗凍防水合金粉，根據(jù)刀口約束法早期抗裂計算，其提高程度為(389-209) /389X100%=46.3%
以上是部分防水抗?jié)B性能指標，在上述基礎(chǔ)上，應(yīng)用砂漿、混凝土還做了大量其他性能試驗，包括防水抗?jié)B性能和吸水量等，據(jù)試驗結(jié)果分析，相對于基準混凝土 100%的吸水量，受檢混凝土吸水量在1%以下，滲透厚度不到1毫米，混凝土抗凍防水合金粉對混凝土綜合性能特別是力學(xué)性能無負面影響，經(jīng)多次檢測，砂漿混凝土抗壓強度比達到110以上，同比性能均達到標準中較高等級要求，同樣的，抗折強度等其他力學(xué)性能指標都不降低，混凝土抗凍防水合金粉與水泥混凝土有著出色的兼容性能，在提高防水抗?jié)B性能，提高抗裂性能的同時為施工、操作帶來便利，區(qū)別于目前市場上眾多的混凝土外加劑，具有很好的社會價值和經(jīng)濟價值。
【權(quán)利要求】
1.一種混凝土抗凍防水合金粉，其特征在于由重量份數(shù)的Al 20313.28?19.75份、Mg014.20 ?22.24 份、Si021 3.59 ?20.60 份、Zr029.36 ~ 13.91 份、Μο038.82 ?14.42 份為原料制成， 其制作方法包括以下步驟: 步驟一、高溫噴射: 把原料混合均勻，在1900-2100°C高溫條件下采用鎢錸合金噴嘴，隨著溫度增高，自然噴射出熔融顆粒狀微珠； 步驟二、碾壓: 用鉬制磙滾壓噴射出的還未結(jié)晶或凝固狀態(tài)的熔融顆粒狀微珠成厚度為0.6?1.2微米的疊加薄片； 步驟三、活化改性: 在真空反應(yīng)釜內(nèi)添加0.6?1.2微米的混合物薄片，取所添加的混合物薄片重量的1%的納米級硅偶聯(lián)劑和六氯化銨，其中二者重量各占50%，控制溫度在400°C?600°C之間，用氣相沉積和飛濺鍍膜的方法技術(shù)工藝生產(chǎn)而成疊加憎水層材料； 步驟四、粉碎: 將步驟三所制成材料用粉碎設(shè)備粉碎至目數(shù)為300-350目即可。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種混凝土抗凍防水合金粉，其特征在于由重量份數(shù)的Al20313.28 份、MgO 14.20 份、S12 13.59 份、ZrO2 9.36 份、MoO3 8.82 份為原料制成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種混凝土抗凍防水合金粉，其特征在于由重量份數(shù)的Al20319.75 份、MgO 22.24 份、S12 20.60 份、ZrO2 13.91 份、MoO3 14.42 份為原料制成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種混凝土抗凍防水合金粉，其特征在于由重量份數(shù)的Al203.16.50 份、MgO 18.20 份、S12 17.60 份、ZrO2 11.50 份、MoO3 12.20 份為原料制成。
【文檔編號】C04B22/06GK104478270SQ201410835712
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2014年12月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月30日
【發(fā)明者】吳法辰 申請人:河南科麗奧高新材料有限公司