一种隧道衬砌混凝土抗溶蚀外加剂、其制备方法及应用技术

本发明专利技术公开了一种隧道衬砌混凝土抗溶蚀外加剂及其制备方法。本发明专利技术所述抗溶蚀外加剂由以下各组分组成：10-30%防水组分、0-20%防水助剂、10-30%固钙组分、0-20%固钙助剂及30-70%水；所述防水组分选自C12~C18的高级脂肪酸、甲基硅醇盐、甲基硅酸盐中的任意一种或几种任意混合；所述固钙组分选自六偏磷酸钠及三聚磷酸钠中的任意一种或两种的任意比例的组合。本发明专利技术所述外加剂采用防水组分和固钙组分作用于混凝土结构，通过化学反应生成防水层，阻碍水分的渗透和传输，同时固化Ca

【技术实现步骤摘要】
一种隧道衬砌混凝土抗溶蚀外加剂、其制备方法及应用


[0001]本专利技术属于建筑材料
，具体涉及一种隧道衬砌混凝土抗溶蚀外加剂、其制备方法及应用。

技术介绍

[0002]随着我国经济社会和城镇化的快速发展，地铁、公路和铁路等交通设施也在持续快速地发展。当其在建设过程中遇到岩体、土体等障碍物时，会开凿隧道作为内部通道。我国幅员广阔、地形复杂，隧道建设分布广泛，如从广通到昆明的铁路，60％以上的里程都是隧道工程，隧道的主要施工材料之一是混凝土，其在使用过程中表现出良好的性能。
[0003]然而，在隧道建设快速发展的同时也暴露了许多问题，隧道衬砌混凝土存在很多耐久性隐患，严重影响隧道的使用寿命。其中渗漏是隧道衬砌混凝土结构最为普遍的病害之一，渗漏会使混凝土发生溶蚀破坏，这是环境水中的Ca
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浓度较低，混凝土内部孔溶液中Ca
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浓度相对较高，外界环境与混凝土孔溶液之间Ca
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浓度有很大差异。在浓度梯度的作用下，混凝土孔隙中的钙离子传输到环境水中，导致孔溶液中的钙离子溶出，扩散将继续并且Ca
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将不断流失，进而导致C-S-H凝胶溶解，混凝土碱度降低，导致材料性能下降，结构耐久性变差，俗称“白死病”。我国贵广铁路高天隧道建成后，衬砌混凝土发生渗漏水，导致混凝土溶蚀破坏。重庆轨道交通6号线部分隧道施工段收缩缝处发生渗水现象，表面附着Ca(OH)2、CaCO3等析出物，说明混凝土已发生溶蚀破坏，并伴有碳化现象，这将严重影响混凝土的耐久性。隧道衬砌混凝土溶蚀破坏的机理、影响因素及防治措施还有待深入研究，防止造成严重的安全问题和经济损失。
[0004]目前，针对隧道衬砌混凝土溶蚀的问题主要采用的防治措施有以下几种：降低水灰比，提升混凝土密实度，但该法依赖于现场的施工情况，且降低水灰比会带来其他的问题；增加排水管，加速排出隧道渗漏水，该法施工比较复杂，成本增加，且后期需维护，同时排水会降低附近地区的水位；采用防水板，阻挡渗漏水对混凝土的溶蚀作用，该法对施工水平要求较高，且防水板如果损坏的话将失去保护效果；表面涂刷和外刷防水层，减缓渗漏水对混凝土的溶蚀作用，该法是比较被动的处理方式，堵水成效依赖施工效果。
[0005]根据上述分析，目前针对隧道衬砌混凝土溶蚀问题采用的防治措施均能一定程度上提升混凝土的抗溶蚀能力，但均存在一定的局限性，不能从根本上解决混凝土抗溶蚀问题。因此有必要研发一种可以固化混凝土中的Ca
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离子，从根本上提升混凝土抗溶蚀性能的外加剂。
[0006]针对上述技术途径，现有专利申请CN106082746A介绍了一种提高石膏晶体抗溶蚀性能的外加剂。该外加剂具有抗无机盐离子溶蚀的功能，对Ca
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、SO4
2-具有较高的配位数，能够对其起到封锁作用，使Ca
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、SO4
2-在外部离子的影响下，不会发生离子迁移，从而使石膏晶体形态保持稳定。专利申请CN108129052A提供了一种脂肪酸醋作为透水混凝土抗雨水溶蚀外加剂的应用及透水混凝土抗雨水溶蚀外加剂，由以下重量百分比的组分混合而成，抗渗组分5-20％，引气组分0-0.05％，表面活性组分0-5％，纳米组分0-10％，水余量。专利
申请CN109020464A公开了一种无机渗透防水剂，以纳米四氧化三铁为原料，加入甲基丙烯酸缩水甘油醋、二乙烯基苯进行乳液聚合。专利申请109135452A描述了一种弹性渗透固化防水剂，由VAE乳液60％，纳米硅防水剂30％，环氧树脂3％，醋酸铵2％，三乙醇胺2％，储存稳定剂2％和防腐剂1％配制而成。专利申请CN1009135561A描述了一种环保新型防水剂，包括：甲基硅酸钠、水，其质量比例为3：7。
[0007]尽管如此，上述专利申请中适于隧道衬砌混凝土抗溶蚀外加剂存在如下需要进一步说明内容：(1)专利申请CN106082746A并未介绍具体的制备方法，且该外加剂是否适用于混凝土抗溶蚀还有待验证；(2)专利申请CN108129052A适用于透水混凝土抗雨水溶蚀作用，与隧道混凝土渗透溶蚀机理存在差异；(3)专利申请109135452A中的原料中本身就含有防水剂；(4)专利申请CN1009135561A中的原料甲基硅酸钠本身就是一种刚性建筑防水材料。
[0008]综上所述，有必要研发一种既能防止水分在混凝土中传输，又能固化混凝土中的Ca
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离子，提升隧道衬砌混凝土抗溶蚀性能的外加剂。

技术实现思路

[0009]为延缓外部环境中水溶液对隧道衬砌混凝土的溶蚀破坏作用及固化混凝土中的Ca
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离子，本专利技术提供一种隧道衬砌混凝土抗溶蚀外加剂及其制备方法。
[0010]本专利技术提供了一种隧道衬砌混凝土抗溶蚀外加剂，由以下各组分按质量分数组成：
[0011][0012]所述防水组分选自C12～C18的高级脂肪酸、甲基硅醇盐、甲基硅酸盐中的任意一种或几种任意混合；
[0013]所述甲基硅醇盐、甲基硅酸盐选用固含量≥30％的水溶液；所述甲基硅醇盐、甲基硅酸盐优选其钾盐、钠盐或钙盐；
[0014]优选的，所述防水组分选自硬脂酸、软脂酸、月桂酸、甲基硅醇钠、甲基硅酸钠及甲基硅酸钙中任意一种或几种任意比例混合；其中所述硬脂酸、软脂酸及月桂酸的纯度均≥98％，酸值均在200-209KOHmg/g。
[0015]所述防水助剂选自碳酸钠、碳酸钾、氯化铁、氯化亚铁、氯化钙、氯化铝中的任意一种或多种的任意比例的组合。
[0016]所述固钙组分选自六偏磷酸钠及三聚磷酸钠中的任意一种或两种的任意比例的组合。
[0017]所述固钙助剂选自三偏磷酸钠及正磷酸中的任意一种或两种的任意比例的组合。
[0018]本专利技术的原理是：甲基硅醇盐和甲基硅酸盐是一种单组分固化型合成高分子防水剂材料，其高效防水机理是在水和二氧化碳的作用下，生成甲基硅酸醇，进一步结合并与建筑材料起化学反应，在结构材料表面及内部生成一层几个分子厚的不溶性的防水高分子化合物，网状的有机硅树脂防水层。C12～18的高级脂肪酸以在水泥质点和浆料之间形成憎水化吸附层，堵塞硬化砂浆的毛细孔，切断和减少渗水通道，增加混凝土密实性，使混凝土具有防水特性。
[0019]作为防水助剂的碳酸钠和碳酸钾具有塑化效应，可降低混凝土水胶比，并在水泥和浆体之间生成憎水化吸附层和不溶性物质，从而堵塞混凝土内部的孔隙，提升混凝土密实性，从而提升防水性能；氯化铁和氯化亚铁、氯化钙、氯化铝具有早强的作用，加入混凝土中与水泥水化产物氢氧化钙发货所能反应生成氯化钙，填充孔隙起到密实的效果，且能提升混凝土的抗压强度和抗渗性能。
[0020]作为固钙组分的六偏磷酸钠、三聚磷酸钠对Ca
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具有较高的配位数，能够对其起到封锁作用，使Ca
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在外部离子的影响下，不会发生离子迁移，从而保证混凝土结构的耐久性。
[0021]作为固本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种隧道衬砌混凝土抗溶蚀外加剂，其特征在于，由以下各组分按质量分数组成：上述各组分质量百分比之和为100％；所述防水组分选自C12～C18的高级脂肪酸、甲基硅醇盐、甲基硅酸盐中的任意一种或几种任意混合；所述固钙组分选自六偏磷酸钠及三聚磷酸钠中的任意一种或两种的任意比例的组合。2.根据权利要求1所述的一种隧道衬砌混凝土抗溶蚀外加剂，其特征在于，所述防水助剂选自碳酸钠、碳酸钾、氯化铁、氯化亚铁、氯化钙、氯化铝中的任意一种或多种的任意比例的组合。3.根据权利要求1所述的一种隧道衬砌混凝土抗溶蚀外加剂，其特征在于，所述固钙助剂选自三偏磷酸钠及正磷酸中的任意一种或两种的任意比例的组合。4.根据权利要求1所述的一种隧道衬砌混凝土抗溶蚀外加剂，其特征在于，所述甲基硅醇盐、甲基硅酸盐均选自其钾盐、钠盐或钙盐。5.根据权利要求1或4所述的一种隧道衬砌混凝土抗溶蚀外加剂，其特征在于，所述甲基硅醇盐、甲基硅酸盐选用固含量≥30％的水溶液。6.根据权利要求4所述的一种隧道衬砌混凝土抗溶蚀外加...

【专利技术属性】
技术研发人员：周莹，刘加平，穆松，刘建忠，蔡景顺，周霄骋，
申请(专利权)人：南京博特新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：