一种耐腐蚀水泥砂浆及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种耐腐蚀水泥砂浆及其制备方法，由以下重量份原料组成：20～50份水泥、60～150份砂、3～6份缓蚀剂、1～3份改性剂、8～20份水。采用四水硝酸钙、九水硝酸铁和九水硝酸铝与聚乙烯吡咯烷酮结合制备成缓蚀剂，通过水热制备的2

【技术实现步骤摘要】
一种耐腐蚀水泥砂浆及其制备方法


[0001]本专利技术属于建筑材料
，具体涉及一种耐腐蚀水泥砂浆及其制备方法。

技术介绍

[0002]混凝土是施工中不可替代且广泛应用的人造材料，提高混凝土在恶劣环境下的抗腐蚀能力是支撑基础设施的关键。然而，环境的复杂特性，特别是极端环境中腐蚀离子浓度高，大大降低了混凝土的使用稳定性，导致混凝土结构的劣化。此外，混凝土中的钢筋易发生电化学反应，导致混凝土脱皮，表面形成纵向裂缝，粘结性能退化。为了缓解腐蚀离子的渗透性，开发一种防止腐蚀离子在混凝土中的粘结和转移的防腐剂是至关重要的。现有技术中主要采用如下方法，表面涂层、缓蚀剂、牺牲阳极保护和抗裂胶凝材料结合等，但是有机材料组成的表面涂层虽然具有较强的韧性和优良的耐水性，但易受磨损和冲击性能差的影响，无机涂层的附着力和柔韧性较差。另一方面，缓蚀剂的加入缓解了砂浆的腐蚀，但仍存在难以分散的问题，无机缓蚀剂的作用时间集中在混凝土使用寿命的早期。
[0003]中国专利技术专利CN108546024A公开了一种耐腐蚀石墨烯水泥砂浆及制备方法。该方法通过将石墨烯负载于膨润土粉的层间，然后与水泥、砂子、粗骨料、水、减水剂混合制成水泥砂浆，并喷淋阳离子聚电解质溶液，制得耐腐蚀石墨烯水泥砂浆。与传统方法相比，该专利技术的制备的水泥砂浆，石墨烯在水泥砂浆中的分散性好，水泥砂浆制品的耐腐蚀性能和力学性能好，整体性能突出，可广泛用于建筑领域。但是，该方法采用石墨烯作为耐腐蚀功能剂，存在造价高，混凝土粘结性能差的缺点。
[0004]公开号为CN104496350A提供一种耐腐蚀聚合物改性水泥砂浆及其制备方法：1)首先将水泥、掺和料以及砂搅拌混合均匀得混合料A；2)将偶联剂用无水乙醇稀释后均匀喷洒在混合料A表面，然后搅拌混合均匀得混合料B；3)将水、减水剂、聚合物以及防老剂混合得混合液，将混合液加入混合料B中后搅拌混合均匀得混合料C，向混合料C中加入消泡剂并静置60～90s，然后搅拌混合均匀，得到所述聚合物改性水泥砂浆。该专利技术选择了性能良好的改性聚合物以及偶联剂、防老剂，采用了合适的加料顺序以及搅拌工艺，让聚合物砂浆真正做到了长效耐腐蚀，制备方法简单易操作，适合大批量生产。但是该专利技术的聚合物为乙烯
‑
聚醋酸乙烯酯或丙烯酸乳液中的至少一种，制备的水泥砂浆柔韧性和分散性差，力学强度低。
[0005]因此，本专利技术研究了一种水泥砂浆缓蚀剂的制备方法。该方法制备的缓蚀剂晶体稳定性好、性能优异。通过Fe
3+
取代Al
3+
增加表面正电荷，增强了双氢氧根层与金属离子层间的键合。添加到水泥砂浆中能够有效阻隔腐蚀离子的转移，起到良好的防腐蚀效果。

技术实现思路

[0006]有鉴于现有技术中存在水泥砂浆分散性差、易腐蚀的缺点，本专利技术所要解决的技术问题是通过水热制备的2
‑
巯基
‑1‑
甲基咪唑改性四氧化三钴和硬脂酸镁乳液进行反应制备成改性剂，四水硝酸钙、九水硝酸铁和九水硝酸铝与聚乙烯吡咯烷酮结合制备成缓蚀剂，
采用改性剂和缓蚀剂对水泥砂浆进行处理提供一种耐腐蚀水泥砂浆，该水泥砂浆力学强度高、干缩变形性能好、耐腐蚀、防腐性能优异。
[0007]提高水泥砂浆的耐水性和抗渗性，是提高水泥砂浆耐久性的重要途径。目前，最常用的方法被分为表面改性和外加剂改性。表面疏水改性方法是在混凝土固化后对表面进行疏水改性，使混凝土表面形成疏水保护层，一般通过表面涂层或浸渍实现。表面疏水改性方法有许多缺点。混凝土暴露在外界环境中时，表面涂层趋于老化，混凝土容易开裂，导致表面疏水层开裂剥落，使混凝土的防水、抗渗性能迅速下降。相对于表面改性，外加剂改性可能是更有效的方式。外加剂改性是在混凝土搅拌过程中加入改性剂，改善混凝土的表面和内部的防水、抗渗性能。因此，与表面疏水改性方法相比，疏水外加剂方法制备的混凝土具有更好的性能和更长的使用寿命。目前使用的疏水剂主要有液体硅烷和硅氧烷、硅烷乳液、疏水的硬脂酸。专利技术人在外加剂改性的基础上，对添加的疏水剂进行优化调整，发现硅烷或硅氧烷的引入在一定程度上抑制了水泥的水化作用。可能是因为硅烷的疏水性在一定程度上减弱了界面处集料和水化产物之间的相互作用力。硬脂酸或硬脂酸衍生物较难在水泥砂浆体系中分散均匀。因此，对现有的疏水剂进行改性降低其对水泥水化的影响，提高疏水剂在砂浆中的分散兴，是提高耐久性的有效途径。相对于硅烷和硅氧烷，硬脂酸的成本更低，衍生物的制备也更为容易。本专利技术将硬脂酸、氧化镁、表面活性剂共同作用，制备了高性能的改性剂，添加到水泥浆料中。
[0008]然而，本专利技术的改性剂是通过硬脂酸、氧化镁、表面活性剂加热反应形成纳米硬脂酸镁乳液，添加到水泥浆料中分散性能好，表面张力低，对初始水化的钙矾石有促进作用，使得水泥砂浆整体疏水且力学性能有所提升。但加入改性剂后水泥的水化速度加快、水化热量释放加快，增加了水泥砂浆的自收缩性能。为了解决这个问题，本专利技术通过大量的试验，发现添加结构化的四氧化三钴可以作为早期钙矾石形成的模板，延缓水化热量的释放，稳定水化产物的结构，降低改性剂对水泥砂浆自收缩的影响。
[0009]为了实现上述目的，本专利技术提供了一种耐腐蚀水泥砂浆，包括以下原料：水泥、砂、改性剂、水。
[0010]优选的，所述的耐腐蚀水泥砂浆，包括以下原料，以重量份计：20～50份水泥、60～150份砂、1～3份改性剂、8～20份水。
[0011]进一步优选的，所述的耐腐蚀水泥砂浆，由以下重量份原料组成：20～50份水泥、60～150份砂、3～6份缓蚀剂、1～3份改性剂、8～20份水。
[0012]优选的，所述的水泥为普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥中的一种。
[0013]所述的砂为普通河砂，粒径为0.35～0.5mm。
[0014]所述水泥砂浆的制备方法：按配方称取原料，将水泥、砂、缓蚀剂、改性剂、水投入搅拌机，以搅拌速率70～100r/min搅拌1～4min，随后装填至模具，装入砂浆的同时进行振动10～20s，装填完毕后，用灰刀将模具表面刮平；随后将带有砂浆的模具置于18～22℃，相对湿度85～92％的环境中进行养护，40～50h后脱模，养护至固化时间为26～30天，得到耐腐蚀水泥砂浆。
[0015]所述的改性剂的制备方法，包括以下步骤：
[0016](1)将氧化镁分散在水中形成悬浊液；
[0017](2)将硬脂酸加热熔融，加入非离子表面活性剂、水，随后加入氨水，搅拌形成体系Ⅰ；将步骤(1)中的悬浊液滴加至不断搅拌的体系Ⅰ中，滴加完后，继续反应，冷却后调整固含量，得到改性剂。
[0018]进一步的，所述的改性剂的制备方法，以重量份计，包括以下步骤：
[0019](1)将3～5份氧化镁与20～30份水混合，在超声功率50～100W下处理20～60min，随后不断搅拌，形成悬浊液；
[0020](2)将20～50份硬脂酸在70～90℃下加热熔融，加入1～3份非离子表面本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种耐腐蚀水泥砂浆，其特征在于，由以下原料组成：水泥、砂、缓蚀剂、改性剂、水。2.如权利要求1所述的一种耐腐蚀水泥砂浆，其特征在于，由以下重量份原料组成：20～50份水泥、60～150份砂、3～6份缓蚀剂、1～3份改性剂、8～20份水。3.如权利要求1或2所述的一种耐腐蚀水泥砂浆，其特征在于，所述的水泥为普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥中的一种。4.如权利要求1或2所述的一种耐腐蚀水泥砂浆，其特征在于，所述的砂为普通河砂，粒径为0.35～0.5mm。5.如权利要求1或2所述的一种耐腐蚀水泥砂浆，其特征在于，所述缓蚀剂的制备方法，包括以下步骤：S1、将四水硝酸钙、九水硝酸铁和九水硝酸铝添加到水中，配置成混合溶液，将混合溶液滴加到氢氧化钠水溶液中，搅拌制成悬浮液，然后将悬浮液置于氮气环境中，搅拌收集沉淀，水洗涤至中性，干燥研磨过筛得到混合细粉；S2、将聚乙烯吡咯烷酮溶于水中分散，然后加入步骤S1制备的混合细粉，分散处理得到缓蚀剂。6.如权利要求5所述的一种耐腐蚀水泥砂浆，其特征在于，所述缓蚀剂的制备方法，包括以下步骤，所述份数均为重量份：S1、将8～12份四水硝酸钙、0.5～2份九水硝酸铁和3～5份九水硝酸铝添加到80～120份水中，配置成混合溶液，将混合溶液滴加到80～120份0.1～0.2mol/L氢氧化钠水溶液中，滴加速度为3～6L/min，磁力搅拌10～30min，搅拌转速为200～400r/min，制成悬浮液，然后将悬浮液置于氮气环境中，在20～30℃磁力搅拌下20～30h，搅拌转速为500～800r/min，收集沉淀，水洗涤至中性，在70～100℃干燥10～20h，研磨过筛得到混合细粉；S2、将15～30份聚乙烯吡咯烷酮溶于80～150份水中超声分散3～10min，然后加入步骤S1制备的混合细粉，继续超声分散0.5～2h，得到缓蚀剂。7.如权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈芳山，
申请(专利权)人：江西锦业实业有限公司，
类型：发明
国别省市：