阅读说明：本技术 一种抗腐蚀型混凝土界面处理剂及其应用 (Corrosion-resistant concrete interface treating agent and application thereof ) 是由 王荣生 乐正祥 于 2020-05-12 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种抗腐蚀型混凝土界面处理剂及其应用,抗腐蚀型混凝土界面处理剂包含如下质量份数的各组分：矿物复合物60-90份；PP-g-GMA增容PP/椰壳粉复合纤维0.1-2份；阴离子型苯丙乳液5-20份；化学外加剂1-7份；PP-g-GMA增容PP/椰壳粉复合纤维制备过程如下：将PP 90-100份、GMA 3-10份以及DCP 0.1-1份充分混合均匀,然后在150～250℃下密炼混合得到PP-g-GMA；将PP 65-90份、椰壳粉5-15份以及PP-g-GMA 10-20份在150～250℃下共混挤出纺成所述PP-g-GMA增容PP/椰壳粉复合纤维；本发明还提供了界面处理剂在制备新老混凝土粘结过渡层中的应用。将本发明提供的界面处理剂应用在制备新老混凝土粘结过渡层时,能够起到很好的粘结作用,而且,能够保证过渡层的抗腐蚀性。(The invention discloses an anti-corrosion concrete interface treating agent and application thereof, wherein the anti-corrosion concrete interface treating agent comprises the following components in parts by weight: 60-90 parts of mineral compound; 0.1-2 parts of PP/coconut shell powder composite fiber compatibilized by PP-g-GMA; 5-20 parts of anionic styrene-acrylic emulsion; 1-7 parts of a chemical additive; the preparation process of the PP-g-GMA compatibilized PP/coconut shell powder composite fiber comprises the following steps: fully and uniformly mixing 90-100 parts of PP, 3-10 parts of GMA and 0.1-1 part of DCP, and then banburying and mixing at 150-250 ℃ to obtain PP-g-GMA; blending, extruding and spinning 65-90 parts of PP (polypropylene), 5-15 parts of coconut shell powder and 10-20 parts of PP-g-GMA (polypropylene-g-GMA) at 150-250 ℃ to obtain PP-g-GMA compatibilized PP/coconut shell powder composite fiber; the invention also provides the application of the interface treating agent in preparing the new and old concrete bonding transition layer. When the interface treating agent provided by the invention is applied to preparing a new and old concrete bonding transition layer, a good bonding effect can be achieved, and the corrosion resistance of the transition layer can be ensured.)

一种抗腐蚀型混凝土界面处理剂及其应用

技术领域

本发明属于混凝土界面处理技术领域，尤其涉及一种抗腐蚀型混凝土界面处理剂及其应用。

背景技术

混凝土的耐久性是混凝土在实际使用的环境中抵抗各种不利因素的作用，长期保持强度和外观完整性的能力，对于沿海地区氯盐侵蚀是影响混凝土耐久性的主要因素，浸泡于海水中的构筑物，在海水和空气的交界处通常会遭受较为严重的腐蚀，相比完全没入海水中的结构，交界面处的水、氧气和氯离子均极大丰富，正向促进腐蚀循环。未浸泡于海水中的混凝土结构，在饱含氯盐、水分以及氧气的海风、盐雾、雨水等的作用下，同样会产生耐久性病害，在工业较为发达的地区，因为空气中二氧化硫的存在，混凝土结构还会额外受到硫酸盐的侵蚀；另外，水浪冲击、冻融损坏等因素同时会影响沿海地区混凝土耐久性。

综上，沿海混凝土结构更易出现因腐蚀、水浪冲击、冻融损坏等因素造成的受损问题，因此需对沿海混凝土结构进行补强加固，而混凝土界面处理剂作为新老混凝土粘结的过渡层，可以有效改善新老混凝土的粘结微观结构，提高粘结强度，保证新老混凝土的整体性，因此广泛应用于混凝土工程修补、加固等，但是现有的普通混凝土界面处理剂的耐腐蚀性以及结构强度并不够高，对于在沿海地区的混凝土结构使用效果并不佳。

发明内容

为克服相关技术中存在的问题，本发明提供一种抗腐蚀型混凝土界面处理剂，包含如下质量份数的各组分：

矿物复合物60-90份；聚丙烯复合改性纤维0.1-2份；阴离子型苯丙乳液5-20份；化学外加剂1-7份。

本发明的界面处理剂中由于加入了阴离子型苯丙聚合物乳液，可以极大地提高界面处理剂粘结性能，这是因为界面处理剂在混入水泥制成水泥浆料时，乳液中的聚合物颗粒吸附在水化产物和未水化的水泥表面，随着水泥水化的进行，水泥浆料中的水量不断减少，聚合物颗粒相互接近，填充孔隙，破乳成膜；水泥水化与聚合物成膜同时进行，在粘结界面处形成水泥浆与聚合物膜相互交织的互穿网络结构，有效细化水泥浆体的孔结构，使水泥浆料更加致密。

当阴离子型苯丙聚合物乳液掺量较小时，水泥浆料孔隙率降低，同时，中和反应生成的钙化晶体填充在孔隙中，使浆体结构密实，导致抗腐蚀性能增强；但是阴离子型苯丙聚合物乳液掺量较大时，浆体孔隙率进一步降低，钙化晶体在孔隙中产生轻微的膨胀应力，会破坏浆体结构，导致抗腐蚀性能减弱，因此本发明采用如上所示掺量相对合适的范围值。

优选的，所述聚丙烯复合改性纤维为PP-g-GMA增容PP/椰壳粉复合纤维材料。

上述聚丙烯复合改性纤维的制备过程如下：

将PP90-100份、GMA3-10份以及DCP0.1-1份充分混合均匀，然后在150～250℃下密炼混合得到PP-g-GMA；

将PP65-90份、椰壳粉5-15份以及PP-g-GMA10-20份在150～250℃下共混挤出纺成所述PP-g-GMA增容PP/椰壳粉复合纤维。

优选的，所述化学外加剂包括减水剂、膨胀剂以及消泡剂。

优选的，所述化学外加剂中m(膨胀剂)：m(减水剂)：m(消泡剂)＝8:1:1。

进一步优选的，所述消泡剂BASF2410型消泡剂；所述减水剂为聚羧酸减水剂；所述膨胀剂为硫铝酸钙膨胀剂。

本发明还提供一种包含如上所述的界面处理剂的水泥浆料，包含如下重量比的各组分：

m(抗腐蚀型混凝土界面处理剂)：m(水泥)：m(水)＝1:2:1。

本发明还提供一种如上所述的水泥浆料的制备方法，包括：

将抗腐蚀型混凝土界面处理剂、水泥以及水按比例混匀制成水泥浆料。

此外，本发明所采用的聚丙烯复合改性纤维中加入椰壳粉以及适量PP-g-GMA，利用椰壳粉的有机纤维作用，能够大幅度提升聚丙烯复合改性纤维的整体拉伸和冲击强度，而作为PP与椰壳粉之间良好的增溶剂，选择PP-g-GMA掺入之后，不仅能够使得椰壳粉与PP之间交联紧密，还能进一步提升聚丙烯复合改性纤维的拉伸和冲击强度，从而使得改性后的聚丙烯复合改性纤维加入到界面处理剂中可以有效增强处理剂的强度，减缓混凝土裂缝的产生并能够提升一定的粘结作用，能够有效提高基体的抗拉强度、抗变形能力。

本发明还提供了如上所述的界面处理剂在制备新老混凝土粘结过渡层中的应用。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

本发明的界面处理剂中由于加入了阴离子型苯丙聚合物乳液，可以极大地提高界面处理剂粘结性能，在粘结界面处形成水泥浆与聚合物膜相互交织的互穿网络结构，有效细化水泥浆体的孔结构，使水泥浆料更加致密；且使浆体结构密实，有效增强其抗腐蚀性能。

本发明所采用的聚丙烯复合改性纤维中加入椰壳粉以及适量PP-g-GMA，利用椰壳粉的有机纤维作用，能够大幅度提升聚丙烯复合改性纤维的整体拉伸和冲击强度，而作为PP与椰壳粉之间良好的增溶剂，选择PP-g-GMA掺入之后，不仅能够使得椰壳粉与PP之间交联紧密，还能进一步提升聚丙烯复合改性纤维的拉伸和冲击强度，从而使得改性后的聚丙烯复合改性纤维加入到界面处理剂中可以有效增强处理剂的强度，减缓混凝土裂缝的产生并能够提升一定的粘结作用，有效提高基体的抗拉强度、抗变形能力。

综上，将本发明提供的界面处理剂应用在制备新老混凝土粘结过渡层时，能够起到很好的粘结作用，而且，能够保证过渡层的抗腐蚀性。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

因此，以下提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下面将结合具体实施例对本发明的技术方案加以解释。

以下实施例和对比例中所用消泡剂为由德国巴斯夫公司提供的BASF2410型消泡剂；阴离子型苯丙乳液同样为由德国巴斯夫公司提供的PⅡ型阴离子型苯丙乳液。

实施例1

一种包含抗腐蚀型混凝土界面处理剂的水泥浆料，包含如下重量比的各组分：

m(抗腐蚀型混凝土界面处理剂)：m(水泥)：m(水)＝1:2:1；将上述抗腐蚀型混凝土界面处理剂、水泥以及水按比例混匀制成水泥浆料；

其中，抗腐蚀型混凝土界面处理剂包含如下质量份数的各组分：

矿物复合物60份；PP-g-GMA增容PP/椰壳粉复合纤维2份；阴离子型苯丙乳液20份；BASF2410型消泡剂、聚羧酸减水剂以及硫铝酸钙膨胀剂三种化学外加剂共7份，且三种化学外加剂中m(膨胀剂)：m(减水剂)：m(消泡剂)＝8:1:1；

上述PP-g-GMA增容PP/椰壳粉复合纤维的制备过程如下：

将PP90份、GMA10份以及DCP1份充分混合均匀，然后在250℃下密炼混合得到PP-g-GMA；

将PP65份、椰壳粉15份以及PP-g-GMA20份在250℃下共混挤出纺成所述PP-g-GMA增容PP/椰壳粉复合纤维。

实施例2

一种包含抗腐蚀型混凝土界面处理剂的水泥浆料，包含如下重量比的各组分：

m(抗腐蚀型混凝土界面处理剂)：m(水泥)：m(水)＝1:2:1；将上述抗腐蚀型混凝土界面处理剂、水泥以及水按比例混匀制成水泥浆料；

其中，抗腐蚀型混凝土界面处理剂包含如下质量份数的各组分：

矿物复合物90份；PP-g-GMA增容PP/椰壳粉复合纤维0.1份；阴离子型苯丙乳液5份；BASF2410型消泡剂、聚羧酸减水剂以及硫铝酸钙膨胀剂三种化学外加剂共1份，且三种化学外加剂中m(膨胀剂)：m(减水剂)：m(消泡剂)＝8:1:1；

上述PP-g-GMA增容PP/椰壳粉复合纤维的制备过程如下：

将PP100份、GMA3份以及DCP0.1份充分混合均匀，然后在150℃下密炼混合得到PP-g-GMA；

将PP90份、椰壳粉5份以及PP-g-GMA10份在150℃下共混挤出纺成所述PP-g-GMA增容PP/椰壳粉复合纤维。

实施例3

一种包含抗腐蚀型混凝土界面处理剂的水泥浆料，包含如下重量比的各组分：

m(抗腐蚀型混凝土界面处理剂)：m(水泥)：m(水)＝1:2:1；将上述抗腐蚀型混凝土界面处理剂、水泥以及水按比例混匀制成水泥浆料；

其中，抗腐蚀型混凝土界面处理剂包含如下质量份数的各组分：

矿物复合物70份；PP-g-GMA增容PP/椰壳粉复合纤维0.5份；阴离子型苯丙乳液10份；BASF2410型消泡剂、聚羧酸减水剂以及硫铝酸钙膨胀剂三种化学外加剂共2份，且三种化学外加剂中m(膨胀剂)：m(减水剂)：m(消泡剂)＝8:1:1；

上述PP-g-GMA增容PP/椰壳粉复合纤维的制备过程如下：

将PP92份、GMA5份以及DCP0.3份充分混合均匀，然后在170℃下密炼混合得到PP-g-GMA；

将PP75份、椰壳粉7份以及PP-g-GMA12份在170℃下共混挤出纺成所述PP-g-GMA增容PP/椰壳粉复合纤维。

实施例4

一种包含抗腐蚀型混凝土界面处理剂的水泥浆料，包含如下重量比的各组分：

m(抗腐蚀型混凝土界面处理剂)：m(水泥)：m(水)＝1:2:1；将上述抗腐蚀型混凝土界面处理剂、水泥以及水按比例混匀制成水泥浆料；

其中，抗腐蚀型混凝土界面处理剂包含如下质量份数的各组分：

矿物复合物85份；PP-g-GMA增容PP/椰壳粉复合纤维0.8份；阴离子型苯丙乳液5份；BASF2410型消泡剂、聚羧酸减水剂以及硫铝酸钙膨胀剂三种化学外加剂共3份，且三种化学外加剂中m(膨胀剂)：m(减水剂)：m(消泡剂)＝8:1:1；

上述PP-g-GMA增容PP/椰壳粉复合纤维的制备过程如下：

将PP95份、GMA6份以及DCP0.5份充分混合均匀，然后在200℃下密炼混合得到PP-g-GMA；

将PP75份、椰壳粉10份以及PP-g-GMA15份在200℃下共混挤出纺成所述PP-g-GMA增容PP/椰壳粉复合纤维。

实施例5

一种包含抗腐蚀型混凝土界面处理剂的水泥浆料，包含如下重量比的各组分：

m(抗腐蚀型混凝土界面处理剂)：m(水泥)：m(水)＝1:2:1；将上述抗腐蚀型混凝土界面处理剂、水泥以及水按比例混匀制成水泥浆料；

其中，抗腐蚀型混凝土界面处理剂包含如下质量份数的各组分：

矿物复合物85份；PP-g-GMA增容PP/椰壳粉复合纤维0.8份；阴离子型苯丙乳液10份；BASF2410型消泡剂、聚羧酸减水剂以及硫铝酸钙膨胀剂三种化学外加剂共3份，且三种化学外加剂中m(膨胀剂)：m(减水剂)：m(消泡剂)＝8:1:1；

上述PP-g-GMA增容PP/椰壳粉复合纤维的制备过程如下：

将PP95份、GMA6份以及DCP0.5份充分混合均匀，然后在200℃下密炼混合得到PP-g-GMA；

将PP75份、椰壳粉10份以及PP-g-GMA15份在200℃下共混挤出纺成所述PP-g-GMA增容PP/椰壳粉复合纤维。

实施例6

一种包含抗腐蚀型混凝土界面处理剂的水泥浆料，包含如下重量比的各组分：

m(抗腐蚀型混凝土界面处理剂)：m(水泥)：m(水)＝1:2:1；将上述抗腐蚀型混凝土界面处理剂、水泥以及水按比例混匀制成水泥浆料；

其中，抗腐蚀型混凝土界面处理剂包含如下质量份数的各组分：

矿物复合物85份；PP-g-GMA增容PP/椰壳粉复合纤维0.8份；阴离子型苯丙乳液15份；BASF2410型消泡剂、聚羧酸减水剂以及硫铝酸钙膨胀剂三种化学外加剂共3份，且三种化学外加剂中m(膨胀剂)：m(减水剂)：m(消泡剂)＝8:1:1；

上述PP-g-GMA增容PP/椰壳粉复合纤维的制备过程如下：

将PP95份、GMA6份以及DCP0.5份充分混合均匀，然后在200℃下密炼混合得到PP-g-GMA；

将PP75份、椰壳粉10份以及PP-g-GMA15份在200℃下共混挤出纺成所述PP-g-GMA增容PP/椰壳粉复合纤维。

实施例7

一种包含抗腐蚀型混凝土界面处理剂的水泥浆料，包含如下重量比的各组分：

m(抗腐蚀型混凝土界面处理剂)：m(水泥)：m(水)＝1:2:1；将上述抗腐蚀型混凝土界面处理剂、水泥以及水按比例混匀制成水泥浆料；

其中，抗腐蚀型混凝土界面处理剂包含如下质量份数的各组分：

矿物复合物85份；PP-g-GMA增容PP/椰壳粉复合纤维0.8份；阴离子型苯丙乳液20份；BASF2410型消泡剂、聚羧酸减水剂以及硫铝酸钙膨胀剂三种化学外加剂共3份，且三种化学外加剂中m(膨胀剂)：m(减水剂)：m(消泡剂)＝8:1:1；

上述PP-g-GMA增容PP/椰壳粉复合纤维的制备过程如下：

将PP95份、GMA6份以及DCP0.5份充分混合均匀，然后在200℃下密炼混合得到PP-g-GMA；

将PP75份、椰壳粉10份以及PP-g-GMA15份在200℃下共混挤出纺成所述PP-g-GMA增容PP/椰壳粉复合纤维。

上述实施例4-7中除阴离子型苯丙乳液的掺量逐渐递增外，水泥浆料的其他组分均相同，且制备工艺同时保持一致。

对比例1

一种包含抗腐蚀型混凝土界面处理剂的水泥浆料，包含如下重量比的各组分：

m(抗腐蚀型混凝土界面处理剂)：m(水泥)：m(水)＝1:2:1；将上述抗腐蚀型混凝土界面处理剂、水泥以及水按比例混匀制成水泥浆料；

其中，抗腐蚀型混凝土界面处理剂包含如下质量份数的各组分：

矿物复合物85份；聚丙烯纤维0.8份；阴离子型苯丙乳液15份；BASF2410型消泡剂、聚羧酸减水剂以及硫铝酸钙膨胀剂三种化学外加剂共3份，且三种化学外加剂中m(膨胀剂)：m(减水剂)：m(消泡剂)＝8:1:1。

对比例2

一种包含抗腐蚀型混凝土界面处理剂的水泥浆料，包含如下重量比的各组分：

m(抗腐蚀型混凝土界面处理剂)：m(水泥)：m(水)＝1:2:1；将上述抗腐蚀型混凝土界面处理剂、水泥以及水按比例混匀制成水泥浆料；

其中，抗腐蚀型混凝土界面处理剂包含如下质量份数的各组分：

矿物复合物85份；阴离子型苯丙乳液15份；BASF2410型消泡剂、聚羧酸减水剂以及硫铝酸钙膨胀剂三种化学外加剂共3份，且三种化学外加剂中m(膨胀剂)：m(减水剂)：m(消泡剂)＝8:1:1。

对比例3

一种包含抗腐蚀型混凝土界面处理剂的水泥浆料，包含如下重量比的各组分：

m(抗腐蚀型混凝土界面处理剂)：m(水泥)：m(水)＝1:2:1；将上述抗腐蚀型混凝土界面处理剂、水泥以及水按比例混匀制成水泥浆料；

其中，抗腐蚀型混凝土界面处理剂包含如下质量份数的各组分：

矿物复合物85份；PP-g-GMA增容PP/椰壳粉复合纤维0.8份；BASF2410型消泡剂、聚羧酸减水剂以及硫铝酸钙膨胀剂三种化学外加剂共3份，且三种化学外加剂中m(膨胀剂)：m(减水剂)：m(消泡剂)＝8:1:1；

上述PP-g-GMA增容PP/椰壳粉复合纤维的制备过程如下：

将PP95份、GMA6份以及DCP0.5份充分混合均匀，然后在200℃下密炼混合得到PP-g-GMA；

将PP75份、椰壳粉10份以及PP-g-GMA15份在200℃下共混挤出纺成所述PP-g-GMA增容PP/椰壳粉复合纤维。

上述对比例1中除将纤维掺和物替换成聚丙烯纤维外，其余组分及制备工艺与实施例6均相同；对比例2中除未添加PP-g-GMA增容PP/椰壳粉复合纤维外，其余组分及制备工艺与实施例6均相同；对比例3中除未添加阴离子型苯丙乳液外，其余组分及制备工艺与实施例6均相同。

性能测试：

选用老混凝土强度等级为C20，成型标准立方体试块标准养护40d、自然养护6个月后劈裂所得，粘结面粗糙度为3～5mm；新混凝土强度等级为C30；老混凝土进行糙化处理，去除粘结面松动混凝土，然后用毛刷沾水刷两遍糙化后老混凝土粘结面，使其表面湿润；涂刷一层1.5～3mm上述实施例4-7以及对比例1-3所得的界面处理剂水泥浆，侧向浇筑新混凝土进行修复，养护40d，测定新老混凝土粘结后劈裂抗拉强度以反映新老混凝土粘结强度，测定新老混凝土粘结后抗氯离子渗透性能以反映新老混凝土粘结抗腐蚀性能。

对比例4

无界面剂：在浇筑新混凝土前，用毛刷沾水润湿老混凝土粘结面后直接浇筑新混凝土。

对比例5

整体新混凝土：对比用整体新混凝土试块。

结果如下表所示：

从上表可以看出，用于新老混凝土粘结，40d粘结强度强度能达到整体新混凝土的92％以上，比不涂界面剂提高40％以上，且掺入PP-g-GMA增容PP/椰壳粉复合纤维后比掺入普通聚丙烯纤维或者未掺入纤维材料，提高10％以上，说明PP-g-GMA增容PP/椰壳粉复合纤维能够有效提升混凝土过渡层粘结性；40d试件6h电通量比不涂界面剂降低36％以上，略高于整体新混凝土试块；且从实施例4-7呈现的抗氯离子渗透性能结果能够明显看出：当阴离子型苯丙聚合物乳液掺量在5-15份时，混凝土试件的抗腐蚀性能逐渐增强，当阴离子型苯丙聚合物乳液掺量超过15份后，混凝土试件的抗腐蚀性能逐渐减弱，这是因为，当阴离子型苯丙聚合物乳液掺量较小时，水泥浆料孔隙率降低，同时，中和反应生成的钙化晶体填充在孔隙中，使浆体结构密实，导致抗腐蚀性能增强；但是阴离子型苯丙聚合物乳液掺量较大时，浆体孔隙率进一步降低，钙化晶体在孔隙中产生轻微的膨胀应力，会破坏浆体结构，导致抗腐蚀性能减弱，因此本发明采用如上所示掺量相对合适的范围值。

以上给出的实施例是实现本发明较优的例子，本发明不限于上述实施例。本领域的技术人员根据本发明技术方案的技术特征所做出的任何非本质的添加、替换，均属于本发明的保护范围。