【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及混凝土結構修補材料，具體涉及一種納米金屬凝膠外加劑及其制備方法與應用。
技術介紹
1、公開該
技術介紹
部分的信息僅僅旨在增加對本專利技術的總體背景的理解，而不必然被視為承認或以任何形式暗示該信息構成已經成為本領域一般技術人員所公知的現有技術。
2、水泥混凝土是我國用途最廣且用量最大的工程建筑材料，在城市建設，道路鋪設以及海洋開發等領域發揮著不可替代的作用，然而在長期的服役過程中由于凍融循環、海水沖刷、行車荷載等作用，水泥混凝土設施會產生許多輕微病害，例如道路的蜂窩麻面、墻體的微裂紋以及海水腐蝕導致水泥混凝土結構的破損。若不及時對產生這些輕微病害的建筑進行修補，會導致這些基礎設施產生大面積的破損、脫落等一系列更嚴重的病害，進而影響建筑的正常使用，引發一系列安全問題。因此有必要對產生輕微病的基礎設施進行修補，減少病害的產生并進一步延長建筑的使用壽命。
3、目前的混凝土建筑的修補材料主要有有機修補材料和無機修補材料。其中，有機修補材料雖然粘結強度高，但在使用過程中容易受到凍融破壞、紫外線照射等因素的影響產生老化脫落，即耐久性較差，且有機修補材料的價格普遍比較昂貴，并不適合大面積修補。無機修補材料不僅存在脆性大、粘接強度低、抗沖擊能力差、易產生開裂的問題，而且由于與混凝土基體之間的體積變化率相差較大，在環境溫度的變化下會導致修補部位的新舊界面由于體積變化不一致，發生無機修補材料收縮開裂、脫粘的現象。除此之外，還有有機無機結合的修補材料，例如聚合物水泥基修補材料，但由于聚合物會吸附在水泥顆粒的表面與修補
技術實現思路
1、鑒于此，本專利技術提供一種納米金屬凝膠外加劑及其制備方法與應用，其通過制備的特殊金屬凝膠與水泥水化產物的化學結合與機械互鎖作用，有效提高了修補材料與混凝土結構之間的體積變化適配率及結合能力，提高了修補材料的使用壽命。具體地，本專利技術的技術方案如下所示。
2、首先，本專利技術提供一種水泥基修補材料納米金屬凝膠外加劑，其化學結構式如式(1)所示：
3、
4、上述式(1)中，n＝100～5000。
5、其次，本專利技術提供一種水泥基修補材料納米金屬凝膠外加劑的制備方法，包括如下步驟：
6、(1)將醋酸乙烯酯、堿液、水混勻后將得到的混合物在加熱加壓條件下進行水解-聚合反應，完成后得到含有聚合物的液相。
7、(2)將所述含有聚合物的液相加熱后保溫，然后攪拌條件下加入醋酸鋁粉末進行親和加成反應，完成后得到含有納米金屬聚合物的液相。
8、(3)將分散劑和穩定劑加到堿性水中混勻，然后加入所述含有納米金屬聚合物的液相后進行高速剪切處理，完成后得到納米金屬凝膠。
9、進一步地，步驟(1)中，所述醋酸乙烯酯、堿液、水的比例為15～28重量份：10～13重量份：3～10重量份。可選地，所述堿液包括氫氧化鈉溶液、氫氧化鉀溶液等中的至少一種。
10、進一步地，步驟(1)中，所述加熱溫度為150～180℃，加壓的壓力為0.5～1.0mpa，反應時間為4～8小時。在此過程中，所述醋酸乙烯酯中的醋酸基團與堿液(以氫氧化鈉為例)先發生水解反應，水解后在高溫加壓的狀態下進行縮聚反應形成聚合物，具體如式(2)所示。
11、
12、進一步地，步驟(2)中，所述含有聚合物的液相膠體、醋酸鋁粉末的比例為41～61重量份：8～10重量份。
13、所述的步驟(2)中，所述加熱溫度為40～90℃，反應時間為2～4小時。在此過程中，所述聚合物的羰基與醋酸鋁之間發生親和加成反應，并通過配位作用結合，形成所述納米金屬聚合物，具體如式(3)所示。
14、
15、進一步地，步驟(3)中，所述堿性水的ph＝8～11。可選地，所述堿性水由堿液與水復配而成。該堿液包括氫氧化鉀溶液、氫氧化鈉溶液、飽和氫氧化鈣溶液等中的至少一種。
16、進一步地，步驟(3)中，所述分散劑、穩定劑、堿性水、含有納米金屬聚合物的液相的比例為0.2～0.6重量份：1～3重量份：40～55重量份：46～66重量份。
17、進一步地，步驟(3)中，所述分散劑包括十二烷基苯磺酸鈉、甲基纖維素醚、聚丙烯酰胺等中的至少一種。
18、進一步地，步驟(3)中，所述穩定劑包括納米二氧化硅、硅酸鈉等中的至少一種。
19、進一步地，步驟(3)中，所述高速剪切處理的速率為1500～5000r/min，時間為15～30min。
20、最后，本專利技術提供所述納米金屬凝膠外加劑在水泥基修補材料中的應用。所述修補材料的原料組成包括a組分、b組分，其中：a組分包括硅酸鹽水泥38～45重量份、細骨料45～60重量份、減水劑0.1～0.25重量份、早強劑0.3～0.6重量份、超細粉5～8重量份、纖維0.1～0.3重量份。b組分包括本專利技術的所述納米金屬凝膠20～35重量份、水50～70重量份。使用時，將所述a、b組分混合均勻，然后施加到需要修補的部位，等待凝固硬化后即可。
21、進一步地，所述細骨料包括石英砂、河沙、機制砂等中的至少一種。
22、進一步地，所述減水劑包括聚羧酸減水劑、萘系減水劑、木質素磺酸鹽減水劑等中的至少一種。
23、進一步地，所述早強劑包括硫酸鈉、碳酸鋰、硅酸鈉等中的至少一種。
24、進一步地，所述超細粉包括超細粉煤灰、超細礦粉、超細復合礦物摻合料等中的至少一種。可選地，所述超細粉的細度為500～600目。
25、進一步地，所述早強劑包括硫酸鈉、碳酸鋰、三乙醇胺等至少一種
26、進一步地，所述纖維包括碳纖維、聚丙烯纖維、聚乙烯醇纖維、聚丙烯腈纖維等中的至少一種。可選地，所述纖維的長度為3～12mm。
27、相較于現有技術，本專利技術的技術方案至少具有以下方面的有益效果：
28、本專利技術以醋酸乙烯酯和醋酸鋁等為原材料，通過縮聚反應及親和加成反應的作用制備了一種納米金屬凝膠，將其加入到修補材料中能很好地提高其韌性和粘接強度，從而提高修補材料的抗裂能力，更好地應對各種惡劣條件對道路、墻體、海工水泥混凝土等建筑結構帶來的破壞。同時，具有該納米金屬凝膠的修補材料還具有更好的體積變形能力，在受到環境溫度等的影響導致混凝土結構和修補材料出現體積變化時，本專利技術的修補材料與混凝土結構間具有良好的體積變化適配率，緩解了造成的修補材料脫落的問題，提高了修補材料的使用壽命。其原因在于：
29、一方面，本專利技術通過聚合物和醋酸鋁之間的親和加成反應在聚合物基體上引入al3+，當該金屬凝膠與水泥材料混合后，凝膠中的al3+與水泥材料水化釋放的中的oh-、ca2+以及所述硅酸鹽水泥、早強劑提供的so42-之間發生反應凝膠表面原位誘導生成鈣礬石和氫氧化鋁凝膠，使水泥與凝膠之間產生化學連接，增加了水泥顆粒與凝本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種水泥基修補材料納米金屬凝膠外加劑，其特征在于，該外加劑的化學結構式如式(1)所示：
2.根據權利要求1所述的水泥基修補材料納米金屬凝膠外加劑，其特征在于，所述式(1)中，n＝100～5000。
3.一種水泥基修補材料納米金屬凝膠外加劑的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：
4.根據權利要求3所述的水泥基修補材料納米金屬凝膠外加劑的制備方法，其特征在于，步驟(1)中，所述醋酸乙烯酯、堿液、水的比例為15～28重量份：10～13重量份：3～10份；
5.根據權利要求3所述的水泥基修補材料納米金屬凝膠外加劑的制備方法，其特征在于，步驟(2)中，所述含有聚合物的液相膠體、醋酸鋁粉末的比例為41～61重量份：8～10重量份；
6.根據權利要求3所述的水泥基修補材料納米金屬凝膠外加劑的制備方法，其特征在于，步驟(3)中，所述堿性水的pH＝8～11；
7.根據權利要求3所述的水泥基修補材料納米金屬凝膠外加劑的制備方法，其特征在于，步驟(3)中，所述分散劑、穩定劑、堿性水、含有納米金屬聚合物的液相的比例為0.2～0.
8.根據權利要求3-7任一項所述的水泥基修補材料納米金屬凝膠外加劑的制備方法，其特征在于，步驟(3)中，所述分散劑包括十二烷基苯磺酸鈉、甲基纖維素醚、聚丙烯酰胺中的至少一種；
9.權利要求1或2所述的納米金屬凝膠外加劑，或者權利要求3-8任一項所述的制備方法得到的納米金屬凝膠外加劑在水泥基修補材料中的應用，其特征在于，所述修補材料的原料組成包括A組分、B組分，其中：
10.根據權利要求9所述的應用，其特征在于，所述減水劑包括聚羧酸減水劑、萘系減水劑、木質素磺酸鹽減水劑中的至少一種；
...【技術特征摘要】
1.一種水泥基修補材料納米金屬凝膠外加劑，其特征在于，該外加劑的化學結構式如式(1)所示：
2.根據權利要求1所述的水泥基修補材料納米金屬凝膠外加劑，其特征在于，所述式(1)中，n＝100～5000。
3.一種水泥基修補材料納米金屬凝膠外加劑的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：
4.根據權利要求3所述的水泥基修補材料納米金屬凝膠外加劑的制備方法，其特征在于，步驟(1)中，所述醋酸乙烯酯、堿液、水的比例為15～28重量份：10～13重量份：3～10份；
5.根據權利要求3所述的水泥基修補材料納米金屬凝膠外加劑的制備方法，其特征在于，步驟(2)中，所述含有聚合物的液相膠體、醋酸鋁粉末的比例為41～61重量份：8～10重量份；
6.根據權利要求3所述的水泥基修補材料納米金屬凝膠外加劑的制備方法，其特征在于，步驟(3)中，所述...
【專利技術屬性】
技術研發人員：蘆令超，姜承志，李來波，馬凱，刁兆旭，
申請(專利權)人：濟南大學，
類型：發明
國別省市：
還沒有人留言評論。發表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。