CN117105571A - 混凝土抗裂防渗耐腐蚀施工材料及其应用 - Google Patents

Abstract

本申请涉及混凝土抗裂防渗耐腐蚀施工材料及其应用。混凝土抗裂防渗耐腐蚀施工材料以质量百分比计，包括：改性钙镁复合膨胀剂：35‑60%；防水组分：10‑30%；防腐阻锈组分：10‑20%；降粘组分5‑15%；改性钙镁复合膨胀剂的制备步骤包括：S1：将比表面积350‑500 m²/kg的钙质膨胀剂在氟化氢气氛下反应得到表面生成有氟化钙的改性钙质膨胀剂；S2：将改性钙质膨胀剂和镁质膨胀剂混合，再与环氧硅烷溶液在30‑40℃温度下搅拌混合，烘干，研磨获得改性钙镁复合膨胀剂。本发明通过钙质膨胀剂包覆氟化钙层、环氧硅烷溶液包覆改性钙质膨胀剂和镁质膨胀剂，能够降低早期膨胀损失，增加中期膨胀，提高吸水阈值避免后期膨胀，补偿混凝土收缩，提高抗裂性和结构稳定性。

Description

混凝土抗裂防渗耐腐蚀施工材料及其应用

技术领域

本发明涉及混凝土施工材料领域，尤其涉及混凝土抗裂防渗耐腐蚀施工材料及其应用。

背景技术

混凝土是一种由胶凝材料、粗骨料、细骨料和水组成的人造石材，广泛用于建筑工程和基础设施。混凝土外加剂由于能够改善混凝土性能而广泛应用于混凝土中。

现有的混凝土外加剂主要有膨胀剂、防水剂、防腐阻锈剂、泵送剂等外加剂，这些混凝土外加剂功能单一，混合使用综合作用效果不佳。膨胀剂主要通过在混凝土中产生膨胀效果补偿混凝土收缩而作为混凝土外加剂广泛使用，膨胀剂通常使用钙质膨胀剂或镁质膨胀剂，钙质膨胀剂膨胀能较大，但是膨胀能在1-3d释放超过80%，在1-4d基本释放完全，导致钙质膨胀剂存在早期膨胀能过大，在混凝土塑性阶段损失较大，中期无膨胀的问题；对于氧化镁膨胀剂，膨胀性能温和，在混凝土中早中后期均能产生膨胀，但是膨胀能较小并且不可避免的造成在混凝土结构成型硬化后期，氧化镁膨胀剂继续膨胀导致混凝土结构微膨胀，进而威胁工程结构的稳定性和耐久性。

基于混凝土上述问题，亟需一种混凝土外加剂以解决常规膨胀剂早期膨胀能损失大，中期膨胀效果不佳，并且后期继续膨胀导致混凝土结构不稳定的问题，以期提高混凝土结构体积稳定性，并且综合提高混凝土抗裂、防渗和耐腐蚀性能，保证混凝土结构的耐久性。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供混凝土抗裂防渗耐腐蚀施工材料，解决混凝土膨胀剂的膨胀能与混凝土收缩不协调导致混凝土开裂和后期体积不稳定问题，整体提高混凝土抗裂、防水和耐腐蚀性能。本发明的另一目的在于提供混凝土抗裂防渗耐腐蚀施工材料的应用。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

根据本发明的第一方面，提供了一种混凝土抗裂防渗耐腐蚀施工材料，以质量百分比计，包括：改性钙镁复合膨胀剂：35-60%；防水组分：10-30%；防腐阻锈组分：10-20%；和降粘组分5-15%；其中，所述改性钙镁复合膨胀剂的制备步骤包括：S1：将比表面积为350-500 m²/kg的钙质膨胀剂在氟化氢气氛下反应得到表面生成有氟化钙的改性钙质膨胀剂；S2：将所述改性钙质膨胀剂和镁质膨胀剂混合均匀，再与环氧硅烷溶液在30-40℃温度下搅拌混合4-8h，烘干，研磨获得所述改性钙镁复合膨胀剂。

进一步地，步骤S1中所述钙质膨胀剂表面的氟化钙包裹量为钙质膨胀剂质量的0.5-5 wt%。

进一步地，步骤S2中所述改性钙质膨胀剂和镁质膨胀剂混合物表面的环氧硅烷包括量为两者混合物质量的5-15 wt%。

根据一种实施方式，所述氟化氢气氛中氟化氢浓度不小于20 wt%。

进一步地，钙质膨胀剂在氟化氢气氛下的反应温度可以为50-150℃，反应时间可以为2-3 h。

进一步地，所述氟化氢气氛可以为含氟化氢气体的工业废气。

进一步地，步骤S1所述钙质膨胀剂在氟化氢气氛下反应时可以处于平铺、悬浮或者滚动状态。

根据一种实施方式，所述环氧硅烷溶液为环氧硅烷溶解在乙醇中的溶液，所述环氧硅烷浓度为20-40 wt%。

进一步地，所述改性钙质膨胀剂和所述镁质膨胀剂的混合物与所述环氧硅烷溶液的质量比为（94：6）-（97:3）。

进一步地，所述环氧硅烷可以为三甲基环氧乙基硅烷、三乙基环氧乙基硅烷、八氟丙环氧丙基三甲氧基硅烷和十八烷基环氧丙基三甲氧基硅烷中的一种或多种。

根据一种实施方式，所述改性钙质膨胀剂和所述镁质膨胀剂的质量比为（3:7）-（6:4）之间。

根据一种实施方式，所述防水组分包括硅酸钙和硬脂酸钙中的至少一种。

根据一种实施方式，所述防腐阻锈组分包括超细矿粉、超细粉煤灰、超细硅灰中的至少一种，和聚合磷酸盐、六偏磷酸钠、氧化锌、亚硫酸钠、硫酸铝和碳酸钠中的至少一种。

根据一种实施方式，所述降粘组分包括聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸、马来酸酐、木素磺酸钠、磷酸三钠中的至少一种。

根据本发明的第二方面，提供了混凝土抗裂防渗耐腐蚀施工材料的应用，将所述混凝土抗裂防渗耐腐蚀施工材料与混凝土拌合物混合并应用于混凝土构筑物。

本发明的有益效果在于：

（1）本发明实施例通过将钙质膨胀剂在氟化氢气氛下反应，使钙质膨胀剂表面生成氟化钙包覆层，氟化钙包覆层的生成减缓了钙质膨胀剂在混凝土中的急速反应，起到一定的缓释水化和缓释膨胀能的效应，降低了混凝土塑性阶段的膨胀损失，增大混凝土收缩阶段的中期膨胀。

（2）将包覆有氟化钙的钙质膨胀剂与镁质膨胀剂混合并与环氧硅烷溶液搅拌混合，环氧硅烷的亲水基团与氟化钙和氧化镁反应加强了环氧硅烷包覆层的粘接性，同时环氧硅烷的疏水基团暴露在外，使改性钙质膨胀剂和氧化镁膨胀剂形成疏水性表面，增高膨胀剂吸水阈值，使膨胀剂需要更高的潮湿度或更长的渍水时间才能开始发生吸水膨胀。环氧硅烷在改性钙质膨胀剂和镁质膨胀剂表面包覆一方面减缓早期反应，将膨胀性能有效延缓至中期，另一方面亲水基团与膨胀剂紧密粘接，疏水基团形成的疏水外表面提高了膨胀剂吸水阈值避免膨胀剂在混凝土后期膨胀威胁结构稳定性。

（3）通过调整氟化氢气氛中氟化氢浓度、反应温度及时间以调整氟化钙包覆层的厚度和致密性，通过调整改性钙质膨胀剂和镁质膨胀剂的质量比，以及环氧硅烷溶液浓度和反应温度及时间以调整包覆层厚度和内部粘接性以及外表面疏水性，能够在一定程度上可控调节膨胀效果，根据混凝土自身收缩特性和环境特点更贴切补偿混凝土收缩和保证结构稳定性，提高混凝土抗裂性和耐久性。

（4）改性钙镁复合膨胀剂能够提高抗裂性和保证结构稳定性的同时，也能与防水组分和防腐阻锈组分复合提高防水性和防腐阻锈能力，但是在一定程度上降低混凝土的出机状态，降粘组分弥补了状态损失且提高混凝土出机状态和泵送性；改性钙镁复合膨胀剂与防水组分、防腐阻锈组分和降粘组分能够良好复合，综合提高了混凝土的抗裂、防渗和耐腐蚀性能。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。

混凝土在工程应用中，常出现开裂，渗水和内部钢筋腐蚀等问题，通过添加混凝土外加剂能够改善上述性能。具有膨胀剂的混凝土外加剂能够补偿混凝土收缩预防混凝土开裂，然而本发明人发现，常规膨胀剂不能贴合混凝土收缩和结构特性，比如钙质膨胀剂具有反应速度快导致早期膨胀能损失大、中期膨胀无力的问题，而镁质膨胀剂具有早中后期均膨胀，中期膨胀不足，后期膨胀威胁混凝土结构体积稳定性的问题。

基于此，本发明人研究了混凝土抗裂防渗耐腐蚀施工材料，外加剂中改性钙镁复合膨胀剂通过工艺改性，并且与防水组分、防腐阻锈组分和降粘组分复合，综合提高了混凝土的抗裂、防渗和耐腐蚀性能，在混凝土材料领域具有良好应用前景。

实施例1：

本实施例的混凝土抗裂防渗耐腐蚀施工材料，包括改性钙镁复合膨胀剂50%，硅酸钙17%，硬脂酸钙5%、超细粉煤灰13%、六偏磷酸钠5%、聚丙烯酸10%；其中，所述改性钙镁复合膨胀剂的制备步骤包括：

S1：将比表面积为500 m²/kg的钙质膨胀剂置于氟化氢浓度为50wt%的气氛下反应，反应容器温度为150℃，反应时间为3h，得到表面生成有氟化钙的改性钙质膨胀剂；

S2：将所述改性钙质膨胀剂和镁质膨胀剂以质量比6：4混合均匀得到固体粉末，将环氧硅烷溶解于乙醇中配置浓度为40%的环氧硅烷溶液，再将固体粉末以质量比94：6放置于环氧硅烷溶液中，在40℃温度下搅拌混合8h，烘干，研磨获得本实施例的改性钙镁复合膨胀剂。

具体地，步骤S1中钙质膨胀剂质量为1000g，反应容器体积为1L，钙质膨胀剂以平铺状态置于容器内，含氟化氢的气体在反应容器中的含量为0.02 L/min。

本实施例的钙镁复合膨胀剂在钙质膨胀剂表面生成一定厚度的氟化钙包覆层，减缓了钙质膨胀剂在混凝土中的急速反应，起到一定的缓释水化和缓释膨胀能的效应，降低了混凝土塑性阶段的膨胀损失，增大混凝土收缩阶段的中期膨胀；并且在包覆有氟化钙的钙质膨胀剂的表面和镁质膨胀剂的表面化学粘接环氧硅烷溶液，环氧硅烷的亲水基团与氟化钙和氧化镁反应加强了环氧硅烷包覆层的粘接性，同时环氧硅烷的疏水基团暴露在外，使改性钙质膨胀剂和氧化镁膨胀剂形成疏水性表面，增高膨胀剂吸水阈值，使膨胀剂需要更高的潮湿度或更长的渍水时间才能开始发生吸水膨胀。环氧硅烷在改性钙质膨胀剂和镁质膨胀剂表面包覆一方面减缓早期反应，将膨胀性能有效延缓至中期，另一方面亲水基团与膨胀剂紧密粘接，疏水基团形成的疏水外表面提高了膨胀剂吸水阈值，避免膨胀剂在混凝土后期膨胀威胁结构稳定性。

具体地，将氟化氢浓度控制为50wt%，钙质膨胀剂在氟化氢气氛中，在150℃温度条件下反应3h，控制了钙质膨胀剂表面生成氟化钙的厚度和密度，过薄或过小密度的氟化钙包覆层导致钙质膨胀剂缓释作用不佳，早期膨胀更大并且损失更大，中期膨胀能更小，不能更好的补偿混凝土收缩。相反的，过厚或过大密度的氟化钙包覆层导致钙质膨胀剂的膨胀能不仅在早期不能释放而且在中期也释放不高。

另外，控制环氧硅烷溶液浓度为40%，质量比94：6，在40℃温度下搅拌混合8h，控制了环氧硅烷包覆层的厚度以及环氧硅烷分别与氟化钙和氧化钙膨胀剂的粘接性和外表面疏水性，在一定程度上溶液浓度越高，质量比越小，搅拌时间越长使环氧硅烷包覆层越厚和外表面疏水性越强，使混凝土后期不会出现微膨胀导致结构安全性问题，但是在一定程度上减小膨胀能的释放，导致中期膨胀量不佳。相反的，环氧硅烷包覆层越薄和外表面疏水性越弱，导致膨胀能在后期依然释放而一定程度上影响混凝土结构稳定性。

将改性钙质膨胀剂和镁质膨胀剂质量比控制为6：4，能够更好的发挥改性钙质膨胀剂缓释至中期的膨胀作用和镁质膨胀剂较高的中期膨胀作用。

实施例2：

本实施例的混凝土抗裂防渗耐腐蚀施工材料，包括改性钙镁复合膨胀剂50%，硅酸钙17%，硬脂酸钙5%、超细粉煤灰13%、六偏磷酸钠5%、聚丙烯酸10%；其中，所述改性钙镁复合膨胀剂的制备步骤包括：

S1：将比表面积为350 m²/kg的钙质膨胀剂置于氟化氢浓度为20 wt%的气氛下反应，反应温度为50℃，反应时间为2h，得到表面生成有氟化钙的改性钙质膨胀剂；

S2：将所述改性钙质膨胀剂和镁质膨胀剂以质量比3：7混合均匀得到固体粉末，将环氧硅烷溶解于乙醇中配置浓度为20%的环氧硅烷溶液，再将固体粉末以质量比94：6放置于环氧硅烷溶液中，在30℃温度下搅拌混合4h，烘干，研磨获得本实施例的改性钙镁复合膨胀剂。

具体地，步骤S1中钙质膨胀剂质量为1000g，反应容器体积为1L，钙质膨胀剂以平铺状态置于容器内，含氟化氢的气体在反应容器中的含量为0.02 L/min。

实施例3：

本实施例的混凝土抗裂防渗耐腐蚀施工材料，包括改性钙镁复合膨胀剂50%，硅酸钙17%，硬脂酸钙5%、超细粉煤灰13%、六偏磷酸钠5%、聚丙烯酸10%；其中，所述改性钙镁复合膨胀剂的制备步骤包括：

S1：将比表面积为500 m²/kg的钙质膨胀剂置于氟化氢浓度为50wt%的气氛下反应，反应温度为150℃，反应时间为3h，得到表面生成有氟化钙的改性钙质膨胀剂；

S2：将所述改性钙质膨胀剂和镁质膨胀剂以质量比3：7混合均匀得到固体粉末，将环氧硅烷溶解于乙醇中配置浓度为20%的环氧硅烷溶液，再将固体粉末以质量比94：6放置于环氧硅烷溶液中，在30℃温度下搅拌混合4h，烘干，研磨获得本实施例的改性钙镁复合膨胀剂。

具体地，步骤S1中钙质膨胀剂质量为1000g，反应容器体积为1L，钙质膨胀剂以平铺状态置于容器内，含氟化氢的气体在反应容器中的含量为0.02 L/min。

实施例4：

本实施例的混凝土抗裂防渗耐腐蚀施工材料，包括改性钙镁复合膨胀剂50%，硅酸钙17%，硬脂酸钙5%、超细粉煤灰13%、六偏磷酸钠5%、聚丙烯酸10%；其中，所述改性钙镁复合膨胀剂的制备步骤包括：

S1：将比表面积为350 m²/kg的钙质膨胀剂置于氟化氢浓度为20 wt%的气氛下反应，反应温度为50℃，反应时间为2h，得到表面生成有氟化钙的改性钙质膨胀剂；

S2：将所述改性钙质膨胀剂和镁质膨胀剂以质量比6：4混合均匀得到固体粉末，将环氧硅烷溶解于乙醇中配置浓度为40%的环氧硅烷溶液，再将固体粉末以质量比94：6放置于环氧硅烷溶液中，在40℃温度下搅拌混合8h，烘干，研磨获得本实施例的改性钙镁复合膨胀剂。

具体地，步骤S1中钙质膨胀剂质量为1000g，反应容器体积为1L，钙质膨胀剂以平铺状态置于容器内，含氟化氢的气体在反应容器中的含量为0.02 L/min。

实施例5：

本实施例的混凝土抗裂防渗耐腐蚀施工材料，包括改性钙镁复合膨胀剂50%，硅酸钙17%，硬脂酸钙5%、超细粉煤灰13%、六偏磷酸钠5%、聚丙烯酸10%；其中，所述改性钙镁复合膨胀剂的制备步骤包括：

S1：将比表面积为350 m²/kg的钙质膨胀剂边搅拌边通入含有氟化氢的工业废气，所述工业废气中氟化氢浓度为20 wt%，容器内反应温度为50℃，反应时间2h，工业废气经反应后排出至下一收集处理装置。钙质膨胀剂与含有氟化氢的工业废气反应得到表面生成有氟化钙的改性钙质膨胀剂；

S2：将所述改性钙质膨胀剂和镁质膨胀剂以质量比3：7混合均匀得到固体粉末，将环氧硅烷溶解于乙醇中配置浓度为20%的环氧硅烷溶液，再将固体粉末以质量比94：6放置于环氧硅烷溶液中，在30℃温度下搅拌混合4h，烘干，研磨获得本实施例的改性钙镁复合膨胀剂。

具体地，步骤S1中钙质膨胀剂质量为10 kg，反应容器体积为10L，含氟化氢的气体在反应容器中的含量为0.2 L/min。

实施例6：

本实施与实施例1的不同之处在于，改性钙质膨胀剂和镁质膨胀剂的质量比为3：7。

实施例7：

本实施例与实施例1的不同之处在于，混凝土抗裂防渗耐腐蚀施工材料的各组分比例不同，以及防水组分、防腐阻锈组分和降粘组分的成分不同。具体的，混凝土抗裂防渗耐腐蚀施工材料包括改性钙镁复合膨胀剂35%，硅酸钙25%、硬脂酸钙5%、超细矿粉15%、氧化锌5%、聚丙烯酸10%和木素磺酸钠5%。

对比例1:本对比例与实施例1的不同之处在于，混凝土抗裂防渗耐腐蚀施工材料中未添加改性钙镁复合膨胀剂，混凝土抗裂防渗耐腐蚀施工材料在混凝土中的掺量为胶凝材料总量×6%×(实施例1中防水组分占比+实施例1中防腐阻锈占比+实施例1中降粘组分占比)。

对比例2:本对比例与实施例1的不同之处在于，混凝土抗裂防渗耐腐蚀施工材料中以钙质膨胀剂代替改性钙镁复合膨胀剂。

对比例3:本对比例与实施例1的不同之处在于，混凝土抗裂防渗耐腐蚀施工材料中以镁质膨胀剂代替改性钙镁复合膨胀剂。

对比例4:本对比例与实施例1的不同之处在于，混凝土抗裂防渗耐腐蚀施工材料中以改性钙质膨胀剂代替改性钙镁复合膨胀剂。

对比例5:本对比例与实施例1的不同之处在于，混凝土抗裂防渗耐腐蚀施工材料中以钙质膨胀剂和氧化镁膨胀剂混合包覆环氧硅烷改性代替了改性钙镁复合膨胀剂。

对比例6：本对比例与实施例1的不同之处在于，混凝土抗裂防渗耐腐蚀施工材料为钙质膨胀剂与镁质膨胀剂混合的钙镁复合膨胀剂，未经过改性，未添加防水组分、防腐阻锈组分和降粘组分，在混凝土中的掺量为胶凝材料总量×6%×(实施例1中改性钙镁复合膨胀剂占比)。

本发明钙质膨胀剂和镁质膨胀剂的化学分析结果如表1所示。

实施例1-5的改性钙质膨胀剂和改性钙镁复合膨胀剂包裹量测试：

（1）改性钙质膨胀剂包裹量测试方法为：称量干燥状态下包裹前的钙质膨胀剂的质量M1，氟化氢氛围中反应后，称取包裹氟化钙后改性钙质膨胀剂质量M2，通过计算M3=(M2-M1)/M1*100%得到包裹量M3。

（2）改性钙镁复合膨胀剂包裹量测试为：称量干燥状态下改性钙质膨胀剂和镁质膨胀剂的质量Ma，环氧硅烷包覆并干燥后，称取包覆环氧硅烷后改性钙镁复合膨胀剂质量Mb，通过计算Mc=(Mb-Ma)/Ma*100%得到包裹量Mc。

改性钙质膨胀剂和改性钙镁复合膨胀剂的包裹量如表2所示。

混凝土试件成型：

采用强度等级为C40的混凝土制备混凝土试件进行测试，基准组的混凝土试验配合比如表3所示。本发明实施例1-7和对比例1-6的施工材料以掺量为水泥的6%取代部分胶凝材料粉煤灰，配合比如表4所示。

以上基准组、实施例和对比例中，针对原材料，水泥均使用强度等级为P.O 42.5普通硅酸盐水泥，碎石采用5～31.5mm连续级配，碎石和砂子均来自均匀混合的同一仓库，自来水来自同一水源，减水剂为同一壶的聚羧酸减水剂；试验过程中，施工材料、自来水和减水剂均使用精度为0.001g的称量工具称取，砂和石采用精度为0.01g的称量工具称取，试验均在同一天进行并完成；试件养护过程中，成型试件均在相同的养护环境汇中；测试过程中，同一工作人员使用同一测试工具对不同试件在不同龄期进行测试。

混凝土性能检测试验：

坍落度检测

按照GB/T50080-2002《普通混凝土拌合物性能试验方法》检测混凝土坍落度。

混凝土限制膨胀率检测

按照GB/T 23439-2017《混凝土膨胀剂》检测混凝土限制膨胀率，每组混凝土试件成型3个，取相近2个试件的平均值作为测量值。测试水养3d和水养14d试件的混凝土限制膨胀率，并且水养14d后转入恒温恒湿室（温度20℃±2℃，湿度60%±5%）养护，测试14d水养转60d恒温恒湿养护试件的混凝土限制膨胀率，测试180d恒温恒湿养护试件的混凝土限制膨胀率，并且通过△ε（180d-60d）判断结构体积稳定性。

渗透高度检测

按照标准JC/T 474-2008《砂浆、混凝土防水剂》检测混凝土试块的渗透高度。

耐蚀系数检测

按照GB/T 50082-2009《普通混凝土长期性能和耐久性试验方法标准》检测混凝土耐蚀系数。

氯离子渗透系数检测

按照GB/T 50082-2009《普通混凝土长期性能和耐久性试验方法标准》测试空白组、实施例1-6和对比例1-6的混凝土28d的氯离子扩散系数

单位面积上抗裂面积检测

按照GB/T 50081-2016《普通混凝士力学性能试验方法标准》将基准组、实施例1-7和对比例1-6的混凝土制作成尺寸为500mm×500mm×500mm的试块，测量除底面以外其它五个面的开裂面积，计算单位面积上开裂面积。

测试基准组、本发明实施例1-7和对比例1-6成型的混凝土试件的各项性能，性能检测结果如表5所示。

由表5分析可知，基准组的3d水养的限制膨胀率为负值，说明混凝土相对于初长处于收缩状态，且随着龄期增长混凝土持续处于收缩过程，但是14d水养转60d恒温恒湿养护的限制膨胀率为-0.069%，说明混凝土收缩较大。60d至180d之间的限制膨胀率基本为零说明混凝土在收缩到一定程度后体积不再变化，体积稳定性较强。混凝土在60d龄期较大的收缩导致开裂严重；另外，较大的渗透高度，较小的耐蚀系数和较大的28d氯离子渗透系数表示混凝土具有渗水和腐蚀问题。

本发明实施例1的3d水养早期膨胀较小，14d水养中期膨胀较大，△ε（180d-60d）为0.006%说明混凝土硬化后膨胀较小，该实施例早期膨胀能损失较小，中期膨胀能大而后期膨胀较小，具有良好的膨胀能释放效果，补偿混凝土收缩并且在一定程度保证了混凝土结构稳定性。单位面积上的开裂面积较小，具有较佳的抗开裂效果。渗透高度为零，耐蚀系数较大，28d氯离子渗透系数较小，说明具有良好的防渗性和耐腐蚀性。

本发明实施例2-6与实施例1相比，改变了钙质膨胀剂的改性制度以及改性钙质和镁质膨胀剂的改性制度，使得氟化钙在钙质膨胀剂的包覆层厚度和致密度不同，也使环氧硅烷在改性钙质膨胀剂和镁质膨胀剂的包覆层的厚度和内部粘接性及外表面疏水性不同，导致混凝土在不同龄期的限制膨胀率发生变化，在该改性制度范围内具有较佳的抗裂性能。并且与防水组分、防腐阻锈组分和降粘组分复合，同时具有较佳的工作性、防渗型和耐蚀性。

本发明实施例7与对比例1相比，较小了改性钙镁复合膨胀剂的质量比，使14d中期膨胀能稍损失，抗裂性能不及实施例1，但是相对于基准组依然具有较佳的抗裂性能。

对比例1与实施例1相比，未加改性钙镁复合膨胀剂导致混凝土胶砂限制膨胀率与基准组相近并且裂缝面积较大，说明改性钙镁复合膨胀剂在释放膨胀能补偿混凝土收缩从而降低裂缝方面起到了关键作用；防水性和耐蚀性较实施例1减弱说明改性钙镁复合膨胀剂对防水、耐蚀性能有促进作用。

对比例2与实施例1相比，钙质膨胀剂代替改性钙镁复合膨胀剂，混凝土限制膨胀率水养3d早期较大，水养14d中期基本无增长，水养转恒温恒湿养护的收缩较大，裂缝面积较大，说明钙质膨胀剂反应太快早期膨胀能损失较大，并且对防水和耐蚀性能也有负面影响。证明了钙质膨胀剂通过氟化钙包覆具有良好的缓释效果。

对比例3与实施例1相比，镁质膨胀剂代替改性钙镁复合膨胀剂，混凝土限制膨胀率水养14d中期膨胀率不高，△ε（180d-60d）较大，说明镁质膨胀剂后期膨胀导致结构存在体积稳定性威胁,14d单位面积上裂缝面积较大,并且180d裂缝面积较大增大明显。

对比例4与实施例1相比，混凝土14d水养中期膨胀率不足，14d单位面积上裂缝面积较大,并且180d裂缝面积较大增大明显。

对比例5与实施例1相比，钙质膨胀剂没有通过氟化钙包覆，混凝土3d水养的早期限制膨胀较大，中期限制膨胀率不高，水养转恒温恒湿养护的收缩较大，14d中期和180d单位面积上裂缝面积较大。证明钙质膨胀剂包覆氟化钙对于降低早期膨胀能损失增加中期膨胀具有良好作用。

对比例6与实施例1相比，外加剂仅为钙质膨胀剂和镁质膨胀剂的镁复合膨胀剂，混凝土3d水养的早期膨胀率较大，导致14d水养的中期膨胀率不高，混凝土△ε（180d-60d）较大，使结构存在体积稳定性威胁；并且未加防水组分、防腐阻锈组分和降粘组分导致混凝土工作性不佳，防渗性能和耐蚀性较差；说明未改性的钙镁复合膨胀剂效果不佳，改性钙镁复合膨胀剂在控制混凝土膨胀能补偿混凝土收缩并且抗裂方面起到重要作用，防水组分、防腐阻锈组分和降粘组分在提高混凝土工作性、防渗性能和耐蚀性方面起到重要作用。

需要说明的是，在本文中，诸如术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.混凝土抗裂防渗耐腐蚀施工材料，其特征在于：所述混凝土抗裂防渗耐腐蚀施工材料以质量百分比计，包括：

改性钙镁复合膨胀剂：35-60%；

防水组分：10-30%；

防腐阻锈组分：10-20%；

和降粘组分5-15%；

其中，所述改性钙镁复合膨胀剂的制备步骤包括：

S1：将比表面积为350-500 m²/kg的钙质膨胀剂在氟化氢气氛下反应得到表面生成有氟化钙的改性钙质膨胀剂；

S2：将所述改性钙质膨胀剂和镁质膨胀剂混合均匀，再与环氧硅烷溶液在30-40℃温度下搅拌混合4-8h，烘干，研磨获得改性钙镁复合膨胀剂。

2.根据权利要求1所述的混凝土抗裂防渗耐腐蚀施工材料，其特征在于：所述氟化氢气氛中氟化氢浓度不小于20 wt%。

3.根据权利要求2所述的混凝土抗裂防渗耐腐蚀施工材料，其特征在于：钙质膨胀剂在氟化氢气氛下的反应温度为50-150℃，反应时间为2-3 h。

4.根据权利要求1所述的混凝土抗裂防渗耐腐蚀施工材料，其特征在于：所述环氧硅烷溶液为环氧硅烷溶解在乙醇中的溶液，所述环氧硅烷浓度为20-40 wt%。

5.根据权利要求4所述的混凝土抗裂防渗耐腐蚀施工材料，其特征在于：所述改性钙质膨胀剂和所述镁质膨胀剂的混合物与所述环氧硅烷溶液的质量比为（94：6）-（97:3）。

6.根据权利要求1所述的混凝土抗裂防渗耐腐蚀施工材料，其特征在于：所述改性钙质膨胀剂和所述镁质膨胀剂的质量比为（3:7）-（6:4）之间。

7.根据权利要求1所述的混凝土抗裂防渗耐腐蚀施工材料，其特征在于：所述防水组分包括硅酸钙和硬脂酸钙中的至少一种。

8.根据权利要求1所述的混凝土抗裂防渗耐腐蚀施工材料，其特征在于，所述防腐阻锈组分包括超细矿粉、超细粉煤灰、超细硅灰中的至少一种，和聚合磷酸盐、六偏磷酸钠、氧化锌、亚硫酸钠、硫酸铝和碳酸钠中的至少一种。

9.根据权利要求1所述的混凝土抗裂防渗耐腐蚀施工材料，其特征在于：所述降粘组分包括聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸、马来酸酐、木素磺酸钠、磷酸三钠中的至少一种。

10.一种混凝土抗裂防渗耐腐蚀施工材料的应用，其特征在于：将权利要求1-9任意一项所述的混凝土抗裂防渗透耐腐蚀施工材料与混凝土拌合物混合并应用于混凝土构筑物。