CN100528790C - 乳液改性混凝土及施工方法 - Google Patents
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Abstract
一种乳液改性水泥混泥土及施工方法，其特征在于其主要成分是骨料、波特兰水泥、1，1-二氯乙烯聚合物乳液、丁二烯-苯乙烯共聚物乳液，消泡剂和水。各种成分的重量百分比为：骨料50%～70%，波特兰水泥15%～25%，1，1-二氯乙烯聚合物乳液5%～20%，丁二烯-苯乙烯共聚物乳液5%～20%，消泡剂0.5%～2%，水0.5%以下。施工方法简单：首先将砂和波特兰水泥完全混合，再加入乳液、消泡剂和水的混合物，然后混合搅拌，紧接着对施工面进行清洁，最后采用泵送方法进行混凝土的施工，施工完毕后，用湿布盖住施工面以防止混凝土开裂，保持潮湿状态24小时，48小时后移去覆盖的湿布。
Description
技术领域
本发明涉及一种混凝土及施工方法，尤其是一种乳液改性混凝土及施工方法。
背景技术
传统混凝土所用的主要粘结剂为水泥，并且通常为波特兰水泥，含有3CaO·SiO2、2CaO·SiO2、3CaO·Al2O3、4CaO·Al2O3·Fe2O3。波特兰水泥与水混合可以使砂、碎石和其它骨料粘结在一起，并在空气中得以固化。当水泥中氧化钙的含量大于1％时，水泥会与含有硅、硅土岩和石灰石的骨料发生反应，所形成的化合物会引起混凝土内部发生膨胀，从而导致混凝土内部和表面出现裂缝。另外，混凝土硬化期间水化过程释放的水化热和浇筑温度所产生的温度变化与混凝土收缩共同作用，由此产生的温度应力和收缩应力是导致结构出现裂缝的主要因素。
对于桥面和道路工程，混凝土表面和内部存在的裂缝会严重影响其防水性能，所以我们在设计、配置、搅拌混凝土时，如何提高混凝土的防渗性，改善混凝土的防水效果显得犹为重要。Thaddeus Hatt在1978年于专利US206112中首次公开了增强混凝土的技术。在此之后，许多方法被用来对混凝土进行增强以改善其抗裂性能，基本原理都是通过提高混凝土各组分之间的粘合力，减少其开裂程度。
乳液改性混凝土早已为人们所熟知，美国专利US5185389公开了一种用聚醋酸乙烯酯、聚苯乙烯、聚氯乙烯和聚丙烯酸酯共聚物乳液改性的混凝土，该混凝土的柔韧性、抗冲击强度、化学稳定性和与其它材料的粘合力都得到了较大改善，并且混凝土的收缩率得以减小，但防水效果不是很理想。
美国专利US5162060也公开了一种含有脲基乳液、胺基环氧固化剂、液体环氧树脂和水泥的混凝土，显示出了与传统的乳液改性混凝土相比要优异得多的力学强度和化学稳定性，但它和其他材料的粘合力以及在防渗性能方面较传统的乳液混凝土提高不大。
美国专利US5069721也公开了一种用羧基改性的合成橡胶乳液改性混凝土。同样，混凝土的强度得到了提高。美国专利US3250736和欧洲专利EP967587也公开了用氯乙烯均聚物或共聚物乳液改性的砂浆和混凝土，其性能的改善体现在抗压强度、拉伸强度和抗折强度等方面。我国专利1093069也公开了一种由1份复合乳液、1份粉料、8份骨料和0.08份水配制而成的乳液改性混凝土，机械强度与未经乳液改性的混凝土相比得到了明显提高，但在水泥完全固化前，混凝土中的乳液倾向于形成一层薄膜，水泥中水分的蒸发使得此薄膜受到收缩应力的影响，导致混凝土内部和表面产生裂缝，从而使混凝土在防水性能方面存在很多隐患，容易使混凝土因为遭受水损害而出现松散、脱落的现象。
尽管上述专利公开的技术都为乳液改性混凝土，而且由于乳液的加入使混凝土在抗压强度、抗折强度等物理性质方面有了较大的提高，但现有的技术都没有涉及到乳液改性混凝土的抗渗性能，而混凝土的抗渗性对于混凝土结构的防水效果至关重要，在设计和施工中我们要引起足够的重视。
本发明的目的就是为了解决在保证混凝土常规力学性能的前提下，如何改善和提高混凝土的抗渗能力，延长混凝土使用寿命的问题。
发明内容
本发明公开了一种乳液改性混凝土的配方，乳液的加入明显的提高了混凝土的抗渗能力，使得混凝土的防水性能得到有效改善，延长了混凝土的使用寿命。混凝土的性能可以通过减少其固化前水的添加量而得到改善，但是为了获得良好的施工性能，需要在混凝土中加入一定量的水，所以可以选择需水量小的水泥(例如比波特兰水泥需水量更少的高铝水泥)以减小水的用量。但为了能够保证混凝土的施工性能。添加乳液也是一种非常好的方法，由于乳液对混合物具有塑化效果，因此可以减少水的用量。在混凝土干燥期间，乳液还可以形成遍布于混凝土内部的三维薄膜，从而增强了混凝土各组分间的粘合力。
本发明乳液改性混凝土的组分为骨料、波特兰水泥、1，1-二氯乙烯与共聚单体的共聚物乳液、丁二烯-苯乙烯共聚物乳液、消泡剂和水。
本发明乳液改性混凝土中所用的骨料可以为一般碎石、鹅卵石、花岗岩、金刚砂、氧化铝、大理石屑、锯屑、煤渣、石棉、云母、滑石粉、燧石或人造陶瓷颗粒，骨料的重量百分含量为50％～70％，平均粒径小于0.1mm。
本发明乳液改性混凝土使用的水泥为波特兰水泥，该水泥是一种能与水混合发生固化，而将其它组分粘结在一起的无机材料，含有钙、铝、硅、氧和硫的复合物，其重量百分含量占波特兰水泥的15％～25％。本发明中的乳液改性混凝土，不使用传统的水泥粘合剂，如石膏、硫酸钙、石灰、氯氧化镁等，使得固化后的乳液改性混凝土在物理性能上比起没有经乳液改性的混凝土要好得多。在本发明的乳液改性混凝土中也可以添加少量的上述水泥粘合剂，但是会导致混凝土物理力学性能的略微降低。
在本发明的乳液改性混凝土配方中，所添加的乳液包括1，1-二氯乙烯与共聚单体的共聚物乳液和丁二烯-苯乙烯共聚物乳液。1，1-二氯乙烯与共聚单体的共聚物乳液的添加量为该混凝土总重的5～20％，1，1-二氯乙烯与共聚单体的共聚物乳液中的聚合物固体份由1，1-二氯乙烯的共聚体组成，并且1，1-二氯乙烯在共聚体中的重量百分含量为50％～90％。。丁二烯-苯乙烯共聚物乳液的添加量为该混凝土总重的5％～20％。
上述的共聚单体可以为丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、丙烯酸异丙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸异丁酯、丙烯酸仲丁酯、丙烯酸叔丁酯、丙烯酸戊酯、丙烯酸异戊酯、丙烯酸叔戊酯、丙烯酸己酯、2-乙基丙烯酸己酯、丙烯酸环己酯、丙烯酸辛酯、3，5，5-三甲基丙烯酸己酯、丙烯酸癸酯、丙烯酸十二酯、丙烯酸十六酯、丙烯酸十八酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯。
在本发明的乳液改性混凝土配方中，使用的消泡剂是Dehydran 1922，重量百分比为0.5％～2％。
在本发明的乳液改性混凝土中，水的用量根据混凝土的稠度进行调节，其重量百分含量一般小于5％。配置该混凝土时，首先将骨料和波特兰水泥完全混合，再加入乳液、消泡剂Dehydran 1922和水的混合物，将所有的组分混合搅拌，直至达到稳定的稠度(通常需4～5分钟)。水的具体用量可以略微增减，以将混合料调节至合适的稠度。
本发明还公开了该乳液改性混凝土的施工方法，其具体步骤为：
(1)对施工面进行清洁，并用压缩空气除去施工面上的死水。
(2)选择平均粒径小于0.1mm的骨料。
(3)先将骨料和波特兰水泥完全混合，再加入乳液，消泡剂和水。
(4)采用泵送方法进行混凝土的施工，施工温度小于45℃。
(5)用湿布盖住施工后的施工面以防止混凝土开裂，保持潮湿状态24小时，48小时后移去覆盖的湿布。
具体实施方式
以下通过几个具体的实施例来阐述本发明乳液改性混凝土及施工方法与未经乳液改性的混凝土相比在抗渗性能方面的有益效果。
实施例1：乳液改性混凝土，其组分含量如下：
组分名称 含量(100％)
砂(平均粒径0.09mm) 60.43
波特兰水泥 20.81
1，1-二氯乙烯与共聚单体的共聚物乳液 6.25
丁二烯-苯乙烯共聚物乳液 6.25
Dehydran 1922(消泡剂) 1.5
水 4.76
共计 100
首先将砂和波特兰水泥完全混合，再加入乳液、消泡剂Dehydran 1922和水的混合物，将所有的组分混合搅拌4分钟，然后对施工面进行清洁，并用压缩空气除去施工面上的死水，采用泵送方法进行混凝土的施工，施工温度30℃，施工完毕后，用湿布盖住施工后的施工面以防止混凝土开裂，保持潮湿状态24小时，48小时后移去覆盖的湿布。
乳液改性混凝土抗渗性能的表征按照工程建设国家标准GBJ 82-85《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法》进行，按照此标准中规定的方法制备试样。
按照GBJ 82-85标准所制备的试样高度为150mm，在本实验中当抗渗实验机达到最大工作压力时，端面仍然没有出现渗水现象。因此，实验结束后将试样剖开，以试样内部渗水处与进水端的距离来表示试样的抗渗性能，并定义为渗透高度。
本发明乳液改性混凝土试样的抗渗性能表征结果如下：渗透高度为73mm，抗渗透能力优良。
为了与本发明在抗渗性能方面进行比较。按照表1的数据制备了未经乳液改性的混凝土试样
表1
将砂和波特兰水泥完全混合，再加入消泡剂和水的混合物，搅拌混合并调整至适当的稠度。按照GBJ 82-85中规定的方法制备试样。
没有经乳液改性的混凝土试样的抗渗性能表征结果如下：渗透高度为117mm，而本发明经乳液改性的混凝土渗透高度为73mm，由此可见经乳液改性的混凝土比起未经乳液改性的混凝土，其防水效果要好得多。
实施例2：乳液改性混凝土，其组分含量如下：
组分名称 含量(100％)
碎石(平均粒径0.09mm) 64.23
波特兰水泥 22
1，1-二氯乙烯与共聚单体的共聚物乳液 5.25
丁二烯-苯乙烯共聚物乳液 5.25
Dehydran 1922(消泡剂) 0.8
水 2.47
共计 100
试样渗透高度70mm
实施例3：乳液改性混凝土，其组分含量如下：
组分名称 含量(100％)
砂(平均粒径0.09mm) 63
波特兰水泥 20.81
1，1-二氯乙烯与共聚单体的共聚物乳液 5.25
丁二烯-苯乙烯共聚物乳液 5.25
Dehydran 1922(消泡剂) 1.2
水 4.49
共计 100
试样渗透高度72mm
Claims (4)
1.一种乳液改性混凝土，其特征在于其主要成分是骨料、波特兰水泥、1，1-二氯乙烯与共聚单体的共聚物乳液、丁二烯-苯乙烯共聚物乳液，消泡剂Dehydran 1922和水，各种成分的重量百分比为：骨料50％～70％，波特兰水泥15％～25％，1，1-二氯乙烯与共聚单体的共聚物乳液5％～20％，丁二烯-苯乙烯共聚物乳液5％～20％，消泡剂Dehydran 1922为0.5％～2％，水0.5％以下。
2.根据权利要求1所述的乳液改性混凝土，其特征在于所用骨料为一般碎石、鹅卵石、金刚砂、氧化铝、大理石屑、锯屑、煤渣、石棉、滑石粉、燧石或人造陶瓷颗粒，平均粒径小于0.1mm。
3.根据权利要求1所述的乳液改性混凝土，其特征在于1，1-二氯乙烯与共聚单体的共聚物乳液中的聚合物固体份由1，1-二氯乙烯的共聚体组成，并且1，1-二氯乙烯在共聚体中的重量百分含量为50％～90％。
4.一种如权利要求1-3任一所述的乳液改性混凝土的施工方法，其特征在于首先将骨料和波特兰水泥完全混合，再加入乳液、消泡剂Dehydran 1922和水的混合物，然后将所有的组分混合搅拌4分钟，紧接着对施工面进行清洁，并用压缩空气除去施工面上的死水，最后采用泵送方法进行混凝土的施工，施工温度小于45℃，施工完毕后，用湿布盖住施工面以防止混凝土开裂，保持潮湿状态24小时，48小时后移去覆盖的湿布。
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