CN108516754A - 一种防水混凝土及其生产工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种防水混凝土及其生产工艺，涉及混凝土领域，解决了现有技术中的混凝土防水效果差的问题，该混凝土包括如下组分：水泥10wt%‑30wt%、细骨料砂子20wt%‑30wt%、粗骨料砂子20wt%‑30wt%、水10wt%‑20wt%和防水材料，其中防水材料包括石墨烯0.8wt%‑1.2wt%、PVA 5wt%‑15wt%、氯化钠0.5wt%‑1.5wt%和抗坏血酸2wt%‑7wt%，该混凝土具有能够提高混凝土防水性能，且生产工艺简单的优点。

Description

一种防水混凝土及其生产工艺

技术领域

本发明涉及混凝土领域，尤其涉及一种防水混凝土及其生产工艺。

背景技术

混凝土是当代最主要的土木工程材料之一，它是由胶凝材料，颗粒状集料(也称为骨料)，水以及必要时加入的外加剂和掺合料按一定比例配制，经均匀搅拌，密实成型，养护硬化而成的一种人工石材。混凝土具有原料丰富，价格低廉，生产工艺简单的特点，因而用量越来越大，同时混凝土还具有抗压强度高，耐久性好，强度等级范围宽等特点。

但是，现有技术中的混凝土，防水效果不是特别好，生活中经常会遇到这样的现象，屋面渗水漏水，窗户渗水漏水，阳台墙体渗水，有时候是住在自己上面的邻居，有时候是自己家的，往往处理不好，还会影响邻里关系。且水进入建筑物的主体结构中，容易对钢筋混凝土中的水泥、钢筋和木头等造成危害，使建筑物的使用寿命大大降低。

现有市面上的防水材料包括：A、聚氨酯类：油性材料，在目前的防水涂料中其性能最好，但环保性能比较差，味道很臭；B、丙烯酸类：水性材料，性能比较好，但价格昂贵，且不适用与南方潮湿的天气；C、JS聚合物类：水性材料，在使用中加入了水泥等无机材料，能够与水泥基面粘接，但其防水效果不理想；D、灰浆类：水性材料，能与水泥基层粘接，但它的使用寿命短，更换的话耗费时间耗费力气耗费金钱。以上四种，都有各自的优点与不足，但共同的不足之处在于不环保，味道重，且都是涂料，不能从混凝土自身性能上解决防水问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种防水混凝土及其生产工艺，该混凝土具有能够提高混凝土防水性能，没有异味，比较环保，且生产工艺比较简单的优点。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种防水混凝土，该混凝土包括如下重量的组分：水泥10wt％-30wt％、细骨料砂子20wt％-30wt％、粗骨料砂子20wt％-30wt％、水10wt％-20wt％和防水材料，其中防水材料包括石墨烯0.8wt％-1.2wt％和PVA 5wt％-15wt％。

优选所述防水材料还包括0.5wt％-1.5wt％的氯化钠。

优选所述防水材料还包括抗坏血酸2wt％-7wt％。

优选所述混凝土包括如下重量的组分：水泥19wt％、细骨料砂子24wt％、粗骨料砂子24wt％、水14wt％、石墨烯1wt％、PVA 10wt％、抗坏血酸5wt％和1wt％的氯化钠。

优选所述防水混凝土的生产工艺，生产工艺包括如下制备步骤：

将细骨料砂子、粗骨料砂子和水泥搅拌均匀，然后将得到的防水材料与水混合均匀，倒在搅拌均匀的细骨料砂子、粗骨料砂子和水泥上，搅拌成混凝土，自然状态下凝结。

优选所述防水材料包括如下制备步骤：

将5wt％-15wt％的PVA分散在1wt％-3wt％的乙醇中，在水浴82-87℃下搅拌溶于水，得到20％的溶液，加入0.8wt％-1.2wt％的石墨烯，搅拌均匀，然后加入0.5wt％-1.5wt％的氯化钠，搅拌溶解氯化钠，然后加入2wt％-7wt％的抗坏血酸，水浴55-65℃下搅拌1-3小时，制得防水材料。

优选所述防水材料的制作工艺包括如下制备步骤：

将10wt％的PVA分散在2wt％的乙醇中，在水浴85℃下搅拌溶于水，得到20％的溶液，加入1wt％石墨烯，搅拌均匀，然后加入2％的氯化钠，搅拌溶解氯化钠后加入5wt％的抗坏血酸，水浴60℃下搅拌2小时，制得防水材料，常温下储存备用。

石墨烯是一种由碳原子构成的单层片状结构的新材料，其中的碳原子以六角蜂窝晶格的形式紧密结合在一起，是一种由碳原子以sp2杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜，石墨烯的机械强度高，疏水，导热性大，可以用来改善防水材料，石墨烯与PVA相配合，成膜性好，防水效果显著。

石墨烯是世界上最薄却也是最坚硬的二维纳米材料，比钻石还坚硬，强度比世界上最好的钢铁还要高上100倍，在石墨烯样品微粒开始碎裂前，它们每100纳米距离上可承受的最大压力可以达到约2.9微牛，据科学家们测算，这一结果相当于要施加55牛顿的压力才能使1米长的石墨烯断裂，在混凝土内加入石墨烯，可以在一定程度上提高混凝土的抗压性和耐久性。

石墨烯具有巨大的比表面结，可以用来净化废气和用来污水处理，混凝土内含有石墨烯，也可以在一定程度上净化废弃，且石墨烯没有刺激性气味，不会危害人体健康，是一种环保材料，且石墨烯在环保领发展情景十分可观的，利用石墨烯材料，结合现有的工艺和设备，可以实现能耗的大幅下降。

PVA具有独特的强力粘接性、皮膜柔韧性、耐磨性以及经处理后具有很好的耐水性，PVA溶于水，水温越高则溶解度越大，PVA易成膜，且其膜的机械性能优良，膜的拉伸强度随聚合度、醇解度升高而增强，PVA与亲水性的纤维素有很好的粘接力，一般情况，聚合度、醇解度越高，粘接强度越强。

氯化钠分散在酒精中可以形成胶体，加入固态胶体粒子，可以改进材料的耐冲击强度、耐断裂强度和抗拉强度等机械性能，将PVA分散在乙醇中，在水浴下搅拌溶于水，加入石墨烯，搅拌均匀，然后加入的氯化钠，搅拌溶解氯化钠后加入抗坏血酸，水浴下搅拌，制得防水材料，其中加乙醇的作用是加快PVA的溶解，一定程度上可以节约时间；加氯化钠的效果，做出来的防水材料溶液比较粘稠，不是那么稀，成膜效果会更好，且能加快石墨烯与PVA的混合，一定程度上可以节约时间。

综上所述，本发明对比于现有技术的有益效果为：

一、提高混凝土的防水性；

二、提高混凝土的抗压性；

三、提高混凝土的环保性。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明作进一步详细说明。

实施例1

防水材料的制备：

将5gPVA分散在3g乙醇中，在水浴86℃下搅拌溶于水，得到20％的溶液，加入1.2g石墨烯，搅拌均匀，然后加入1.5g的氯化钠，搅拌溶解氯化钠后加入4.5g的抗坏血酸，水浴55℃下搅拌3小时，制得防水材料,常温下储存备用。

将30g细骨料砂子、20g粗骨料砂子和20g水泥搅拌均匀，然后将得到的防水材料与14.8g水混合，倒在搅拌均匀的细骨料砂子、粗骨料砂子和水泥上，搅拌成混凝土。

将搅拌好的混凝土做成凹槽模型，自然状态下凝结。

实施例2

防水材料的制备：

将10gPVA分散在2g乙醇中，在水浴85℃下搅拌溶于水，得到20％的溶液，加入1g石墨烯，搅拌均匀，然后加入1g的氯化钠，搅拌溶解氯化钠后加入5g的抗坏血酸，水浴60℃下搅拌2小时，制得防水材料,常温下储存备用。

将19g细骨料砂子、24g粗骨料砂子和24g水泥搅拌均匀，然后将得到的防水材料与14g水混合，倒在搅拌均匀的细骨料砂子、粗骨料砂子和水泥上，搅拌成混凝土。

将搅拌好的混凝土做成凹槽模型，自然状态下凝结。

实施例3

防水材料的制备：

将15gPVA分散在1g乙醇中，在水浴82℃下搅拌溶于水，得到20％的溶液，加入0.8g石墨烯，搅拌均匀，然后加入.5g的氯化钠，搅拌溶解氯化钠后加入2g的抗坏血酸，水浴57℃下搅拌1小时，制得防水材料,常温下储存备用。

将15.7g细骨料砂子、25g粗骨料砂子和30g水泥搅拌均匀，然后将得到的防水材料与10g水混合，倒在搅拌均匀的细骨料砂子、粗骨料砂子和水泥上，搅拌成混凝土。

将搅拌好的混凝土做成凹槽模型，自然状态下凝结。

实施例4

防水材料的制备：

将7gPVA分散在1.5g乙醇中，在水浴87℃下搅拌溶于水，得到20％的溶液，加入0.9g石墨烯，搅拌均匀，然后加入0.7g的氯化钠，搅拌溶解氯化钠后加入4g的抗坏血酸，水浴65℃下搅拌1.5小时，制得防水材料,常温下储存备用。

将10g细骨料砂子、30g粗骨料砂子和25.9g水泥搅拌均匀，然后将得到的防水材料与20g水混合，倒在搅拌均匀的细骨料砂子、粗骨料砂子和水泥上，搅拌成混凝土。

将搅拌好的混凝土做成凹槽模型，自然状态下凝结。

实施例5

防水材料的制备：

将12gPVA分散在2.5g乙醇中，在水浴84℃下搅拌溶于水，得到20％的溶液，加入1.1g石墨烯，搅拌均匀，然后加入1.2g的氯化钠，搅拌溶解氯化钠后加入6g的抗坏血酸，水浴62℃下搅拌2.5小时，制得防水材料,常温下储存备用。

将12.7g细骨料砂子、28g粗骨料砂子和21.5g水泥搅拌均匀，然后将得到的防水材料与15g水混合，倒在搅拌均匀的细骨料砂子、粗骨料砂子和水泥上，搅拌成混凝土。

将搅拌好的混凝土做成凹槽模型，自然状态下凝结。

实施例6

防水材料的制备：

将9gPVA分散在2.2g乙醇中，在水浴83℃下搅拌溶于水，得到20％的溶液，加入1g石墨烯，搅拌均匀，然后加入0.9g的氯化钠，搅拌溶解氯化钠后加入7g的抗坏血酸，水浴56℃下搅拌2.7小时，制得防水材料,常温下储存备用。

将15.9g细骨料砂子、22g粗骨料砂子和28g水泥搅拌均匀，然后将得到的防水材料与14g水混合，倒在搅拌均匀的细骨料砂子、粗骨料砂子和水泥上，搅拌成混凝土。

将搅拌好的混凝土做成凹槽模型，自然状态下凝结。

实施例7

防水材料的制备：

将10gPVA分散在2g乙醇中，在水浴85℃下搅拌溶于水，得到20％的溶液，加入1g石墨烯，搅拌均匀，然后加入1g的氯化钠，搅拌溶解氯化钠后加入5g的抗坏血酸，水浴60℃下搅拌2小时，制得防水材料,常温下储存备用。

将20g细骨料砂子、25g粗骨料砂子和25g水泥搅拌均匀，然后将得到的防水材料与15g水混合，倒在搅拌均匀的细骨料砂子、粗骨料砂子和水泥上，搅拌成混凝土。

将搅拌好的混凝土做成凹槽模型，自然状态下凝结。

以实施例2作为参照组

对比例1

对比例1与实施2的区别在于对比例1中没有使用防水材料，其他用量均与实施例2保持一致。

结果测试:

防水实验测试

在实施例1-6和对比例1所的做的模型内加入占模型深度2/3的水，在7张白纸上分别铺设无水硫酸铜，然后将装有水的模型分别放置在铺设有无水硫酸铜的纸上，观察白纸是否变蓝。

表1防水实验测试记录表

样品	现象
		实施例1	无水硫酸铜呈白色
实施例2	无水硫酸铜呈白色
		实施例3	无水硫酸铜呈白色
实施例4	无水硫酸铜微微有点蓝色
		实施例5	无水硫酸铜呈白色
实施例6	无水硫酸铜呈白色
		实施例7	无水硫酸铜呈白色
对比例1	无水硫酸铜有由白色变成蓝色，模型表面会有小裂痕

实验现象分析，实施例1、2、3、5、6所制得的模型底下的无水硫酸铜呈白色，说明实施例1、2、3、5、6所制得的模型不漏水，对比例1所制得的模型底下的无水硫酸铜呈蓝色，且表面有小裂痕，说明对比例1制得的混凝土模型漏水，从而表明加入PVA、石墨烯、氯化钠和抗坏血酸的防水材料的混凝土具有防水功能，且一定程度上也提高的混凝土的抗压效果。而实施例4所制得的模型底下的无水硫酸铜有点微微的蓝色，可能是将装有水的模型放置在纸上时，不小心将模型中的水洒在纸上，也可能是装入的水超过槽深的2/3，由于毛细作用，凹槽内的水从模型开口渗出。

加水冰冻防水实验测试

在实施例1-6和对比例1所制得的模型内加入占模型深度2/3的水，用保鲜膜包好，放入冰箱冰冻4h，观察实验现象。

表2加水冰冻防水实验测试记录表

样品	现象
		实施例1	大概在凹槽2/3处结冰
实施例2	大概在凹槽2/3处结冰
		实施例3	大概在凹槽2/3处结冰
实施例4	大概在凹槽2/3处结冰
		实施例5	大概在凹槽1/2处结冰
实施例6	大概在凹槽2/3处结冰
		实施例7	大概在凹槽2/3处结冰
对比例1	凹槽四周有冰块，模型表面会有小裂痕

实验现象分析，实施例1、2、3、4、5、6所制得的模型在冰冻后凹槽内有结冰现象，说明实施例1、2、3、4、5、6所制得的模型不漏水，对比例1所制得的模型在冰冻后凹槽四周有冰块，说明对比例1制得的混凝土模型漏水，从而表明加入PVA、石墨烯、氯化钠和抗坏血酸的防水材料的混凝土具有防水功能。

Claims (7)

1.一种防水混凝土，其特征在于该混凝土包括如下重量的组分：水泥10wt%-30wt%、细骨料砂子20wt%-30wt%、粗骨料砂子20wt%-30wt%、水10wt%-20wt%和防水材料，其中防水材料包括石墨烯0.8wt%-1.2wt%和PVA 5wt%-15wt%。

2.根据权利要求1所述的一种防水混凝土，其特征在于所述防水材料还包括0.5wt%-1.5wt%的氯化钠。

3.根据权利要求1所述的一种防水混凝土，其特征在于所述防水材料还包括抗坏血酸2wt%-7wt%。

4.根据权利要求2或3所述的一种防水混凝土，其特征在于所述混凝土包括如下重量的组分：水泥19wt%、细骨料砂子24wt%、粗骨料砂子24wt%、水14wt%、石墨烯1wt%、PVA 10wt%、抗坏血酸5wt%和1wt%的氯化钠。

5.根据权利要求1-4任一项所述防水混凝土的生产工艺，生产工艺包括如下制备步骤：

将细骨料砂子、粗骨料砂子和水泥搅拌均匀，然后将得到的防水材料与水混合均匀，倒在搅拌均匀的细骨料砂子、粗骨料砂子和水泥上，搅拌成混凝土，自然状态下凝结。

6.根据权利要求5所述的生产工艺，其特征在于所述防水材料包括如下制备步骤：

将5wt%-15wt%的PVA分散在1wt%-3wt%的乙醇中，在水浴82-87℃下搅拌溶于水，得到20%的溶液，加入0.8wt%-1.2wt%的石墨烯，搅拌均匀，然后加入0.5wt%-1.5wt%的氯化钠，搅拌溶解氯化钠，然后加入2wt%-7wt%的抗坏血酸，水浴55-65℃下搅拌1-3小时，制得防水材料。

7.根据权利要求6所述的一种防水混凝土及其生产工艺，其特征在于，所述防水材料的制作工艺包括如下制备步骤：

将10wt%的PVA分散在2wt%的乙醇中，在水浴85℃下搅拌溶于水，得到20%的溶液，加入1wt%石墨烯，搅拌均匀，然后加入2%的氯化钠，搅拌溶解氯化钠后加入5wt%的抗坏血酸，水浴60℃下搅拌2小时，制得防水材料，常温下储存备用。