CN108996982A - 一种高渗透型防渗堵漏材料的制备方法 - Google Patents

一种高渗透型防渗堵漏材料的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种高渗透型防渗堵漏材料的制备方法，属于堵漏材料技术领域。本发明技术方案制备具有高吸水性能的纤维为填充个体材料，由于本发明制备的高吸水纤维，混合形成防渗堵漏材料后，部分微小吸水膨胀并有效渗透至材料孔隙中，经高速吸水快速膨胀，材料内部受挤压，有效填充孔隙并形成堵漏效果，进一步改善了材料的防渗透性能，且本发明采用水泥为主体，由于水泥的水化、水分的蒸发以及基材的吸收，高吸水纤维复合脱水成膜，使细骨料和水泥浆体界面上的微裂纹减少，同时高吸水纤维在砂浆中失水成膜后，填补水泥石中的缺陷和孔隙，使水泥水化产物之间及骨料相互胶结，从而使得砂浆的抗裂性得到提高。

Description

一种高渗透型防渗堵漏材料的制备方法
技术领域
本发明涉及一种高渗透型防渗堵漏材料的制备方法，属于堵漏材料技术领域。
背景技术
渗透结晶型水泥基防渗材料，它以硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥、石英砂为主要成分，掺入一定量活性化学物质制成的粉状材料。其中化学物质为其核心材料。该化学物质在水及化学梯度的作用下进入到混凝土内部，在碱性环境中与水泥水化产物参与反应，形成结晶体。生成的结晶体与混凝土基体相结合形成一道整体防水层，对混凝土基体各个方向的水进行封堵。渗透结晶型水泥基防渗材料利用自身含有的特殊的化学物质以水为载体向混凝土内部渗透，由于混凝土内部中存在未完全水化的水泥颗粒或者游离CaO、Ca(OH)2等碱性物质，上述物质与活性化学物质结晶沉淀，形成不溶性的物质。生成的不溶物充满混凝土基体空隙并且与混凝土成为一体，使混凝土结构更加致密，提高其强度和抗渗能力。当混凝土内部没有发生开裂时，该活性化学物质就会处于静止状态；一旦在外界因素作用下，混凝土结构发生开裂，水分再次渗入时，该活性物质继续向混凝土内部渗透并且再次与混凝土中未水化水泥颗粒及碱性物质再次发生结晶反应生成新的结晶体，自动填充裂缝，实现自我修复。该类防渗材料不同于传统的混凝土防水剂，传统的防渗材料基本采用两道或一道卷材，相当于给结构穿了一层“雨衣”，这种防渗过一段时间后当混凝土再次产生微开裂或局部损伤后，则会失去原有的防渗效果。而掺有渗透结晶型水泥基防水材料则能很好的和混凝土基体结合即与混凝土有很好的相容性，由于防渗材料中含有特殊的活性物质，与水泥水化产物反应生成的针状结晶体中含有较多的“疏水基团”，这样会使得外界水分不能进入混凝凝土基体内部，但是外界气体可以进入基体内部，保持混凝土正常的“呼吸”功能，保持混凝土内部干燥。但是传统的堵漏材料渗透效果不佳， 无法有效渗漏并改善材料的堵漏性能，所以对其充分改性很有必要。
发明内容
本发明所要解决的技术问题：针对现有堵漏材料堵漏性能差，渗透效果不佳问题，提供了一种高渗透型防渗堵漏材料的制备方法。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
（1）分别称量45～50份氢氧化钠溶液、10～15份酶解米糠、0.1～0.2份过氧化氢置于三口烧瓶中，搅拌混合并保温反应，收集反应液并静置冷却至室温，调节pH至5.0，过滤并收集滤液，减压干燥，得干燥物；
（2）再按重量份数计，分别称量45～50份去离子水、10～15份丙烯酸、0.5～1.0份N,N’-亚甲基双丙烯酰胺和3～5份干燥物和0.1～0.2份过硫酸铵置于三口烧瓶中，调节pH至7.0，通氮气排除空气，待通入完成后，保温反应，静置冷却至室温，收集得混合凝胶液；
（3）将混合凝胶液置于静电纺丝装置注射器中，静电纺丝处理并收集纺丝纤维，将纺丝纤维切割，收集得改性切割纤维；
（4）按重量份数计，分别称量45～50份去离子水、10～15份硅酸盐水泥、6～8份粉煤灰、3～5份高炉矿渣和3～5份改性切割纤维置于烧杯中，搅拌混合并收集混合粉料；
（5）按质量比1:3，将混合粉料与去离子水搅拌混合并置于水泥胶搅拌机中搅拌混合，收集得基体凝胶浆液，再按体积比1：1，将水玻璃添加至本发明制备的基体凝胶浆液中，搅拌混后并超声分散，即可制备得所述的高渗透型防渗堵漏材料。
步骤（2）所述的氮气通入速率为25～30mL/min。
步骤（3）所述的静电纺丝处理为控制恒定灌注速率为2mL/min，接收距离为15cm，在室温下调节电压至15kV进行静电纺丝处理并收集纺丝纤维。
步骤（3）所述的改性切割纤维长度为0.5～0.8mm。
步骤（5）所述的水玻璃波美度为20。
本发明与其他方法相比，有益技术效果是：
（1）本发明技术方案制备具有高吸水性能的纤维为填充个体材料，由于本发明制备的高吸水纤维，混合形成防渗堵漏材料后，部分微小吸水膨胀并有效渗透至材料孔隙中，经高速吸水快速膨胀，材料内部受挤压，有效填充孔隙并形成堵漏效果，进一步改善了材料的防渗透性能。
（2）本发明技术方案采用水泥为主体，由于水泥的水化、水分的蒸发以及基材的吸收，高吸水纤维复合脱水成膜，使细骨料和水泥浆体界面上的微裂纹减少，同时高吸水纤维在砂浆中失水成膜后，填补水泥石中的缺陷和孔隙，使水泥水化产物之间及骨料相互胶结，高吸水纤维所形成的聚合物膜的弹性模量比砂浆低， 高吸水纤维加入砂浆后，使水泥砂浆的脆性降低，高吸水纤维复合形成的膜层具有较强的变形能力， 从而使得砂浆的抗裂性得到提高。
具体实施方式
分别称量45～50份0.5mol/L氢氧化钠溶液、10～15份酶解米糠、0.1～0.2份过氧化氢置于三口烧瓶中，搅拌混合并置于75～80℃下保温反应3～5h，收集反应液并静置冷却至室温，用质量分数10％盐酸调节pH至5.0，过滤并收集滤液，将滤液置于40～45℃下减压干燥6～8h，得干燥物；再按重量份数计，分别称量45～50份去离子水、10～15份丙烯酸、0.5～1.0份N,N’-亚甲基双丙烯酰胺和3～5份干燥物和0.1～0.2份过硫酸铵置于三口烧瓶中，用质量分数1％氢氧化钠调节pH至7.0，通氮气排除空气，控制氮气通入速率为25～30mL/min，待通入完成后，再在65～75℃下保温反应3～5h，静置冷却至室温，收集得混合凝胶液；将混合凝胶液置于静电纺丝装置注射器中，控制恒定灌注速率为2mL/min，接收距离为15cm，在室温下调节电压至15kV进行静电纺丝处理并收集纺丝纤维，将纺丝纤维切割至0.5～0.8mm长度的纤维段，收集得改性切割纤维；按重量份数计，分别称量45～50份去离子水、10～15份硅酸盐水泥、6～8份粉煤灰、3～5份高炉矿渣和3～5份改性切割纤维置于烧杯中，搅拌混合并收集混合粉料，再按质量比1:3，将混合粉料与去离子水搅拌混合并置于水泥胶搅拌机中搅拌混合，收集得基体凝胶浆液，再按体积比1：1，将波美度20的水玻璃添加至本发明制备的基体凝胶浆液中，搅拌混后并置于200～300W下超声分散10～15min，即可制备得所述的高渗透型防渗堵漏材料。
实例1
分别称量45份0.5mol/L氢氧化钠溶液、10份酶解米糠、0.1份过氧化氢置于三口烧瓶中，搅拌混合并置于75℃下保温反应3h，收集反应液并静置冷却至室温，用质量分数10％盐酸调节pH至5.0，过滤并收集滤液，将滤液置于40℃下减压干燥6h，得干燥物；再按重量份数计，分别称量45份去离子水、10份丙烯酸、0.5份N,N’-亚甲基双丙烯酰胺和3份干燥物和0.1份过硫酸铵置于三口烧瓶中，用质量分数1％氢氧化钠调节pH至7.0，通氮气排除空气，控制氮气通入速率为25mL/min，待通入完成后，再在65℃下保温反应3h，静置冷却至室温，收集得混合凝胶液；将混合凝胶液置于静电纺丝装置注射器中，控制恒定灌注速率为2mL/min，接收距离为15cm，在室温下调节电压至15kV进行静电纺丝处理并收集纺丝纤维，将纺丝纤维切割至0.5mm长度的纤维段，收集得改性切割纤维；按重量份数计，分别称量45份去离子水、10份硅酸盐水泥、6份粉煤灰、3份高炉矿渣和3份改性切割纤维置于烧杯中，搅拌混合并收集混合粉料，再按质量比1:3，将混合粉料与去离子水搅拌混合并置于水泥胶搅拌机中搅拌混合，收集得基体凝胶浆液，再按体积比1：1，将波美度20的水玻璃添加至本发明制备的基体凝胶浆液中，搅拌混后并置于200W下超声分散10min，即可制备得所述的高渗透型防渗堵漏材料。
实例2
分别称量47份0.5mol/L氢氧化钠溶液、12份酶解米糠、0.2份过氧化氢置于三口烧瓶中，搅拌混合并置于77℃下保温反应4h，收集反应液并静置冷却至室温，用质量分数10％盐酸调节pH至5.0，过滤并收集滤液，将滤液置于42℃下减压干燥7h，得干燥物；再按重量份数计，分别称量47份去离子水、12份丙烯酸、0.7份N,N’-亚甲基双丙烯酰胺和4份干燥物和0.2份过硫酸铵置于三口烧瓶中，用质量分数1％氢氧化钠调节pH至7.0，通氮气排除空气，控制氮气通入速率为27mL/min，待通入完成后，再在67℃下保温反应4h，静置冷却至室温，收集得混合凝胶液；将混合凝胶液置于静电纺丝装置注射器中，控制恒定灌注速率为2mL/min，接收距离为15cm，在室温下调节电压至15kV进行静电纺丝处理并收集纺丝纤维，将纺丝纤维切割至0.7mm长度的纤维段，收集得改性切割纤维；按重量份数计，分别称量47份去离子水、12份硅酸盐水泥、7份粉煤灰、4份高炉矿渣和4份改性切割纤维置于烧杯中，搅拌混合并收集混合粉料，再按质量比1:3，将混合粉料与去离子水搅拌混合并置于水泥胶搅拌机中搅拌混合，收集得基体凝胶浆液，再按体积比1：1，将波美度20的水玻璃添加至本发明制备的基体凝胶浆液中，搅拌混后并置于250W下超声分散12min，即可制备得所述的高渗透型防渗堵漏材料。
实例3
分别称量50份0.5mol/L氢氧化钠溶液、15份酶解米糠、0.2份过氧化氢置于三口烧瓶中，搅拌混合并置于80℃下保温反应5h，收集反应液并静置冷却至室温，用质量分数10％盐酸调节pH至5.0，过滤并收集滤液，将滤液置于45℃下减压干燥8h，得干燥物；再按重量份数计，分别称量50份去离子水、15份丙烯酸、1.0份N,N’-亚甲基双丙烯酰胺和5份干燥物和0.2份过硫酸铵置于三口烧瓶中，用质量分数1％氢氧化钠调节pH至7.0，通氮气排除空气，控制氮气通入速率为30mL/min，待通入完成后，再在75℃下保温反应5h，静置冷却至室温，收集得混合凝胶液；将混合凝胶液置于静电纺丝装置注射器中，控制恒定灌注速率为2mL/min，接收距离为15cm，在室温下调节电压至15kV进行静电纺丝处理并收集纺丝纤维，将纺丝纤维切割至0.8mm长度的纤维段，收集得改性切割纤维；按重量份数计，分别称量50份去离子水、15份硅酸盐水泥、8份粉煤灰、5份高炉矿渣和5份改性切割纤维置于烧杯中，搅拌混合并收集混合粉料，再按质量比1:3，将混合粉料与去离子水搅拌混合并置于水泥胶搅拌机中搅拌混合，收集得基体凝胶浆液，再按体积比1：1，将波美度20的水玻璃添加至本发明制备的基体凝胶浆液中，搅拌混后并置于300W下超声分散15min，即可制备得所述的高渗透型防渗堵漏材料。
将本发明制备的实例1，2，3进行性能测试，具体测试结果如下表表1所示：
表1性能测试表
由上表可知，本发明制备防渗堵漏材料的力学性能和渗透性能均十分优异。

Claims (5)

1.一种高渗透型防渗堵漏材料的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：
（1）分别称量45～50份氢氧化钠溶液、10～15份酶解米糠、0.1～0.2份过氧化氢置于三口烧瓶中，搅拌混合并保温反应，收集反应液并静置冷却至室温，调节pH至5.0，过滤并收集滤液，减压干燥，得干燥物；
（2）再按重量份数计，分别称量45～50份去离子水、10～15份丙烯酸、0.5～1.0份N,N’-亚甲基双丙烯酰胺和3～5份干燥物和0.1～0.2份过硫酸铵置于三口烧瓶中，调节pH至7.0，通氮气排除空气，待通入完成后，保温反应，静置冷却至室温，收集得混合凝胶液；
（3）将混合凝胶液置于静电纺丝装置注射器中，静电纺丝处理并收集纺丝纤维，将纺丝纤维切割，收集得改性切割纤维；
（4）按重量份数计，分别称量45～50份去离子水、10～15份硅酸盐水泥、6～8份粉煤灰、3～5份高炉矿渣和3～5份改性切割纤维置于烧杯中，搅拌混合并收集混合粉料；
（5）按质量比1:3，将混合粉料与去离子水搅拌混合并置于水泥胶搅拌机中搅拌混合，收集得基体凝胶浆液，再按体积比1：1，将水玻璃添加至本发明制备的基体凝胶浆液中，搅拌混后并超声分散，即可制备得所述的高渗透型防渗堵漏材料。
2.根据权利要求1所述的一种高渗透型防渗堵漏材料的制备方法，其特征在于：步骤（2）所述的氮气通入速率为25～30mL/min。
3.根据权利要求1所述的一种高渗透型防渗堵漏材料的制备方法，其特征在于：步骤（3）所述的静电纺丝处理为控制恒定灌注速率为2mL/min，接收距离为15cm，在室温下调节电压至15kV进行静电纺丝处理并收集纺丝纤维。
4.根据权利要求1所述的一种高渗透型防渗堵漏材料的制备方法，其特征在于：步骤（3）所述的改性切割纤维长度为0.5～0.8mm。
5.根据权利要求1所述的一种高渗透型防渗堵漏材料的制备方法，其特征在于：步骤（5）所述的水玻璃波美度为20。
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