CN109796148A - 一种混凝土抗裂防水剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种混凝土抗裂防水剂，是由以下重量份的原料制得：水铝英石粉100份、改性硅灰石粉30‑50份、酚醛树脂空心微球10‑18份、磷酸三钙10‑20份、六偏磷酸钠6‑8份、2‑氨基‑2‑甲基‑丙醇10‑18份、硫氰酸钠3‑5份、二乙醇单异丙醇胺8‑12份、季戊四醇10‑15份。本发明还公开了该混凝土抗裂防水剂的制备方法。本发明的混凝土抗裂防水剂具有减少混凝土干燥收缩、减少裂缝发生、降低混凝土拌合物泌水、改善材料堆积效果、增加混凝土防水抗渗性能和强度的优异效果，大大延长混凝土使用寿命。

Description

一种混凝土抗裂防水剂及其制备方法

技术领域

本发明属于建筑外加剂技术领域，具体涉及一种混凝土抗裂防水剂及其制备方法。

背景技术

随着混凝土材料应用范围和应用领域的扩大以及对工程质量要求的提高，混凝土结构耐久性问题也逐渐显现出来，近几十年来，建筑工程因为混凝土耐久性问题引起结构破坏的案例层出不穷、屡见不鲜。混凝土耐久失效或者结构破坏问题已经引起学术界、工程界、设计单位以及政府部门的高度重视。混凝土结构耐久性已经成为工程领域十分关注、亟需解决的一项难题。为此，世界范围内各个国家都在致力于解决此类问题。

混凝土作为非均质的脆性材料，经常会出现收缩开裂现象。混凝土开裂是由于混凝土在凝结过程的初期和水化过程中发生化学反应，生成结晶化合物，但是该结晶化合物比原材料体积小，所以导致混凝土体积收缩，这会导致混凝土开裂。此外，混凝土浇筑后，水泥发生水化反应会放出大量热量，同时在混凝土的凝结硬化过程中，混凝土内部温度会升高，随着水泥水化反应速率降低至水化反应结束，由于热量不断散失，混凝土进入降温过程，该过程中混凝土体积会出现收缩，而当收缩产生的拉应力大于混凝土构件的抗拉强度极限时，便产生混凝土开裂，从而导致建筑物出现渗漏，严重影响混凝土的耐久性。

抗裂防水剂用于水泥混凝土中，起到收缩补偿作用，防止混凝土开裂。但现有抗裂防水剂使用时需要添加膨胀剂、纤维等，施工成本高；膨胀剂的施工需要在潮湿环境下才能达到效果，施工时对环境要求较高，一般施工环境不容易达到施工要求；纤维在使用时容易成团而不易搅拌均匀，即便添加了足够的量，仍然很难达到预期的效果。

发明内容

本发明提供了一种减少混凝土干燥收缩、减少裂缝发生、增加混凝土防水抗渗性能和强度的混凝土抗裂防水剂。

本发明还提供了该混凝土抗裂防水剂的制备方法。

本发明的目的是通过如下技术方案实现的：

一种混凝土抗裂防水剂，是由以下重量份的原料制得：水铝英石粉100份、改性硅灰石粉30-50份、酚醛树脂空心微球10-18份、磷酸三钙10-20份、六偏磷酸钠6-8份、2-氨基-2-甲基-丙醇10-18份、硫氰酸钠3-5份、二乙醇单异丙醇胺8-12份、季戊四醇10-15份。

所述的，改性硅灰石粉是由以下方法制得：

1）将乙烯-醋酸乙烯共聚物乳液、α-磺基脂肪酸甲酯和去离子水加至反应器中，20-30℃下搅拌反应1-3h，得溶液A；

2）将溶液A、硅灰石粉、氯化钙、二乙二醇单丁醚放入反应器中，50℃下反应2-4h，冷却至室温，过滤，干燥，粉碎后过100目筛，得改性硅灰石粉。

所述的，乙烯-醋酸乙烯共聚物乳液、α-磺基脂肪酸甲酯和去离子水的重量比为100：0.8-1.2：20-30。

所述的，溶液A、硅灰石粉、氯化钙和二乙二醇单丁醚的重量比为100：250-300：4-10：10-20。

所述的，干燥为40-50℃条件下真空干燥。

所述的，水铝英石粉的比表面积为50-100m²/g。

所述的，酚醛树脂空心微球的粒径为100-150μm。

一种混凝土抗裂防水剂的制备方法，是由以下步骤制得的：

1）将二乙醇单异丙醇胺加至酚醛树脂空心微球中，搅拌20-30min，得初料；

2）将改性硅灰石粉、磷酸三钙、六偏磷酸钠、2-氨基-2-甲基-丙醇、硫氰酸钠和季戊四醇混合搅拌5-10min，得中料；

3）将初料和中料加至水铝英石粉，搅拌10-20min，得混凝土抗裂防水剂。

本发明的有益效果：

1.本发明的混凝土抗裂防水剂具有减少混凝土干燥收缩、减少裂缝发生、降低混凝土拌合物泌水、改善材料堆积效果、增加混凝土防水抗渗性能和强度的优异效果，大大延长混凝土使用寿命。

2.本发明中水铝英石粉填充到混凝土的毛细管中，显著提高混凝土的密实性，减少有害离子的渗入通道，减少裂缝的发生，增强混凝土整体的防水抗渗性能。改性硅灰石粉能够均匀分散在混凝土颗粒间的毛细孔隙中，紧密堆积，阻断或封闭混凝土中的毛细孔通道，提高混凝土的密实性和防水性。酚醛树脂空心微球具有良好的质量保留率和体积保留率，分散性高，具有良好的抗压能力和可变形性，有效减少微裂纹的出现和扩展，显著提高混凝土的抗裂防水性能。磷酸三钙填充到颗粒间的毛细管或者凝胶孔中，分散细小颗粒，改善混凝土的和易性，提高混凝土的抗裂性能。六偏磷酸钠与水铝英石粉生成可溶性络合物，改善混凝土和易性，提高混凝土的密实度和强度。2-氨基-2-甲基-丙醇和硫氰酸钠可以增强胶凝材料中有机粒子和无机粒子的粘合力，增强混凝土的密实性，大大减少有害离子的渗入通道，降低混凝土整体的干燥收缩，提高防水抗渗性能。二乙醇单异丙醇胺和季戊四醇使得混凝土拌合物中自由水变的细小分散，为混凝土中水泥水化提供足够且可以直接使用的水分，降低混凝土拌合物泌水。

3.本发明的制备方法简单易行，具有广阔的应用前景。

具体实施方式

下面对本发明的最佳实施方案作进一步的详细的描述。

实施例1

一种混凝土抗裂防水剂，是由以下重量份的原料制得：水铝英石粉100份、改性硅灰石粉40份、酚醛树脂空心微球14份、磷酸三钙15份、六偏磷酸钠7份、2-氨基-2-甲基-丙醇14份、硫氰酸钠4份、二乙醇单异丙醇胺10份、季戊四醇13份。

所述的，改性硅灰石粉是由以下方法制得：

1）将乙烯-醋酸乙烯共聚物乳液、α-磺基脂肪酸甲酯和去离子水加至反应器中，25℃下搅拌反应2h，得溶液A；

2）将溶液A、硅灰石粉、氯化钙、二乙二醇单丁醚放入反应器中，50℃下反应3h，冷却至室温，过滤，干燥，粉碎后过100目筛，得改性硅灰石粉。

所述的，乙烯-醋酸乙烯共聚物乳液、α-磺基脂肪酸甲酯和去离子水的重量比为100：1：25。

所述的，溶液A、硅灰石粉、氯化钙和二乙二醇单丁醚的重量比为100：280：7：15。

所述的，干燥为45℃条件下真空干燥。

所述的，水铝英石粉的比表面积为80m²/g。

所述的，酚醛树脂空心微球的粒径为120μm。

一种混凝土抗裂防水剂的制备方法，是由以下步骤制得的：

1）将二乙醇单异丙醇胺加至酚醛树脂空心微球中，搅拌25min，得初料；

2）将改性硅灰石粉、磷酸三钙、六偏磷酸钠、2-氨基-2-甲基-丙醇、硫氰酸钠和季戊四醇混合搅拌8min，得中料；

3）将初料和中料加至水铝英石粉，搅拌15min，得混凝土抗裂防水剂。

实施例2

一种混凝土抗裂防水剂，是由以下重量份的原料制得：水铝英石粉100份、改性硅灰石粉30份、酚醛树脂空心微球18份、磷酸三钙20份、六偏磷酸钠6份、2-氨基-2-甲基-丙醇10份、硫氰酸钠3份、二乙醇单异丙醇胺12份、季戊四醇15份。

所述的，改性硅灰石粉是由以下方法制得：

1）将乙烯-醋酸乙烯共聚物乳液、α-磺基脂肪酸甲酯和去离子水加至反应器中，20℃下搅拌反应3h，得溶液A；

2）将溶液A、硅灰石粉、氯化钙、二乙二醇单丁醚放入反应器中，50℃下反应2h，冷却至室温，过滤，干燥，粉碎后过100目筛，得改性硅灰石粉。

所述的，乙烯-醋酸乙烯共聚物乳液、α-磺基脂肪酸甲酯和去离子水的重量比为100：1.2：20。

所述的，溶液A、硅灰石粉、氯化钙和二乙二醇单丁醚的重量比为100：300：10：20。

所述的，干燥为40℃条件下真空干燥。

所述的，水铝英石粉的比表面积为50m²/g。

所述的，酚醛树脂空心微球的粒径为100μm。

一种混凝土抗裂防水剂的制备方法，是由以下步骤制得的：

1）将二乙醇单异丙醇胺加至酚醛树脂空心微球中，搅拌30min，得初料；

2）将改性硅灰石粉、磷酸三钙、六偏磷酸钠、2-氨基-2-甲基-丙醇、硫氰酸钠和季戊四醇混合搅拌5min，得中料；

3）将初料和中料加至水铝英石粉，搅拌10min，得混凝土抗裂防水剂。

实施例3

一种混凝土抗裂防水剂，是由以下重量份的原料制得：水铝英石粉100份、改性硅灰石粉35份、酚醛树脂空心微球16份、磷酸三钙18份、六偏磷酸钠7份、2-氨基-2-甲基-丙醇12份、硫氰酸钠4份、二乙醇单异丙醇胺11份、季戊四醇14份。

所述的，改性硅灰石粉是由以下方法制得：

1）将乙烯-醋酸乙烯共聚物乳液、α-磺基脂肪酸甲酯和去离子水加至反应器中，23℃下搅拌反应2.5h，得溶液A；

2）将溶液A、硅灰石粉、氯化钙、二乙二醇单丁醚放入反应器中，50℃下反应2.5h，冷却至室温，过滤，干燥，粉碎后过100目筛，得改性硅灰石粉。

所述的，乙烯-醋酸乙烯共聚物乳液、α-磺基脂肪酸甲酯和去离子水的重量比为100：1.1：22。

所述的，溶液A、硅灰石粉、氯化钙和二乙二醇单丁醚的重量比为100：290：9：18。

所述的，干燥为42℃条件下真空干燥。

所述的，水铝英石粉的比表面积为70m²/g。

所述的，酚醛树脂空心微球的粒径为110μm。

一种混凝土抗裂防水剂的制备方法，是由以下步骤制得的：

1）将二乙醇单异丙醇胺加至酚醛树脂空心微球中，搅拌28min，得初料；

2）将改性硅灰石粉、磷酸三钙、六偏磷酸钠、2-氨基-2-甲基-丙醇、硫氰酸钠和季戊四醇混合搅拌6min，得中料；

3）将初料和中料加至水铝英石粉，搅拌13min，得混凝土抗裂防水剂。

实施例4

一种混凝土抗裂防水剂，是由以下重量份的原料制得：水铝英石粉100份、改性硅灰石粉45份、酚醛树脂空心微球12份、磷酸三钙13份、六偏磷酸钠7份、2-氨基-2-甲基-丙醇16份、硫氰酸钠4份、二乙醇单异丙醇胺9份、季戊四醇11份。

所述的，改性硅灰石粉是由以下方法制得：

1）将乙烯-醋酸乙烯共聚物乳液、α-磺基脂肪酸甲酯和去离子水加至反应器中，28℃下搅拌反应1.5h，得溶液A；

2）将溶液A、硅灰石粉、氯化钙、二乙二醇单丁醚放入反应器中，50℃下反应3.5h，冷却至室温，过滤，干燥，粉碎后过100目筛，得改性硅灰石粉。

所述的，乙烯-醋酸乙烯共聚物乳液、α-磺基脂肪酸甲酯和去离子水的重量比为100：0.9：28。

所述的，溶液A、硅灰石粉、氯化钙和二乙二醇单丁醚的重量比为100：270：6：12。

所述的，干燥为48℃条件下真空干燥。

所述的，水铝英石粉的比表面积为90m²/g。

所述的，酚醛树脂空心微球的粒径为140μm。

一种混凝土抗裂防水剂的制备方法，是由以下步骤制得的：

1）将二乙醇单异丙醇胺加至酚醛树脂空心微球中，搅拌23min，得初料；

2）将改性硅灰石粉、磷酸三钙、六偏磷酸钠、2-氨基-2-甲基-丙醇、硫氰酸钠和季戊四醇混合搅拌9min，得中料；

3）将初料和中料加至水铝英石粉，搅拌18min，得混凝土抗裂防水剂。

实施例5

一种混凝土抗裂防水剂，是由以下重量份的原料制得：水铝英石粉100份、改性硅灰石粉50份、酚醛树脂空心微球10份、磷酸三钙10份、六偏磷酸钠8份、2-氨基-2-甲基-丙醇18份、硫氰酸钠5份、二乙醇单异丙醇胺8份、季戊四醇10份。

所述的，改性硅灰石粉是由以下方法制得：

1）将乙烯-醋酸乙烯共聚物乳液、α-磺基脂肪酸甲酯和去离子水加至反应器中，30℃下搅拌反应1h，得溶液A；

2）将溶液A、硅灰石粉、氯化钙、二乙二醇单丁醚放入反应器中，50℃下反应4h，冷却至室温，过滤，干燥，粉碎后过100目筛，得改性硅灰石粉。

所述的，乙烯-醋酸乙烯共聚物乳液、α-磺基脂肪酸甲酯和去离子水的重量比为100：0.8：30。

所述的，溶液A、硅灰石粉、氯化钙和二乙二醇单丁醚的重量比为100：250：4：10。

所述的，干燥为50℃条件下真空干燥。

所述的，水铝英石粉的比表面积为100m²/g。

所述的，酚醛树脂空心微球的粒径为150μm。

一种混凝土抗裂防水剂的制备方法，是由以下步骤制得的：

1）将二乙醇单异丙醇胺加至酚醛树脂空心微球中，搅拌20min，得初料；

2）将改性硅灰石粉、磷酸三钙、六偏磷酸钠、2-氨基-2-甲基-丙醇、硫氰酸钠和季戊四醇混合搅拌10min，得中料；

3）将初料和中料加至水铝英石粉，搅拌20min，得混凝土抗裂防水剂。

对比例1

一种混凝土抗裂防水剂，是由以下重量份的原料制得：水铝英石粉100份、酚醛树脂空心微球14份、磷酸三钙15份、六偏磷酸钠7份、2-氨基-2-甲基-丙醇14份、硫氰酸钠4份、二乙醇单异丙醇胺10份、季戊四醇13份。

其余基本同实施例1。

对比例2

一种混凝土抗裂防水剂，是由以下重量份的原料制得：水铝英石粉100份、改性硅灰石粉40份、磷酸三钙15份、六偏磷酸钠7份、2-氨基-2-甲基-丙醇14份、硫氰酸钠4份、二乙醇单异丙醇胺10份、季戊四醇13份。

除在制备混凝土抗裂防水剂的初料时是将二乙醇单异丙醇胺直接搅拌20min外，其余基本同实施例1。

对比例3

一种混凝土抗裂防水剂，是由以下重量份的原料制得：水铝英石粉100份、改性硅灰石粉40份、酚醛树脂空心微球14份、磷酸三钙15份、二乙醇单异丙醇胺10份、季戊四醇13份。

其余基本同实施例1。

对比例4

一种混凝土抗裂防水剂，是由以下重量份的原料制得：水铝英石粉100份、改性硅灰石粉40份、酚醛树脂空心微球14份、磷酸三钙15份、六偏磷酸钠7份、2-氨基-2-甲基-丙醇14份、硫氰酸钠4份。

除在制备混凝土抗裂防水剂的初料时是将酚醛树脂空心微球直接搅拌20min外，其余基本同实施例1。

性能测试

将实施例1-5和对比例1-4制备的混凝土抗裂防水剂按照2%的用量（占胶凝材料总重量比例）掺加到混凝土中，按照JC474-2008《砂浆、混凝土防水剂》、JC/T1011-2006《混凝土抗硫酸盐类侵蚀防腐剂》和GB8076-2008《混凝土外加剂规范》进行测试，测试结果如表1所示。

表1 混凝土抗裂防水剂测试结果

由表1可知，本发明混凝土抗裂防水剂的抗压强度比和抗蚀系数明显高于对比例1-4的混凝土抗裂防水剂，泌水率比、渗透高度比和48h吸水量比明显低于对比例1-4混凝土抗裂防水剂，说明本发明混凝土抗裂防水剂具有减少混凝土干燥收缩、减少裂缝发生、降低混凝土拌合物泌水、改善材料堆积效果、增加混凝土防水抗渗性能和强度的优异效果，大大延长混凝土使用寿命。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (8)

1.一种混凝土抗裂防水剂，其特征在于，是由以下重量份的原料制得：水铝英石粉100份、改性硅灰石粉30-50份、酚醛树脂空心微球10-18份、磷酸三钙10-20份、六偏磷酸钠6-8份、2-氨基-2-甲基-丙醇10-18份、硫氰酸钠3-5份、二乙醇单异丙醇胺8-12份、季戊四醇10-15份。

2.根据权利要求1所述混凝土抗裂防水剂，其特征在于，所述改性硅灰石粉是由以下方法制得：

1）将乙烯-醋酸乙烯共聚物乳液、α-磺基脂肪酸甲酯和去离子水加至反应器中，20-30℃下搅拌反应1-3h，得溶液A；

2）将溶液A、硅灰石粉、氯化钙、二乙二醇单丁醚放入反应器中，50℃下反应2-4h，冷却至室温，过滤，干燥，粉碎后过100目筛，得改性硅灰石粉。

3.根据权利要求2所述混凝土抗裂防水剂，其特征在于，所述乙烯-醋酸乙烯共聚物乳液、α-磺基脂肪酸甲酯和去离子水的重量比为100：0.8-1.2：20-30。

4.根据权利要求2所述混凝土抗裂防水剂，其特征在于，所述溶液A、硅灰石粉、氯化钙和二乙二醇单丁醚的重量比为100：250-300：4-10：10-20。

5.根据权利要求2所述混凝土抗裂防水剂，其特征在于，所述干燥为40-50℃条件下真空干燥。

6.根据权利要求1所述混凝土抗裂防水剂，其特征在于，所述水铝英石粉的比表面积为50-100m²/g。

7.根据权利要求1所述混凝土抗裂防水剂，其特征在于，所述酚醛树脂空心微球的粒径为100-150μm。

8.一种权利要求1-7中任一项所述混凝土抗裂防水剂的制备方法，其特征在于，是由以下步骤制得的：

1）将二乙醇单异丙醇胺加至酚醛树脂空心微球中，搅拌20-30min，得初料；

2）将改性硅灰石粉、磷酸三钙、六偏磷酸钠、2-氨基-2-甲基-丙醇、硫氰酸钠和季戊四醇混合搅拌5-10min，得中料；

3）将初料和中料加至水铝英石粉，搅拌10-20min，得混凝土抗裂防水剂。