CN110204260B - 一种抗蚁混凝土及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明是一种抗蚁混凝土及其制备方法。抗蚁混凝土为在混凝土中掺入可防治白蚁的毒死蜱微胶囊，具体制备方法为：(1)称取足量的水泥，加入适当比例的毒死蜱微胶囊，搅拌直至分散均匀；(2)称取足量的粗骨料和细骨料，并搅拌均匀；(3)将掺有毒死蜱微胶囊的水泥加入骨料中，并搅拌均匀；(4)称取相应质量的水和减水剂，混合并搅拌均匀，再加入到上述拌合物中；(5)将混凝土拌合物装入试模中，插捣或振捣至表面泌浆；(6)刮除试模上溢出的混凝土浆体，放置24h；(7)拆模后将样品养护至28天。本发明所涉及的抗蚁混凝土制备方法，工艺简单，实用经济，可有效防治白蚁，解决白蚁破坏混凝土结构的工程问题，具有重要的实际工程应用价值。

Description

一种抗蚁混凝土及其制备方法

技术领域

本发明属于土木工程领域，涉及一种白蚁防治技术，具体涉及一种抗蚁混凝土及其制备方法。

背景技术

随着科学技术和社会经济的不断发展，工程建设对混凝土的性能要求也越来越高。通过多年的工程实践发现，在白蚁群分布密集的区域，存在有混凝土工程遭受白蚁侵蚀破坏的现象。其主要原因是当下的混凝土浇筑大多会采用减水剂，而减水剂中的缓凝成分多为糖类，白蚁易受糖类吸引，致使大量白蚁向混凝土聚集，混凝土内部为强碱环境，白蚁分泌的蚁酸（即甲酸）在潮湿环境下可与碱性的混凝土反应，进而对混凝土结构产生破坏，在混凝土内部形成四通八达的蚁道，对建筑物的安全造成极大威胁。故制备出一种可有效防治白蚁的抗蚁混凝土是非常有必要的。

抗蚁混凝土是将杀白蚁剂预埋在混凝土中，当混凝土受到白蚁侵蚀破坏时，杀白蚁剂释放，自主杀死白蚁。一种较好的在混凝土中包埋杀白蚁剂的方法是将其微胶囊化，在混凝土搅拌过程中加入，浇筑后微胶囊被埋在混凝土内，成为一种潜伏的杀白蚁剂。

毒死蜱是一种当前使用广泛的杀白蚁剂，属于有机磷农药，中等毒性杀虫剂，对白蚁具有很好的触杀、胃毒作用。在酸性介质中较为稳定，但在碱性介质中易分解。将毒死蜱微胶囊化可有效的阻隔混凝土内部的强碱环境，有效存留毒死蜱，且能控制毒死蜱的缓慢释放。目前，微胶囊在食品、医疗、化妆品、纺织、相变储能等领域获得了广泛应用，技术成熟，但缺少成熟的制备毒死蜱微胶囊的封装技术。对于抗蚁混凝土的制备，毒死蜱微胶囊封装技术是非常重要的一项技术。

混凝土自身是多孔结构，毒死蜱微胶囊的粒径多为30~150μm，相对较小，故微胶囊的掺入并不会对混凝土的强度和结构造成较大影响。

发明内容

本发明旨在提供一种抗蚁混凝土及其制备方法，解决实际工程中白蚁对混凝土结构的侵蚀破坏的问题。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

本发明提供一种抗蚁混凝土，在混凝土中掺入可防治白蚁的毒死蜱微胶囊，其混凝土的质量配合比为：水泥：水：细骨料：粗骨料：减水剂：毒死蜱微胶囊=1.0:0.30~0.60:2.0~3.0:3.0~4.0:0.01~0.02:0.02~0.06。所述的毒死蜱微胶囊为圆形或椭球形，粒径为30~150μm，包括囊壁和囊芯，所述囊壁为脲醛树脂，囊芯为毒死蜱溶液。

本发明通过原位聚合法制备的毒死蜱微胶囊，制备方法包括步骤：

第一步，制备脲醛树脂预聚体；

第二步，将毒死蜱原药溶解于二甲苯溶液中，再加入乳化剂，得到毒死蜱乳液；

第三步，将毒死蜱乳液与脲醛树脂预聚体混合，缓慢调节混合液的pH值至2.0~3.0，进行原位聚合反应的酸化阶段；

第四步，再将固化剂加入混合液中，进行原位聚合反应的固化阶段，得到以脲醛树脂为壁材的毒死蜱微胶囊。

本发明提供的通过原位聚合法制备的以脲醛树脂为壁材的毒死蜱微胶囊，可适用于制备抗蚁混凝土。本发明采用苯乙烯-马来酸酐共聚物和聚乙烯醇作为乳化剂。在微胶囊制备过程中乳化剂不与芯材的毒死蜱溶液反应，其分散性能亦不受温度和pH值的变化而有较大改变，故有较好的包封率和囊芯含量。苯乙烯-马来酸酐共聚物具有较好的乳化效果，而聚乙烯醇为非离子表面活性剂，亲水性好亲油性差，能有效的诱导脲醛树脂在水/油相界面上聚合沉积，形成囊壁，进而制备出表面粗糙，囊壁密实，粒径分布相对均匀的微胶囊。

优选的，所述第一步中，将摩尔比为1:1.75的尿素和甲醛水溶液混合，采用三乙醇胺调节pH值至8.0~9.0，升温至70℃，反应1h，搅拌速率450rpm，得到脲醛树脂预聚体。

优选的，所述第二步中，将乳化剂加入到毒死蜱溶液中，调节温度至40℃，高速搅拌乳化30~40min，搅拌速度600~800rpm。毒死蜱原药与二甲苯溶液的质量比为3:1。所述乳化剂为苯乙烯-马来酸酐共聚物和聚乙烯醇的混合物，两者的质量比为4:1，乳化剂的浓度为6~8wt%。

优选的，所述第三步中，将毒死蜱乳液与脲醛树脂预聚体混合后，加入浓度为2wt%的NaCl溶液，升温至50℃，搅拌速度500~600rpm，酸化反应1h，，缓慢调节混合液的pH值至2.0~3.0，具体的，先在20min内采用1mol/L的NH₄Cl溶液缓慢调节反应的体系pH值至4.0，再在40min内采用2.0%的稀盐酸溶液缓慢调节反应的体系pH值至2.0~3.0。

优选的，所述第四步中，加入固化剂间苯二酚，间苯二酚与毒死蜱原药的质量比为1:18，升温至60℃，搅拌速度400rpm，固化反应2h，得到微胶囊溶液。反应结束后采用1mol/LNaOH溶液调节微胶囊溶液pH值至7.0，用蒸馏水清洗3~4遍，再抽滤、风干得到毒死蜱微胶囊。

本发明还提供抗蚁混凝土制备方法，制备方法包括以下步骤：

步骤1、称取足量的水泥，加入适当比例的毒死蜱微胶囊，搅拌直至分散均匀；

步骤2、称取足量的粗骨料和细骨料，并搅拌均匀；

步骤3、将掺有毒死蜱微胶囊的水泥加入骨料中，并搅拌均匀，形成混合物；

步骤4、称取相应质量的水和减水剂，混合并搅拌均匀，再加入到上述混合物中，进行先慢后快的搅拌方式，形成混凝土拌合物；

步骤5、将混凝土拌合物装入试模中，插捣或振捣至表面泌浆；

步骤6、刮除试模上溢出的混凝土浆体，放置24h；

步骤7、拆模后将样品转入混凝土标准养护室，养护至28天。

本发明有益效果是：

毒死蜱本身有效期短，见光易失效，本发明制备毒死蜱微胶囊可以大大提高毒死蜱的有效期，本发明创造性的将毒死蜱微胶囊应用到混凝土中，正常情况下，毒死蜱微胶囊被密封到混凝土内，由于双重密封作用，毒死蜱有效期接近无限期，当白蚁分泌的蚁酸（即甲酸）在潮湿环境下与碱性的混凝土反应，进而对混凝土表层结构产生破坏时，混凝土表层结构内的毒死蜱微胶囊即破裂而有效杀死白蚁，本发明制备方法，工艺简单，实用经济，可有效防治白蚁，解决白蚁破坏混凝土结构的工程问题，具有重要的实际工程应用价值。

附图说明

图1为实施例1制备的毒死蜱微胶囊的电子显微镜的形貌图。

图2为实施例2制备的毒死蜱微胶囊的电子显微镜的形貌图。

图3为实施例1制备的毒死蜱微胶囊的电子显微镜的放大图。

图4为实施例2制备的毒死蜱微胶囊的电子显微镜的放大图。

图5为实施例1制备的混凝土中包含毒死蜱微胶囊的电子显微镜图。

图6为实施例2制备的混凝土中包含毒死蜱微胶囊的电子显微镜图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图和实施例，对发明进行进一步详细说明。此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限制本发明。

毒死蜱微胶囊的制备方法包括步骤：

第一步，制备脲醛树脂预聚体；

第二步，将毒死蜱原药溶解于二甲苯溶液中，再加入乳化剂，得到毒死蜱乳液；

第三步，将毒死蜱乳液与脲醛树脂预聚体混合，缓慢调节混合液的pH值至2.0~3.0，进行原位聚合反应的酸化阶段；

第四步，再将固化剂加入混合液中，进行原位聚合反应的固化阶段，得到以脲醛树脂为壁材的毒死蜱微胶囊。

第一步中，将摩尔比为1:1.75的尿素和甲醛水溶液混合，调节pH值至8.0~9.0，具体的，采用三乙醇胺调节pH值。升温至70℃，反应1h，搅拌速率450rpm，得到脲醛树脂预聚体。

第二步中，将乳化剂加入到毒死蜱溶液中，调节温度至40℃，高速搅拌乳化30~40min，搅拌速度600~800rpm。毒死蜱原药与二甲苯溶液的质量比为3:1。所述乳化剂为苯乙烯-马来酸酐共聚物和聚乙烯醇的混合物，两者的质量比为4:1，乳化剂的浓度为6~8wt%。

第三步中，将毒死蜱乳液与脲醛树脂预聚体混合后，加入浓度为2 wt%的NaCl溶液，升温至50℃，搅拌速度500~600rpm，酸化反应1h，缓慢调节混合液的pH值至2.0~3.0，具体的，先在20min内采用1mol/L的NH₄Cl溶液缓慢调节反应的体系pH值至4.0，再在40min内采用2.0%的稀盐酸溶液缓慢调节反应的体系pH值至2.0~3.0。

第四步中，加入固化剂间苯二酚，其与毒死蜱原药的质量比为1:18，升温至60℃，搅拌速度400rpm，固化反应2h。反应结束后采用1mol/L NaOH溶液调节微胶囊溶液pH值至7.0，用蒸馏水清洗3~4遍，再抽滤、风干得到毒死蜱微胶囊。

抗蚁混凝土的制备方法包括步骤：

步骤1，根据需要制备的抗蚁混凝土试件称取足量的水泥，加入适当比例的毒死蜱微胶囊，搅拌直至分散均匀；

步骤2，称取足量的粗骨料和细骨料，并搅拌均匀；

步骤3，将掺有毒死蜱微胶囊的水泥加入骨料中，并搅拌均匀，形成混合物；

步骤4，称取相应质量的水和减水剂，混合并搅拌均匀，再加入到上述混合物中，进行先慢后快的搅拌方式，形成混凝土拌合物；

步骤5，将混凝土拌合物装入试模中，插捣或振捣至表面泌浆；

步骤6，刮除试模上溢出的混凝土浆体，放置24h；

步骤7，拆模后将样品转入混凝土标准养护室，养护至28天。

混凝土的质量配合比为：水泥：水：细骨料：粗骨料：减水剂：微胶囊=1.0:0.30~0.60:2.0~3.0:3.0~4.0:0.01~0.02:0.02~0.06。

下面，具体用实施例说明本技术方案提供的抗蚁混凝土的制备方法。

实施例1。

毒死蜱微胶囊的制备。

第一步，将6g尿素和14.1g质量分数为37%的甲醛溶液，n（尿素）：n（甲醛）=1:1.75，加入到500ml三角烧瓶中，搅拌使尿素充分溶解，用三乙醇胺调节溶液pH=8.0~9.0，再在70℃恒温水浴中用450rpm的转速回流搅拌1h，得到脲醛树脂预聚体。

第二步，将18g毒死蜱原药溶解在6g二甲苯溶液中，另外称取1.2g苯乙烯-马来酸酐共聚物和0.3g聚乙烯醇乳化剂剂，与之前制备好的脲醛树脂预聚体混合，在40℃恒温水浴下，用800rpm的转速搅拌30~40min，得到稳定的毒死蜱乳液。

第三步，先用一定量的蒸馏水溶解0.4g NaCl，加入到毒死蜱乳液与脲醛树脂预聚体的混合液中，再用1mol/L的NH₄Cl溶液缓慢调节反应的体系pH值，在20min内调节体系pH值至4.0，之后用2.0%的稀盐酸溶液，在40min内调节体系pH值至2.0，搅拌速度控制在600rpm，保持50℃恒温水浴，共用时1h。

第四步，将1g间苯二酚固化剂溶解在一定量的蒸馏水中，加入到乳液中，保持60℃恒温水浴，搅拌速度控制在400rpm，固化时间为2h。反应结束后，用1mol/L NaOH溶液将微胶囊溶液pH值调至7.0，再将微胶囊溶液倒入烧杯中，用蒸馏水清洗3~4遍，采用真空抽滤设备将多余水分抽掉，将微胶囊放置在不锈钢托盘中分散开，并置于空气中自然风干24h，得到毒死蜱微胶囊，再用封口袋密封保存待用。

抗蚁混凝土的制备。

步骤1，称取4.30kg水泥和86.08g毒死蜱微胶囊，加入搅拌桶内，用搅拌棒进行搅拌，直至微胶囊在水泥中均匀分散。

步骤2，称取16.01kg粒径为5~20mm小石和11.66kg粒径为0~5mm细砂，将两者倒入搅拌台，将其搅拌均匀。

步骤3，将掺有毒死蜱微胶囊的水泥加入已搅拌均匀的骨料中，再次进行搅拌，使水泥、骨料及微胶囊相互分散均匀。

步骤4，称取2.58kg水和43.04g减水剂，将两者混合并搅拌均匀，再倒入上述拌合物内，采用先慢后快的方式进行搅拌，形成混凝土拌合物。

步骤5，将混凝土拌合物分2层装入试模中，每层装料厚度大致相同，插捣按螺旋方向从边缘向中心均匀进行，插捣时捣棒保持垂直，插捣至表面泌出混凝土浆体，然后用抹刀沿试模内壁插拔数次。插捣后橡皮锤轻轻敲打试模四周，消除插捣留下的空洞。

步骤6，将装有混凝土拌合物的试模放置在平整地面上，刮除试模上溢出的多余混凝土浆体，最后在自然环境下放置24h，使混凝土自然水化凝结。

步骤7，进行拆模，从试模中取出混凝土样品，再将样品转入混凝土标准养护室内，养护至28天，其中养护室内温度为20℃±2℃，湿度为95%以上。

实施例2。

实施例2与实施例1过程大致相同，但在毒死蜱微胶囊制备中的乳化阶段和酸化阶段将搅拌转速分别改为600rpm和500rpm。以及混凝土内微胶囊掺量由86.08g增加至172.16g。具体步骤如下：

毒死蜱微胶囊的制备。

第一步，将6g尿素和14.1g质量分数为37%的甲醛溶液，n（尿素）：n（甲醛）=1:1.75，加入到500ml三角烧瓶中，搅拌使尿素充分溶解，用三乙醇胺调节溶液pH=8.0~9.0，再在70℃恒温水浴中用450rpm的转速回流搅拌1h，得到脲醛树脂预聚体。

第二步，将18g毒死蜱原药溶解在6g二甲苯溶液中，另外称取1.2g苯乙烯-马来酸酐共聚物和0.3g聚乙烯醇乳化剂剂，与之前制备好的脲醛树脂预聚体混合，在40℃恒温水浴下，用600rpm的转速搅拌30~40min，得到稳定的毒死蜱乳液。

第三步，先用一定量的蒸馏水溶解0.4g NaCl，加入到毒死蜱乳液与脲醛树脂预聚体的混合液中，再用1mol/L的NH₄Cl溶液缓慢调节反应的体系pH值，在20min内调节体系pH值至4.0，之后用2.0%的稀盐酸溶液，在40min内调节体系pH值至2.0，搅拌速度控制在500rpm，保持50℃恒温水浴，共用时1h。

第四步，将1g间苯二酚固化剂溶解在一定量的蒸馏水中，加入到乳液中，保持60℃恒温水浴，搅拌速度控制在400rpm，固化时间为2h。反应结束后，用1mol/L NaOH溶液将微胶囊溶液pH值调至7.0，再将微胶囊溶液倒入烧杯中，用蒸馏水清洗3~4遍，采用真空抽滤设备将多余水分抽掉，将微胶囊放置在不锈钢托盘中分散开，并置于空气中自然风干24h，得到毒死蜱微胶囊，再用封口袋密封保存待用。

抗蚁混凝土的制备。

步骤1，称取4.30kg水泥和172.16g毒死蜱微胶囊，加入搅拌桶内，用搅拌棒进行搅拌，直至微胶囊在水泥中均匀分散。

步骤2，称取16.01kg粒径为5~20mm小石和11.66kg粒径为0~5mm细砂，将两者倒入搅拌台，将其搅拌均匀。

步骤3，将掺有毒死蜱微胶囊的水泥加入已搅拌均匀的骨料中，再次进行搅拌，使水泥、骨料及微胶囊相互分散均匀，形成混合物。

步骤4，称取2.58kg水和43.04g减水剂，将两者混合并搅拌均匀，再加入到上述混合物中，采用先慢后快的方式进行搅拌，形成混凝土拌合物。

步骤5，将混凝土拌合物分2层装入试模中，每层装料厚度大致相同，插捣按螺旋方向从边缘向中心均匀进行，插捣时捣棒保持垂直，插捣至表面泌出混凝土浆体，然后用抹刀沿试模内壁插拔数次。插捣后橡皮锤轻轻敲打试模四周，消除插捣留下的空洞。

步骤6，将装有混凝土拌合物的试模放置在平整地面上，刮除试模上溢出的多余混凝土浆体，最后在自然环境下放置24h，使混凝土自然水化凝结。

步骤7，进行拆模，从试模中取出混凝土样品，再将样品转入混凝土标准养护室内，养护至28天，其中养护室内温度为20℃±2℃，湿度为95%以上。

请参阅图1~图4，通过光学显微镜和电子显微镜观察实施例1与实施例2制得的毒死蜱微胶囊，表面粗糙，囊壁密实，粒径为30~150μm。

请参阅图5和图6，通过电子显微镜观察实施例1与实施例2制得的混凝土中包覆有毒死蜱微胶囊，可以看出微胶囊保存相对完好。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种抗蚁混凝土，其特征在于，在混凝土中掺入可防治白蚁的毒死蜱微胶囊，其混凝土的质量配合比为：水泥：水：细骨料：粗骨料：减水剂：毒死蜱微胶囊=1.0:0.30~0.60:2.0~3.0:3.0~4.0:0.01~0.02:0.02~0.06；

所述的毒死蜱微胶囊为圆形或椭球形，粒径为30~150μm，包括囊壁和囊芯，所述囊壁为脲醛树脂，囊芯为毒死蜱溶液；所述毒死蜱微胶囊的制备方法包括以下步骤：

第一步，制备脲醛树脂预聚体；

第二步，将毒死蜱原药溶解于二甲苯溶液中，再加入乳化剂，得到毒死蜱乳液；

第三步，将毒死蜱乳液与脲醛树脂预聚体混合，缓慢调节混合液的pH值至2.0~3.0，进行原位聚合反应的酸化阶段；

第四步，再将固化剂加入混合液中，进行原位聚合反应的固化阶段，得到以脲醛树脂为壁材的毒死蜱微胶囊；

所述第二步中，将乳化剂加入到毒死蜱溶液中，调节温度至38℃-45℃，高速搅拌乳化30~40min，搅拌速度600~800rpm；毒死蜱原药与二甲苯溶液的质量比为2.5~4:1；所述乳化剂为苯乙烯-马来酸酐共聚物和聚乙烯醇的混合物，乳化剂的浓度为6~8wt%。

2.如权利要求1所述抗蚁混凝土，其特征在于：所述第一步中，将摩尔比为1:1.75的尿素和甲醛水溶液混合，采用三乙醇胺调节pH值至8.0~9.0，升温至70℃，反应1h，搅拌速率450rpm，得到脲醛树脂预聚体。

3.如权利要求1所述抗蚁混凝土，其特征在于：所述第三步中，将毒死蜱乳液与脲醛树脂预聚体混合后，加入NaCl溶液，升温至50℃，搅拌速度500~600rpm，酸化反应1h，缓慢调节混合液的pH值至2.0~3.0。

4.如权利要求3所述抗蚁混凝土，其特征在于：所述第三步酸化反应过程中，先在20min内采用1mol/L的NH₄Cl溶液缓慢调节反应的体系pH值至4.0，再在40min内采用2.0%的稀盐酸溶液缓慢调节反应的体系pH值至2.0~3.0。

5.如权利要求1所述抗蚁混凝土，其特征在于：所述第四步中，加入固化剂间苯二酚，间苯二酚与毒死蜱原药的质量比为1:18。

6.如权利要求5所述抗蚁混凝土，其特征在于：所述第四步中，所述原位聚合反应的固化阶段为升温至60℃，搅拌速度400rpm，固化反应2h，得到微胶囊溶液，反应结束后采用1mol/L NaOH溶液调节微胶囊溶液pH值至中性，用蒸馏水清洗3~4遍，再抽滤、风干得到毒死蜱微胶囊。

7.一种权利要求1所述抗蚁混凝土的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、称取足量的水泥，加入适当比例的毒死蜱微胶囊，搅拌直至分散均匀；

步骤2、称取足量的粗骨料和细骨料，并搅拌均匀；

步骤3、将掺有毒死蜱微胶囊的水泥加入骨料中，并搅拌均匀，形成搅拌混合物；

步骤4、称取相应质量的水和减水剂，混合并搅拌均匀，再加入到步骤3的搅拌混合物中，进行先慢后快的搅拌方式，形成混凝土拌合物；

步骤5、将混凝土拌合物装入试模中，插捣或振捣至表面泌浆；

步骤6、刮除试模上溢出的混凝土浆体，放置24h；

步骤7、拆模后将样品转入混凝土标准养护室，养护至28天。

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