CN111995320A - 一种抗渗混凝土及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及混凝土的技术领域，具体公开了一种抗渗混凝土，其由包含以下重量份的原料配制而成：硅酸盐水泥400‑420份、中粗砂200‑220份、石子320‑340份、细砂100‑120份、钢纤维100‑120份、粉煤灰80‑120份、有机硅防水剂12‑20份、引气剂2‑3份、减水剂1‑2份、纳米CaCO₃80‑100份、水250‑270份；所述引气剂是通过超支化聚酰胺‑酯与松香进行酯化反应得到；具有抗渗性能较好，同时混凝土的强度较好的优点；还提供了一种抗渗混凝土的制备方法。

Description

一种抗渗混凝土及其制备方法

技术领域

本发明涉及混凝土的技术领域，具体涉及一种抗渗混凝土及其制备方法。

背景技术

混凝土是指由胶凝材料将骨料胶结成整体的工程复合材料的统称，是指用水泥作胶凝材料，砂、石做骨料，与水(可含外加剂和掺合料)按一定比例配合，经搅拌而得的水泥混凝土，它广泛应用于土木工程。

为改善混凝土的抗渗性能、抗压强度、抗冻能力差等性质，可加入外加剂，由于掺用外加剂有明显的技术经济效果，它日益成为混凝土不可缺少的组分。其中，钢纤维、碳纤维和聚丙烯纤维已经作为外加剂应用到了混凝土中，其对混凝土的强度、抗渗、抗冻方面有较大的提高。其中，添加适当及适量的引气剂，可以在混凝土中产生较多均匀分布的微小气泡，它们可以切断毛细管通路，减缓水及其他离子的渗入，从而大大提高混凝土的抗渗性能。

现有的引气剂包括松香类引气剂、烷基苯磺酸类盐类引气剂、脂肪酸及其盐类引气剂和皂角苷类引气剂等。松香类引气剂的原料是松香，是天然可再生的资源，原料易得且丰富，并且松香类引气剂的制备工艺比较简单，起泡性能比较好，被广泛应用，但其稳泡性较差，需要添加的引气剂的量较大，才可以达到较好的抗渗性能，但引气剂的量较大时，对混凝土的强度造成不利影响。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的第一个目的在于提供一种抗渗混凝土，其具有抗渗性能较好，同时混凝土的强度较好的效果。

本发明的第二个目的在于提供一种抗渗混凝土的制备方法。

为实现上述第一个目的，本发明提供了如下技术方案：

一种抗渗混凝土，其特征在于：其由包含以下重量份的原料配制而成：硅酸盐水泥400-420份、中粗砂200-220份、石子320-340份、细砂100-120份、钢纤维100-120份、粉煤灰80-120份、有机硅防水剂12-20份、引气剂2-3份、减水剂1-2份、纳米CaCO₃80-100份、水250-270份；

所述引气剂是通过超支化聚酰胺-酯与松香进行酯化反应得到。

通过采用上述技术方案，通过超支化聚酰胺-酯与松香进行酯化，可以得到改性后的松香，将其作为引气剂添加到本申请的混凝土中，超支化聚合物具有三维立体网状结构，具有良好的稳定性和水溶性，将超支化聚酰胺-酯与松香进行酯化改性后，可以提高松香的稳泡性能，可以在引气剂添加量较少的情况下，就可以得到抗渗性能良好的混凝土；并且有机硅类防水剂是一种憎水性材料，它可以在硅酸盐基材表面和毛细孔内壁形成一层或者多层憎水薄膜，使基材表面与水的接触角变大，进而阻止水对基材的侵入，使混凝土的抗渗性能大大提高；引气剂与防水剂之间相互协同，使混凝土的抗渗性能整体提升。

作为优选，所述引气剂的添加量为2.5-2.8份。

通过采用上述技术方案，引气剂在此范围时，可以得到抗渗性能较好的混凝土。

作为优选，按重量份计，所述引气剂的制备步骤为：

1)在25-30份的DMF中加入3-6份的二乙醇胺，搅拌均匀，再加入与二乙醇胺摩尔量相同的马来酸酐，20-30℃的条件下，搅拌反应3-5h，得到混合液A；

2)在混合液A中加入1-2份的三乙醇胺，再加入0.001-0.003份的甲苯磺酸和3-5份的甲苯，在100-120℃的条件下，搅拌反应6-8h，得混合液B；

3)将0.5-1份的松香进行预处理；

4)将步骤3)预处理后的松香加入到混合液B中，然后在100-120℃的温度下，搅拌反应7-9h，得混合液C；

通过采用上述技术方案，二乙醇胺与马来酸酐反应生成中间分子，然后三乙醇胺作为核分子，甲苯磺酸作为催化剂，甲苯作为带水剂，反应生成超支化聚酰胺-酯，超支化聚酰胺-酯再与松香反应生成引气剂。

作为优选，所述步骤3)中的松香预处理步骤为：将松香加热到100-120℃后，搅拌处理4-6h。

通过采用上述技术方案，松香中的主要物质为松香树脂酸，松香树脂酸分子中含有两个双键，两个双键的位置不同，造成松香树脂酸的具有较多的同分异构体，加热处理后，可以使松香树脂酸的分子结构统一，以便使反应条件容易控制。

作为优选，所述步骤5)中的浓缩步骤为：

将混合液C通过减压蒸馏进行浓缩。

通过采用上述技术方案，减压蒸馏可以将溶剂较快的除去。

作为优选，所述减水剂采用聚羧酸系减水剂。

作为优选，所述纳米CaCO₃的粒度为3000目。

本发明的第二个目的通过如下技术方案来实现：

一种抗渗混凝土的制备方法，其制备步骤为：

1)硅酸盐水泥、中粗砂、石子、细砂、粉煤灰、水等进行搅拌混合，然后加入钢纤维继续搅拌均匀，得混合料D；

2)在混合料D内加入有机硅防水剂、引气剂、减水剂、纳米CaCO₃等，搅拌均匀，即可得到抗渗混凝土。

通过采用上述技术方案，将硅酸盐水泥、中粗砂、石子、细砂、粉煤灰、水等进行搅拌混合之后，再加入钢纤维，可以减少钢纤维混匀的时间，从而减小钢纤维读设备的损坏。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

(1)本申请的抗渗混凝土在引气剂与防水剂的协同作用下，使混凝土的抗渗性能大大提高，防水剂使引气剂的添加量较少时，就可以使混凝土的抗渗性能较高，并且对混凝土本身的强度影响较小。

(2)通过将超支化聚酰胺-酯与松香进行酯化改性后，利用超支化聚酰胺-酯自身的稳定性、良好的水溶性，使松香在混凝土中的稳泡性能增强。

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。

原料

硅酸盐水泥：生产厂家为灵寿县远通矿产品贸易有限公司，强度等级为32.5；

中粗砂：生产厂家为平山县拓鑫矿产品加工厂，含泥量为0.01％；

石子：生产厂家为南京轩砳装饰材料有限公司，堆积密度为1300kg/m3；

钢纤维：生产厂家为玉田县致泰钢纤维制造有限公司，抗压强度为1100；

细砂：生产厂家为淄博华奥冶金建材有限公司，含泥量1％；

减水剂：采用聚羧酸系减水剂，型号为TOJ800-10T，生产厂家为芜湖宏马新材料有限公司；纳米CaCO₃：生产厂家为常州丰硕化工有限公司，粒度为3000目；

有机硅防水剂：生产厂家为天津市宗久建材有限公司，游离碱≤5。

松香：生产厂家为乐平市鑫水淼化工有限公司，优等品。

制备例1

制备例1的引气剂，其各原料和各原料的量如表1中所示，其制备步骤为：

1)在DMF中加入二乙醇胺，搅拌均匀，再加入与二乙醇胺摩尔量相同的马来酸酐，20℃的条件下，搅拌反应5h，得到混合液A；

2)在混合液A中加入三乙醇胺，再加入甲苯磺酸和甲苯，在110℃的条件下，搅拌反应8h，得混合液B；

3)将松香加热到100℃后，搅拌处理5h；

4)将步骤3)加热处理后的松香加入到混合液B中，然后在100℃的温度下，搅拌反应9h，得混合液C；

5)将混合液C减压蒸馏，即可得到本申请所用的引气剂。

表1制备例1-3的引气剂的各反应物及其用量(kg)

	制备例1	制备例2	制备例3
				二乙醇胺	3	4.5	6
马来酸酐	2.8	4.2	5.6
				DMF	25	27	30
三乙醇胺	2	1.5	1
				甲苯磺酸	0.001	0.002	0.003
甲苯	5	4	3
				松香	1	0.75	0.5

制备例2

制备例2的引气剂，其各原料和各原料的量如表1中所示，其制备步骤为：

1)在DMF中加入二乙醇胺，搅拌均匀，再加入与二乙醇胺摩尔量相同的马来酸酐，25℃的条件下，搅拌反应4h，得到混合液A；

2)在混合液A中加入三乙醇胺，再加入甲苯磺酸和甲苯，在115℃的条件下，搅拌反应7h，得混合液B；

3)将松香加热到110℃后，搅拌处理5h；

4)将步骤3)加热处理后的松香加入到混合液B中，然后在110℃的温度下，搅拌反应8h，得混合液C；

5)将混合液C减压蒸馏，即可得到本申请所用的引气剂。

制备例3

制备例3的引气剂，其各原料和各原料的量如表1中所示，其制备步骤为：

1)在DMF中加入二乙醇胺，搅拌均匀，再加入与二乙醇胺摩尔量相同的马来酸酐，30℃的条件下，搅拌反应3h，得到混合液A；

2)在混合液A中加入三乙醇胺，再加入甲苯磺酸和甲苯，在120℃的条件下，搅拌反应6h，得混合液B；

3)将松香加热到120℃后，搅拌处理4h；

4)将步骤3)加热处理后的松香加入到混合液B中，然后在120℃的温度下，搅拌反应7h，得混合液C；

5)将混合液C减压蒸馏，即可得到本申请所用的引气剂。

实施例1-5

实施例1-5的抗渗混凝土，其各组分含量见表3中所示，其加工步骤具体为：

1)硅酸盐水泥、中粗砂、石子、细砂、粉煤灰、水等进行搅拌混合，然后加入钢纤维继续搅拌均匀，得混合料D；

2)在混合料D内加入有机硅防水剂、引气剂、减水剂、纳米CaCO₃等，搅拌均匀，即可得到抗渗混凝土。

其中，引气剂来自制备例1。

表2实施例1-9的抗渗混凝土的各组分及各组分的量(kg)

实施例6-9

实施例6-9的抗渗混凝土的各组分及各组分含量如表2中所示，与实施例4不同之处在于添加的引气剂的量不同，其加工步骤与实施例4均相同。

实施例10

实施例10的抗渗混凝土，与实施例4不同之处在于引气剂来自制备例2，其加工步骤与实施例4相同。

实施例11

实施例11的抗渗混凝土，与实施例4不同之处在于引气剂来自制备例3，其加工步骤与实施例4相同。

对比例1

对比例1的抗渗混凝土，与实施例4不同之处在于，将引气剂更换为同等质量的松香，其加工步骤与实施例4相同。

对比例2

对比例2的抗渗混凝土，与实施例4不同之处在于，将引气剂的添加量为0，其加工步骤与实施例4相同。

对比例3

公告号为CN104072041B的中国发明专利中的实施例2中的抗渗抗裂的混凝土。

性能检测试验

按照实施例1-11和对比例1-2中的方法制备抗渗混凝土，并按照以下方法检测抗渗混凝土的性能，其检测结果如表2所示。

抗压强度：按照GB/T50081-2009《普通混凝土力学性能试验方法标准》进行检测；抗渗性能：按照GB/T50082-2009《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》进行检测，渗透压力为3.5MPa，加压时间为48h，渗水高度越小，抗渗性能越好；

抗冻融性能：按照JTGE30-2005《公路工程水泥及水泥混凝土试验规程》进行测试，采用快速冷冻试验机，一次冻融循环耗时2-5h，冻融温度为-20℃；

表3实施例1-11及对比例1-2的各项性能检测结果

从表3中的检测结果可以看出，本申请的抗渗混凝土的渗水高度均小于对比例3，说明本申请的抗渗混凝土的抗渗性能较好；并且本申请的抗渗混凝土在抗压强度方面表现较好，添加的引气剂对混凝土本身的抗压强度影响较小；本申请的抗冻融性能表现良好，均优于对比例3。

从实施例4、实施例6-9的数据可以看出，随着添加的引气剂逐渐增多，其渗水高度呈逐渐变小后增大的趋势，渗水高度最小值为引气剂添加量在2.8kg时，制备的混凝土的抗渗性能最佳。

从实施例10-11的数据可以看出，制备例1-3得到的引气剂无明显区别。

从实施例4、对比例1-2的数据可以看出，添加超支化聚酰胺-酯改性松香比添加松香制备的混凝土的抗渗性能均有明显提高，但添加超支化聚酰胺-酯改性松香的混凝土的抗渗性能更优。

本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (8)

1.一种抗渗混凝土，其特征在于：其由包含以下重量份的原料配制而成：硅酸盐水泥400-420份、中粗砂200-220份、石子320-340份、细砂100-120份、钢纤维100-120份、粉煤灰80-120份、有机硅防水剂12-20份、引气剂2-3份、减水剂1-2份、纳米CaCO₃80-100份、水250-270份；

所述引气剂是通过超支化聚酰胺-酯与松香进行酯化反应得到。

2.根据权利要求1所述的一种抗渗混凝土，其特征在于：所述引气剂的添加量为2.5-2.8份。

3.根据权利要求1所述的一种抗渗混凝土，其特征在于：按重量份计，所述引气剂的制备步骤为：

1）在25-30份的DMF中加入3-6份的二乙醇胺，搅拌均匀，再加入与二乙醇胺摩尔量相同的马来酸酐，20-30℃的条件下，搅拌反应3-5h，得到混合液A；

2）在混合液A中加入1-2份的三乙醇胺，再加入0.001-0.003份的甲苯磺酸和3-5份的甲苯，在100-120℃的条件下，搅拌反应6-8h，得混合液B；

3）将0.5-1份的松香进行预处理；

4）将步骤3）预处理后的松香加入到混合液B中，然后在100-120℃的温度下，搅拌反应7-9h，得混合液C；

5）将混合液C进行浓缩以除去溶剂，即可得到所述引气剂。

4.根据权利要求3所述的一种抗渗混凝土，其特征在于：所述步骤3）中的松香预处理步骤为：将松香加热到100-120℃后，搅拌处理4-6h。

5.根据权利要求3所述的一种抗渗混凝土，其特征在于：所述步骤5）中的浓缩步骤为：

将混合液C通过减压蒸馏进行浓缩。

6.根据权利要求1所述的一种抗渗混凝土，其特征在于：所述减水剂采用聚羧酸系减水剂。

7.根据权利要求1所述的一种抗渗混凝土，其特征在于：所述纳米CaCO₃的粒度为3000目。

8.根据权利要求1-7所述的一种抗渗混凝土的制备方法，其特征在于：其制备步骤为：

1）硅酸盐水泥、中粗砂、石子、细砂、粉煤灰、水等进行搅拌混合，然后加入钢纤维继续搅拌均匀，得混合料D；

2）在混合料D内加入有机硅防水剂、引气剂、减水剂、纳米CaCO₃等，搅拌均匀，即可得到抗渗混凝土。