一种防渗材料、制备方法及在坝体建筑方面的应用
技术领域
本发明属于先进新材料技术领域,涉及先进土建材料,具体涉及一种防渗材料、制备方法及在坝体建筑方面的应用。
背景技术
水利工程一般是指防洪、排涝、灌溉、水力发电、引(供)水、滩涂治理、水土保持、水资源保护等各类工程。在水利工程关于相关建筑体的要求中,防渗性能是重要性能之一。
通常而言,导致水利工程出现渗水问题的原因主要包括施工技术不够科学、坝体土层不牢固、水压力过大和防渗漏材料不足[1]。考虑到新材料的研发难度、生产成本和原料易得性问题,本领域在解决坝体防渗问题方面,通常从改进施工技术入手。例如,李玉春等人[2]系统介绍了潘家口电厂下池大坝混凝土缺陷大修施工技术,针对性地提出了施工中需要重点注意的问题;再如刘关羽[3]分析了尖茶溪水库大坝渗漏现状,并改进了土工膜防渗处理施工技术。然而,由于水利工程的施工通常需要因地制宜,这就造成适合某地或某项目的施工技术往往缺乏较好的可借鉴性。因此,人们还考虑利用成熟的建筑材料来解决坝体防渗问题。例如,陈清松等人[4]研究了采用泥岩、砂岩、粉砂岩等土石混合料填筑的可行性,并应用于旺隆水库大坝的建设中;再如周善利[5]等人研究了常见的土工合成材料的防渗效果,并用于玉山县大坝的建设;再如宋修昌等人[6]研究了利用聚脲材料进行防渗的效果,并解决了回龙抽水蓄能电站上水库库盆渗漏问题。不过,虽然上述研究方向所得的防渗材料的防渗效果有一定的提高,但还存在渗透系数较高的不足,难以较好地解决目前水利工程在防渗方面存在的问题。
为了解决改进施工技术普适性不足和以传统建筑材料作为防渗材料的防渗效果不足的问题,近年来,本领域研究人员主要开展防渗新材料的研发。西南科技大学的代群威等人[7]研发了钙华地质用防渗材料,其提供材料按照重量份计,由钙华基料50~90份,钙基交联剂10~30份、钙基膨润土2~20份和硅氧化物2~10份组成,该材料通过钙基交联剂与水中的碳酸根反应生成碳酸钙实现对钙华基料颗粒间的胶结作用,提高了防渗材料的防渗效果的持续稳定性;李泽月[8]研发了一种聚脲基弹性体材料,用于水工建筑物混凝土防护防渗,具有能与水工建筑物(包括大坝、箱涵、渠道、管道、隧洞)的结合力强,弹性好,抗冲耐磨,耐化学腐蚀,能够适应潮湿、低温的施工环境及水工建筑物长期水泡,高速水流冲刷的使用环境,不变软,不脱落,安全环保的优点;陈建峰等人[9]研发了一种耐盐柔性防渗材料,具有防渗效果优异、粘性好、不易开裂的优势;丁茂等人[10]通过研发两种新型凝胶材料,制备了由该两种新凝胶材料制备的防渗层,所得防渗层的渗透系数较小;张以河等人[11]研发了一种利用多种废弃料制备得到的防渗材料,所得材料具有良好的力学性能、抗渗性和抗冻性,可适应各种施工作业条件。不过,以前述为代表的新型防渗材料要么原料主要为废弃物,其成分及含量难以控制,从而难以推广应用;要么原料成分过多,制备方法复杂,同样限制了应用空间。更为重要的是,前述防渗材料未考虑到坝体的主要原料为混凝土,需要较高的强度,而且未考虑到基于水泥为主要原料如何有效提高抗渗性能的问题。
另外,现有的防渗材料极少考虑到复杂溶液防渗问题(如氧化物溶液防渗、重金属溶液防渗和有机物溶液防渗)、耐冻融问题和抗振问题。复杂溶液容易造成坝体侵蚀,侵蚀问题是大坝中常见的问题,例如高龙华等人[12]就锦江水库大坝的溶蚀问题进行了分析,翟巍昆等人[13]对尾矿坝进行了侵蚀试验;重要的是,不同溶液环境下,溶液相关离子容易改变防渗材料表面性质带来的防渗效果。此外,处于震区的大坝需要考虑地震造成的渗漏问题,田秋芬[14]就震区抗振处理措施设计优化进行了研究。目前,据发明人所知,本领域未有能解决前述抗渗材料存在的不足的同时,还能同时解决防侵蚀问题、防振问题和耐冻融问题的新型抗渗材料。
综上所述,本领域技术一种原料简单易得、制备方法简单、同时具有优异的防侵蚀、耐冻融和抗振效果抗渗材料。
本部分参考材料
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[14]田秋芬.强震区超高拱坝抗振处理措施设计优化[J].水电与新能源,2023,37(08):6-8.
发明内容
针对现有技术存在的无法制得兼顾优良抗渗性能、防侵蚀性能、耐冻融性能和抗振性能的建筑材料缺陷,以及针对现有抗渗材料存在原料组分及成分控制较难,制备工艺复杂且难以应用在需要抗强度建筑体上的缺陷,本发明的目的在于提供一种抗渗材料,该材料需满足能适用于对强度要求高的建筑体上的要求,而且还需要具有良好的防渗效果、防侵蚀和耐冻融性,同时还得具有一定的抗振性能。
本发明提供了如下的技术方案,以满足上述要求:
一种防渗材料,所述防渗材料,按重量份计,由1000份水硬性无机凝胶材料和10~20份添加剂组成;
所述水硬性无机凝胶材料包括水泥或再生水泥;
所述添加剂按重量比10:2:1:(3~5),包括如下组分:
膨润土、二氧化硅中空微球、改性玄武岩纤维和改性聚氨酯;
其中,改性玄武岩纤维是将玄武岩纤维浸渍在钛酸酯偶联剂后所得;
改性聚氨酯是将芥酸酰胺、有机硅和纳米二氧化钛作为共混改性物,与水性聚氨酯共混制成的水乳液。
如无特别的说明,为了方便描述起见,在本发明技术方案中所述的“防渗材料”,指的是能满足前述在防渗性、耐冻融性、防侵蚀性和防振效果方面要求的材料,并非指仅具有防渗性的材料。
本发明所指的“再生水泥”指的是在各方面性能要求达到一般水泥指标的产品。通常是利用混凝土废弃物和建材废弃物为原料。
膨润土是常见的建筑用材料,具有吸附性和膨胀性,在混凝土或者砂浆中添加膨润土可以提高防渗性,这方面的性能已在以BP Kumar[1]的论文为代表众多研究中得到了证明。同样的,玄武岩纤维也被广泛应用于新型抗渗材料中[2]。不过,如对比实施例中所示的本发明前期研究成果表明,在水泥中仅添加膨润土或玄武岩纤维,虽在一定程度上提升了抗渗效果,但抗渗效果未能令人满意;另外,即使将两者同时添加,所得抗渗效果也有限。同样的,二氧化硅和水性聚氨酯也被用于研发新型水泥浆料,如李继芸等人[3]比较了三种纳米材料对于水泥砂浆的抗渗强度的影响,其中,添加纳米二氧化硅可以提升水泥砂浆的抗渗强度;邹鹏飞等人[3]研究了聚氨酯掺杂情况下对于砂浆性能的影响。
发明人在研究之初,注意到了膨润土、二氧化硅、玄武岩纤维和水性聚氨酯材料的易得性,以及其在改善水泥浆料的抗渗性方面的作用。不过,随着研究的开展,无论将上述四种材料以何种方式组合,均未能获得满意的优异抗渗效果,渗透系数始终高于2×10-9cm/s。
经过发明人的大量摸索,当将玄武岩纤维利用钛酸酯偶联剂改性,水性聚氨酯进行本发明的共混改性后,再与膨润土和二氧化硅中空微球进行混合来制备水泥浆料,所得产品的渗透系数大幅降低了2个数量级,至1×10-11cm/s的抗渗级别。特别的,无论是在不同的溶液体系、经过振动处理、冻融处理还是经模拟海水浸泡,对于本发明技术方案下的产品的抗渗性能的影响均很小;而其他的添加剂组合物在抗侵蚀、抗冻融、防振和在不同溶液下的防渗性能均大幅劣于本发明。这说明本发明的防渗材料是具有优异的防侵蚀、耐冻融、抗振的效果,且适于不同溶液体系的防渗。
需要指出的是,本发明的改性方法十分简单,可以大规模地生产制备。在制备改性聚氨酯时,采用的共混物质是芥酸酰胺、有机硅和纳米二氧化钛,无需复杂的合成方法,可轻易获得本发明的改性聚氨酯。
如本发明的对比实施例所示,当采用不同的改性方法对玄武岩纤维和水性聚氨酯进行改性所得的改性物,与膨润土和二氧化硅中空微球混合制备水泥浆料,对于抗渗性能的影响并不显著。
一般而言,抗渗性受到孔隙率、胶体性质和各原料间物化反应的影响。本发明防渗材料除了利用了原料的吸附性和膨胀性改变孔隙率之外,可能还主要受到原料改性后的特殊表面结构和基团的影响,进一步增强了材料间的絮凝和络合情况,并与材料的填充效应相互配合。
作为一种可实施的方案,所述水硬性无机凝胶材料为水泥。特别地,所述水泥为P.O42.5硅酸盐水泥。
优选的,所述改性玄武岩纤维的制备方法为:将改性玄武岩纤维浸渍在重量分数为8%的钛酸酯偶联剂的乙醇溶液中1小时。更选优选的,所述改性玄武岩纤维的直径为5~8μm,长度为1~1.5cm。
优选的,改性聚氨酯是将聚氨酯、芥酸酰胺、有机硅和纳米二氧化钛,按照重量比90:3:8:1的比例,进行共混制成的水乳液。
优选的,所述再生水泥是由废弃混凝土、矿渣、钢渣、石膏、硅酸盐水泥熟料和减水剂混合而成。
本发明提供了制备上述防渗材料的方法,所述制备方法包括步骤:
(1)向膨润土和改性聚氨酯加水,进行水化;再加入二氧化硅中空微球和改性玄武岩纤维,搅拌均匀;
(2)向水硬性无机凝胶材料加入步骤(1)所得物,直至得到均匀的泥浆。
本发明提供了上述防渗材料在坝体建筑方面的应用。
本发明的有益效果:
本发明的防渗材料具有优异的防渗效果,渗透系数仅为(3-4)×10-11cm/s,可以大幅度地提高由一般水硬性无机凝胶材料制备得到的产品的防渗性,而且具有优异的抗冻融、抗侵蚀和防振效果,且能在不同溶液体系中保持优异防渗水平。本发明防渗材料的原料简单易得、制备方法简单,具有易于实施、成本低和适于产业应用的优势。
本部分参考文献:
[1] Kumar B P , Rao V R , Reddy M A K .Effect on strength propertiesofconcrete by partial replacement of cement with calcium bentonite and flyash[J].International Journal of Civil Engineering and Technology, 2017, 8(84):450-455.
[2] 畅丽君.混杂纤维改性混凝土抗渗性的研究及发展[J].石家庄铁路职业技术学院学报,2023,22(03):33-37.
[3] 邹鹏飞,张丽丽,刘洁等.聚氨酯改性砂浆力学性能和微观研究[J].四川水泥,2023(02):12-15.
附图说明
图1为本发明抗渗材料的制备方法工艺示意图。
具体实施方式
为了更好地理解本发明的实质,下面结合实例对本发明的技术内容作详细的说明,但本发明的内容并不局限如此,不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。
实施例1
1.1原料
水泥:P.O42.5硅酸盐水泥,市售;膨润土:钠基膨润土,光大矿业有限公司;二氧化硅中空微球:工业级,北京中科科优科技有限公司,平均粒径800nm;玄武岩纤维:工业级,成都金宇盛世建材有限公司,直径分布为8~10μm,长度分布为10~20mm;水性聚氨酯:工业级,深圳吉田化工有限公司,乳液状;芥酸酰胺:湖北玖丰隆化工有限公司;有机硅:型号DC51,道康宁公司;钛酸酯偶联剂:型号TC-TTS,天长市宏盛精细化工厂;纳米二氧化钛、纳米氧化镁、纳米二氧化硅,实验室自有,粒径分布均为200~400nm;
改性玄武岩纤维:将改性玄武岩纤维浸渍在重量分数为8%的钛酸酯偶联剂的乙醇溶液中1小时,清洗后干燥,直径分布为5~8μm,长度分布为10~15mm;
改性聚氨酯:将水性聚氨酯、芥酸酰胺、有机硅和纳米二氧化钛,按照重量比90:3:8:1的比例,进行共混制成的水乳液(固含量25%w/w)。
P.O42.5硅酸盐水泥的性能如表1所示。
表1
1.2制备方法
防渗材料按照图1所示的制备方法工艺进行制备,具体如下:
(1)按重量份计,准备20份添加剂;添加剂按重量比10:2:1:5,由钠基膨润土、二氧化硅中空微球、改性玄武岩纤维和改性聚氨酯组成。先将钠基膨润土和改性聚氨酯混合,加水进行水化24小时,再加入二氧化硅中空微球和改性玄武岩纤维,搅拌均匀;
(2)准备1000份P.O42.5硅酸盐水泥,将步骤(1)所得物缓慢加入水泥中,边加入边搅拌,直到得到均匀的浆料。
实施例2
原料与实施例1一致;
防渗材料按照图1所示的制备方法工艺进行制备,具体如下:
制备方法如下:
(1)按重量份计,准备10份添加剂;添加剂按重量比10:2:1:3,由钠基膨润土、二氧化硅中空微球、改性玄武岩纤维和改性聚氨酯组成。先将钠基膨润土和改性聚氨酯混合,加水进行水化24小时,再加入二氧化硅中空微球和改性玄武岩纤维,搅拌均匀;
(2)准备1000份P.O42.5硅酸盐水泥,将步骤(1)所得物缓慢加入水泥中,边加入边搅拌,直到得到均匀的浆料。
实施例3
原料与实施例1一致;
防渗材料按照图1所示的制备方法工艺进行制备,具体如下:
(1)按重量份计,准备15份添加剂;添加剂按重量比10:2:1:4,由钠基膨润土、二氧化硅中空微球、改性玄武岩纤维和改性聚氨酯组成;先将钠基膨润土和改性聚氨酯混合,加水进行水化24小时,再加入二氧化硅中空微球和改性玄武岩纤维,搅拌均匀;
(2)准备1000份P.O42.5硅酸盐水泥,将步骤(1)所得物缓慢加入水泥中,边加入边搅拌,直到得到均匀的浆料。
实施例4
将P.O42.5硅酸盐水泥替换为再生水泥,其余与实施例3一致。
再生水泥参考ZL201110373402.2中的实施例1制备。
由于各原料无法做到与该专利实施例1中的一致,发明人在确定原料类型的情况下,通过不断调整各原料性质,制备出与该发明实施例1中的水泥性质相近的再生水泥。最终制备得到的再生水泥的比表面积为338m2·kg、密度为3.11g·cm3、28天抗压强度为51.2MPa、抗折强度为8.4MPa,初凝时间为216min,终凝时间为261min。
对比实施例1
将钠基膨润土加水水化,然后缓慢加入P.O42.5硅酸盐水泥中,得到均匀浆料;钠基膨润土和P.O42.5硅酸盐水泥的重量比为100:15。
对比实施例2
除了钠基膨润土和P.O42.5硅酸盐水泥的重量比为100:2之外,其余与对比实施例1一致。
对比实施例3
将P.O42.5硅酸盐水泥与玄武岩纤维混合,之后加水搅拌,得到均匀浆料;P.O42.5硅酸盐水泥与玄武岩纤维的重量比为100:5。
对比实施例4
除了P.O42.5硅酸盐水泥与玄武岩纤维的重量比为100:2之外,其余与对比实施例3一致。
对比实施例5
(1)准备添加剂20份,添加剂由钠基膨润土和玄武岩纤维按照重量比10:1组成;将钠基膨润土加水水化24小时,再加入玄武岩纤维搅拌均匀;
(2)准备1000份P.O42.5硅酸盐水泥,将步骤(1)所得物缓慢加入水泥中,边加入边搅拌,直到得到均匀的浆料。
对比实施例6
将改性玄武岩纤维替换为玄武岩纤维,改性聚氨酯替换为水性聚氨酯,其余与实施例3一致。
对比实施例7
将改性玄武岩纤维替换为玄武岩纤维,其余与实施例3一致。
对比实施例8
将改性聚氨酯替换为水性聚氨酯,其余与实施例3一致。
对比实施例9
除了不添加改性聚氨酯之外,其余与实施例3一致。
对比实施例10
除了不添加改性玄武岩纤维之外,其余与实施例3一致。
对比实施例11
在制作改性聚氨酯时,将纳米二氧化钛替换为纳米二氧化硅,其余与实施例3一致。
对比实施例12
在制作改性聚氨酯时,将纳米二氧化钛替换为纳米氧化镁,其余与实施例3一致。
对比实施例13
将改性玄武岩纤维的制备方法中的钛酸酯偶联剂替换为硅烷偶联剂KH550,其余与实施例3一致。
对比实施例14
将改性玄武岩纤维替换为聚丙烯纤维,其余与实施例3一致。聚丙烯纤维:工业级,成都金宇盛世建材有限公司,直径分布为15~20μm,长度分布为10~20mm。
实验例1 防渗实验
以实施例1-3和对比实施例1-14所得物制备混凝土立方体,考察7天和28天的立方体抗压强度。设置不添加任何添加剂的为对照组(其余实验例的对照组同此含义),对照组以混凝土立方体在7天的抗压强度为1MPa为准,记录加水量(305kg/m3);实施例1-3和对比实施例1-14按此控制浆料达到与对照组相同的含水量。
各组的抗压强度如表2所示。
表2
|
7天抗压强度(MPa) |
28天抗压强度(MPa) |
实施例1 |
4.1 |
12.3 |
实施例2 |
4.0 |
12.2 |
实施例3 |
4.2 |
12.4 |
对比实施例1 |
0.6 |
1.8 |
对比实施例2 |
0.9 |
2.1 |
对比实施例3 |
0.8 |
2.9 |
对比实施例4 |
1.1 |
3.7 |
对比实施例5 |
1.3 |
4.2 |
对比实施例6 |
2.1 |
6.8 |
对比实施例7 |
2.3 |
6.9 |
对比实施例8 |
1.9 |
6.4 |
对比实施例9 |
1.1 |
3.6 |
对比实施例10 |
1.4 |
3.9 |
对比实施例11 |
3.5 |
9.4 |
对比实施例12 |
3.6 |
9.8 |
对比实施例13 |
3.2 |
8.9 |
对比实施例14 |
1.9 |
6.5 |
对照组 |
1.0 |
3.3 |
在本次抗压试验中,控制对照组7天抗压强度为1MPa,利于考察不同试验组在抗压强度的差别。如对比实施例1和对比实施例2所示,掺杂膨润土后,高掺杂量下对于抗压强度的影响较大,这与此前的研究结果一致[1]。对比实施例3和对比实施例4考察了向水泥直接添加不同掺杂量的玄武岩纤维对于抗压强度的影响,可知,相对于对照组而言,玄武岩纤维的直接掺杂对于抗压强度的影响不明显;如对比实施例5所示,同时掺杂膨润土和玄武岩纤维,相对于对照组而言,略微提升了抗压强度。
如对比实施例6-7所示,对于玄武岩纤维用钛酸酯偶联剂进行改性,对于抗压强度的影响是较大的;如对比实施例13所示,对玄武岩纤维的改性方法,也对抗压强度有一定影响。同样的,如对比实施例11-12所示,对水性聚氨酯进行共混改性时,所用的纳米氧化物也有一定影响。另外,从对比实施例8-9可知,改性玄武岩纤维和改性聚氨酯的同时添加,对于抗压强度的提升至关重要。
各组在28天的渗透系数(去离子水)如表3所示。
表3
|
渗透系数(×10-9cm/s) |
实施例1 |
0.04 |
实施例2 |
0.04 |
实施例3 |
0.03 |
对比实施例1 |
11.31 |
对比实施例2 |
22.46 |
对比实施例3 |
17.87 |
对比实施例4 |
20.91 |
对比实施例5 |
16.72 |
对比实施例6 |
2.93 |
对比实施例7 |
3.87 |
对比实施例8 |
4.65 |
对比实施例9 |
13.89 |
对比实施例10 |
18.67 |
对比实施例11 |
8.67 |
对比实施例12 |
9.45 |
对比实施例13 |
6.88 |
对比实施例14 |
5.32 |
对照组 |
47.21 |
如对比实施例1-4可知,单独掺杂膨润土或者玄武岩纤维,对于抗渗性能的提升(即降低渗透系数)影响有限,仍处于同一个量级。如对比实施例5可知,虽然膨润土具有吸水膨胀和降低孔隙的效果,但是玄武岩纤维的掺杂也会导致一定量孔洞的增多,因此,在同时掺杂膨润土和玄武岩纤维时,膨胀的膨润土无法完全填补玄武岩纤维造成的孔洞,从而使得对比实施例5相对于对比实施例1-4而言,在抗渗性能方面的提升幅度有限。
如对比实施例6所示,当同时添加膨润土、二氧化硅、玄武岩纤维和水性聚氨酯材料后,渗透系数得到了近10倍的降低,降低了约一个数量级。但是,所得渗透系数仍高于2×10-9cm/s,总体不理想。
值得一提的是,如对比实施例6-13,所示,对于玄武岩纤维和/或水性聚氨酯是否进行改性,以及采取何种改性方法,对于渗透性的影响是比较大的。总体而言,对比实施例6-13的渗透系数要小于对比实施例1-5,但是渗透系数仍处于1×10-9cm/s数量级别。
如实施例1-3所示,本发明能大幅度地降低渗透系数,达到1×10-11cm/s的抗渗级别,具体为3×10-11cm/s至4×10-11cm/s,与各个对比实施例相比,至少降低了两个数量级。
一般而言,防渗水的机制主要受材料填充效应和材料表面亲疏水性质的影响。具体在本发明中,当不对玄武岩和水性聚氨酯进行改性时,膨润土的膨胀性、水性聚氨酯的成胶性、二氧化硅中空微球和玄武岩纤维的颗粒填充共同降低了孔隙率。这方面的结果,可以通过已有的报道进行解释。当玄武岩纤维和水性聚氨酯按照本发明的改性方式改性后,一定程度改变了材料表面亲疏水性,也改变了聚氨酯的结构性质,使得至少在不破坏膨润土的膨胀性以保证一定程度的密实程度的基础上,通过表面性质的改变增加渗流阻力,从而降低了渗透系数。当改变改性方式后,材料亲疏水性和聚氨酯表面结构的改变与其他物料不能很好地配合,使得填充效应和表面亲水性在防渗方面未能共同发挥作用,造成此消彼长,从而无法提升防渗效果。
目前,据发明人所知,利用常规简单材料作为添加剂,相对于未添加添加剂而言,对于渗透系数的降低尚未出现降低3个数量级的报道。同时,本发明的添加量也较少,仅为1~2w/w%,具有非常好的经济性。
另外,发明还将实施例4中的再生水泥作为对照组,将实施例4制得的产品作为实验组。同样地,以对照组在7天的抗压强度为1MPa,所用的加水量作为实验组的加水量。对照组在7天和28天的抗压强度分别为1MPa和2.8MPa,28天的渗透系数为51.36×10-9cm/s。实验组在7天和28天的抗压强度分别为3.7MPa和10.9MPa,28天的渗透系数为0.09×10-9cm/s。这说明采用再生水泥替换实施例3的P.O42.5硅酸盐水泥,也可以获得优异的效果。
[1]余能成. 低掺量钠基膨润土改性普通水泥浆液的性能研究[D].中国矿业大学,2023.
实验例2 不同渗透液渗透实验
在实施例1的基础上,考察实施例1-3在Pb(NO3)溶液(20mmol/L)、过硫酸钠溶液(20mmol/L)和甲苯溶液(20mmol/L)中的防渗效果。同样的,发明人还选择在实验例1中防渗效果比其他对比实施例相对好一些的对比实施例6-8和对比实施例13-14作为对比。
实验结果如表4所示。
表4
渗透系数(×10-9cm/s)
|
Pb(NO3)溶液 |
过硫酸钠溶液 |
甲苯溶液 |
实施例1 |
0.13 |
0.08 |
0.34 |
实施例2 |
0.12 |
0.08 |
0.34 |
实施例3 |
0.12 |
0.07 |
0.31 |
对比实施例6 |
867.56 |
374.87 |
2638.34 |
对比实施例7 |
987.33 |
451.87 |
3031.22 |
对比实施例8 |
1167.20 |
489.46 |
3245.61 |
对比实施例13 |
1450.12 |
541.87 |
3144.78 |
对比实施例14 |
1064.32 |
594.16 |
3341.55 |
对照组 |
8754.89 |
648.12 |
18796.25 |
如表4所示,虽然在实验例1中,对比实施例6-8和对比实施例13-14的渗透系数比实施例1-3仅高两个数量级,但是当在重金属溶液、氧化性溶液和有机物溶液中,其渗透系数大幅度提升,至少比实施例1-3高出了3个数量级。
由此可知,本发明可以在不同溶液中保持相对稳定的防渗效果,总体的防渗性能更佳。
实验例3 耐冻融实验
冻融方案:将受试立方体置于-20℃的低温实验箱12小时,取出置于室温下融化12小时,记为一个循环,共进行7个循环。考察经过7个循环后的渗透系数(去离子水)。受试组为实施例1-3、对比实施例6-8、对比实施例13-14和对照组。
实验结果如表5所示。
表5
|
渗透系数(×10-9cm/s) |
实施例1 |
0.08 |
实施例2 |
0.07 |
实施例3 |
0.07 |
对比实施例6 |
176.44 |
对比实施例7 |
256.31 |
对比实施例8 |
204.34 |
对比实施例13 |
287.55 |
对比实施例14 |
264.32 |
对照组 |
516.28 |
如表5所示, 实施例1-3的渗透系数经过7次冻融之后,仍维持在同一个数量级,而5个对比实施例的渗透系数提高了接近两个数量级,对照组仅提升了1个数量级。由此可知,5个对比实施例在耐冻融性方面的性能反而是下降的。
实验例4 防侵蚀实验
采用3.1%NaCl、0.43%Na2SO4、0.55%MgCl2混合溶液模拟海水,将28天的实施例1-3、对比实施例6-8、对比实施例13-14和对照组的立方体混凝土放置在模拟海水中30天,各个组的立方体混凝土仅保留一对对立的2面为扩散面,其余面刷环氧树脂以隔绝离子渗入。
30天后各组混凝土中的氯离子浓度如表6所示。
表6
|
氯离子浓度(M/g) |
实施例1 |
0.021 |
实施例2 |
0.021 |
实施例3 |
0.019 |
对比实施例6 |
0.294 |
对比实施例7 |
0.286 |
对比实施例8 |
0.310 |
对比实施例13 |
0.227 |
对比实施例14 |
0.296 |
对照组 |
0.375 |
如表6所示,本发明实施例1-3具有很好的防氯离子侵蚀的效果,而5个对比实施例对于氯离子的防侵蚀性相对于对照组而言提升并不明显。
实验例5 抗振实验
将28天的实施例1-3、对比实施例6-8、对比实施例13-14和对照组的立方体混凝土进行振动处理,振动频率为10Hz,振幅为9mm,振动时间为6小时,考察振动对于渗透系数(去离子水)的影响。
实验结果如表7所示。
表7
|
渗透系数(×10-9cm/s) |
实施例1 |
0.05 |
实施例2 |
0.05 |
实施例3 |
0.05 |
对比实施例6 |
17.82 |
对比实施例7 |
21.33 |
对比实施例8 |
29.45 |
对比实施例13 |
41.22 |
对比实施例14 |
23.45 |
对照组 |
578.05 |
如表7所示,实施例1-3在经过振动处理后,渗透系数基本保持不变,而对比实施例6-8和对比实施例13-14的渗透系数提高了近一个数量级。可知,本发明的技术方案还具有较好的抗振效果。