CN113429148B - 一种混凝土抗裂抗渗外加剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种混凝土抗裂抗渗外加剂及其制备方法，该混凝土抗裂抗渗外加剂其原料组分及其质量百分含量如下：五硼酸铵0.1‑1％，聚合硫酸铝1‑10％，硫酸铵3‑5％，油酸钾1‑5％，余量为水。本发明提供的混凝土抗裂抗渗外加剂掺量低，抗裂抗渗效果佳，对混凝土综合性能没有负面影响，可以明显改善混凝土的使用寿命，掺量达到1～5％时，抗渗等级可以达到P12，寿命可以做到20年不渗漏，可替代现有抗渗抗裂产品。
Description
技术领域
本发明属于为增强其在砂浆、混凝土或人造石中的填充性能而专门采用的无机材料的处理技术领域，涉及一种混凝土抗裂抗渗外加剂及其制备方法。
背景技术
随着社会的发展，人们对生活质量的要求越来越高，必然带动建筑行业飞速发展，混凝土的使用量也随之急剧增加。混凝土是由砂石骨料、水泥、水及其他外加材料混合而形成的非均质脆性材料。硬化成型的混凝土中不可避免地存在着数量众多的微孔隙、气穴和微裂缝，随着时间推移，微孔隙逐渐发展为裂缝。混凝土裂缝产生的原因很多，有变形引起的裂缝：如温度变化、收缩、膨胀、不均匀沉陷等原因引起的裂缝；有外载作用引起的裂缝；有养护环境不当和化学作用引起的裂缝等等。裂缝的存在和发展通常会使内部的钢筋等材料产生腐蚀，降低钢筋混凝土材料的承载能力、耐久性及抗渗能力，影响建筑物的外观和使用寿命，严重者威胁到居民人身安全。在桥梁，码头，公路，地铁等工程中早期需要浇灌大量的水来防止混凝土的开裂，后期由于混凝土不同程度地收缩导致其开裂，随即而来的后果是出现渗水现象，进而引起混凝土内部钢筋受到侵蚀，降低了钢筋使用的耐久性，减少了工程的有效使用期限。因此提高混凝土的抗裂抗渗性能尤为重要。
最初以软性防水防雨为目的使用的抗渗抗裂添加剂如沥青类容易出现离析问题，温度变化会引起离析现象，摊铺机搅料力度过大也会引起离析，人工摊铺过程掌握不好力度同样会产生离析，而离析会影响渗水效果。第二代出现的抗渗抗裂添加剂是在第一代的基础上加入粉煤灰等膨胀剂，其主要目的是补偿水泥收缩，其缺点是粉煤灰烧失量高，含碳量大，对减水剂等有很强的吸附作用，需要调整混凝土配合比，使用起来不方便。本发明的抗渗抗裂添加剂不同于以上两种常用助剂，主要是无机物为主，有机物为辅的专用助剂，其防水机理与当前抗渗抗裂添加剂的防水机理完全不同，使用方便，不需要调整混凝土的配合比，不影响甚至提高混凝土强度，掺量2％时，抗渗等级可以达到P12寿命可以做到20年不渗漏，可替代现有抗渗抗裂产品。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的上述不足，提供一种混凝土抗裂抗渗外加剂及其制备方法。
为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案是：
提供一种混凝土抗裂抗渗外加剂，其原料组分及其质量百分含量如下：五硼酸铵0.1-1％，聚合硫酸铝1-10％，硫酸铵3-5％，油酸钾1-5％，余量为水。
本发明还提供上述混凝土抗裂抗渗外加剂的制备方法，具体步骤如下：
1)按比例称取各原料组分，备用，各原料组分及其质量百分含量如下：五硼酸铵0.1-1％，聚合硫酸铝1-10％，硫酸铵3-5％，油酸钾1-5％，余量为水；
2)将五硼酸铵与水加入反应釜，室温搅拌10-15分钟，再加入聚合硫酸铝搅拌10-25分钟，随后加入硫酸铵，保持温度在30-50℃下搅拌15-30分钟，最后加入油酸钾，搅拌60-85分钟后停止加热，冷却到室温，即得到混凝土抗裂抗渗外加剂。
按上述方案，步骤2)搅拌速率为50-70r/min。
本发明还包括上述混凝土抗裂抗渗外加剂的使用方法：将所述混凝土抗裂抗渗外加剂按胶凝材料质量的1～5％掺入混凝土中，作为抗裂抗渗混凝土浇筑、振捣、养护即得到具有抗裂抗渗性能的混凝土制品，或填充于混凝土裂缝中用于修补裂缝。
本发明混凝土抗裂抗渗外加剂制备过程中，各组分只是物理混合，其中五硼酸铵能够同水泥中的硅和钙反应形成细小网状填充物，填充混凝土内部空间，避免混凝土中空隙的产生。聚合硫酸铝能够避免混凝土各个时期收缩产生开裂，大大增加了混凝土的密实性和耐磨性。油酸钾可以引入均匀的微小稳定气泡，以增加弹性且可以避免微生物寄生在混凝土表面，从而避免钢筋和混凝土受到侵蚀。该混凝土抗裂抗渗外加剂使用方便，不需要调整混凝土的配合比，不影响甚至提高混凝土强度。
本发明的有益效果在于：1、本发明提供的混凝土抗裂抗渗外加剂掺量低，抗裂抗渗效果佳，对混凝土综合性能没有负面影响，可以明显改善混凝土的使用寿命，掺量达到1～5％时，抗渗等级可以达到P12，寿命可以做到20年不渗漏，可替代现有抗渗抗裂产品；2、本发明提供的制备方法操作简单，生产成本便宜，对环境污染少，能够持续生产，生产效率和合格率高，适合规模化生产。
具体实施方式
为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合实施例对本发明作进一步详细描述。
本发明实施例所用原料五硼酸铵、聚合硫酸铝、硫酸铵、油酸钾均为工业纯。
实施例1
一种混凝土抗裂抗渗外加剂，其制备方法如下：
1)按以下比例称取各原料组分：五硼酸铵0.9％，聚合硫酸铝6％，硫酸铵3％，油酸钾3％，水87.1％；
2)将五硼酸铵与水加入反应釜，室温搅拌10分钟(整个过程中搅拌速度均为60r/min)，再加入聚合硫酸铝搅拌10分钟，随后加入硫酸铵，保持温度在40℃下搅拌15分钟，最后加入油酸钾，搅拌85分钟后停止加热，冷却到室温，即得到混凝土抗裂抗渗外加剂。
实施例2
一种混凝土抗裂抗渗外加剂，其制备方法如下：
1)按以下比例称取各原料组分：五硼酸铵0.7％，聚合硫酸铝8.8％，硫酸铵3.8％，油酸钾3％，水83.7％；
2)将五硼酸铵与水加入反应釜，室温搅拌15分钟，再加入聚合硫酸铝并搅拌25分钟，随后加入硫酸铵，保持温度45℃下搅拌15分钟，最后加入油酸钾，搅拌65分钟后停止加热，冷却到室温，即得到混凝土抗裂抗渗外加剂。
实施例3
一种混凝土抗裂抗渗外加剂，制备方法如下：
1)按以下比例称取各原料组分：五硼酸铵0.6％，聚合硫酸铝3％，硫酸铵5％，油酸钾5％，水86.4％；
2)将五硼酸铵与水加入反应釜，室温搅拌15分钟，再加入聚合硫酸铝并搅拌15分钟，随后加入硫酸铵，保持温度在30℃下搅拌20分钟，最后加入油酸钾，搅拌70分钟后停止加热，冷却到室温，即得到混凝土抗裂抗渗外加剂。
实施例4
一种混凝土抗裂抗渗外加剂，其制备方法如下：
1)按以下比例称取各原料组分：五硼酸铵0.5％，聚合硫酸铝8.9％，硫酸铵3.9％，油酸钾2.8％，水83.9％；
2)将五硼酸铵与水加入反应釜，室温搅拌10分钟，再加入聚合硫酸铝并搅拌15分钟，随后加入硫酸铵，保持温度45℃下搅拌20分钟，最后加入油酸钾，搅拌75分钟后停止加热，冷却到室温，即得到混凝土抗裂抗渗外加剂。
实施例5
一种混凝土抗裂抗渗外加剂，其制备方法如下：
1)按以下比例称取各原料组分：五硼酸铵0.4％，聚合硫酸铝8.9％，硫酸铵4.1％，油酸钾3.1％，水83.5％；
2)将五硼酸铵与水加入反应釜，室温搅拌12分钟，再加入聚合硫酸铝并搅拌17分钟，随后加入硫酸铵，保持温度45℃下搅拌30分钟，最后加入油酸钾，搅拌60分钟后停止加热，冷却到室温，即得到混凝土抗裂抗渗外加剂。
实施例6
一种混凝土抗裂抗渗外加剂，其制备方法如下：
1)按以下比例称取各原料组分：五硼酸铵0.3％，聚合硫酸铝9％，硫酸铵4％，油酸钾3％，水83.7％；
2)将五硼酸铵与水加入反应釜，室温搅拌15分钟，再加入聚合硫酸铝并搅拌20分钟，随后加入硫酸铵，保持温度45℃下搅拌25分钟，最后加入油酸钾，搅拌60分钟后停止加热，冷却到室温，即得到混凝土抗裂抗渗外加剂。
按照GB 8076-2008、GB/T 8077-2012、JC 474-2008、GB/T 50080-2016、GB/T50081-2019、DL/T 5150-2017、GB/T50082-2009、SL 352-2006标准测试实施例1-6制备的混凝土抗裂抗渗外加剂的性能。
一、混凝土抗裂性能实验
所采用的混凝土各组分质量比水：42.5R水泥：砂(FM＝3.19-2.11)：石子(5-20mm)＝0.41：1：1.03：3.16，实施例1-6制备的混凝土抗裂抗渗外加剂按胶凝材料质量的2％掺入混凝土中，并以未加入高效混凝土抗裂抗渗剂的混凝土作为基准样，所得混凝土样品收缩性能测试结果见表1。
表1混凝土收缩性能试验
混凝土力学性能变形性能测试结果见表2。
表2混凝土28天力学性能及变形性能实验结果
表1说明，掺入混凝土抗裂抗渗剂后，混凝土的收缩比基准样明显减少，早期更为明显。这是因为加入混凝土抗裂抗渗剂后，混凝土密实性能明显提高，有效减少造成收缩毛细孔的总量。
表2说明，加入混凝土抗裂抗渗剂后，混凝土的力学性能和变形性能有明显改善，与基准样比较，各实施例的抗压强度增长率为14-19％，抗拉强度增长率为19-24％，极限拉伸增长率为19-27％，弹性模量降低率为3-5％。说明加入混凝土抗裂抗渗剂之后，混凝土明显收缩，并且能够有效提高混凝土抗裂能力。
二、混凝土抗渗性能实验
混凝土的抗渗性能主要是通过测试抗渗标号及通电量来表征，具体测试结果见表3。
表3混凝土28d的抗渗标号及通电量实验结果
| 样品 | 抗渗标号 | 渗水高度(cm) | 通电量(库伦) | 通电量(％) |
| 基准样 | P8 | 透水 | 1158 | 100 |
| 实施例1 | P12 | 5.0 | 702 | 60.6 |
| 实施例2 | P12 | 4.7 | 678 | 58.5 |
| 实施例3 | P12 | 4.4 | 634 | 54.7 |
| 实施例4 | P12 | 4.1 | 603 | 53.8 |
| 实施例5 | P12 | 3.8 | 573 | 49.5 |
| 实施例6 | P12 | 3.6 | 532 | 45.9 |
表3结果表明，本发明的抗裂抗渗剂使得凝胶密度增大，孔隙率降低，还可以堵塞已有的细缝和毛细孔，从而有效改善混凝土的抗渗性能。
以上测试结果表明，本发明实施例制备的混凝土抗裂抗渗剂可以有效提高混凝土的抗裂及抗渗性能。
Claims (4)
1.一种混凝土抗裂抗渗外加剂，其特征在于，其原料组分及其质量百分含量如下：五硼酸铵0.1-1％，聚合硫酸铝1-10％，硫酸铵3-5％，油酸钾1-5％，余量为水。
2.一种权利要求1所述的混凝土抗裂抗渗外加剂的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：
1)按比例称取各原料组分，备用，各原料组分及其质量百分含量如下：五硼酸铵0.1-1％，聚合硫酸铝1-10％，硫酸铵3-5％，油酸钾1-5％，余量为水；
2)将五硼酸铵与水加入反应釜，室温搅拌10-15分钟，再加入聚合硫酸铝搅拌10-25分钟，随后加入硫酸铵，保持温度在30-50℃下搅拌15-30分钟，最后加入油酸钾，搅拌60-85分钟后停止加热，冷却到室温，即得到混凝土抗裂抗渗外加剂。
3.根据权利要求2所述的混凝土抗裂抗渗外加剂的制备方法，其特征在于，步骤2)搅拌速率为50-70r/min。
4.一种权利要求1所述的混凝土抗裂抗渗外加剂的使用方法，其特征在于：将所述混凝土抗裂抗渗外加剂按胶凝材料质量的1～5％掺入混凝土中，作为抗裂抗渗混凝土浇筑、振捣、养护即得到具有抗裂抗渗性能的混凝土制品，或填充于混凝土裂缝中用于修补裂缝。
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