一种混凝土抗渗耐磨剂的制备及应用
阅读说明:本技术 一种混凝土抗渗耐磨剂的制备及应用 (Preparation and application of concrete anti-permeability wear-resistant agent ) 是由 姚铮 姚远 柴坚峰 李茵茵 于 2021-08-20 设计创作,主要内容包括:本发明涉及混凝土技术领域,尤其涉及一种混凝土抗渗耐磨剂的制备及应用,按质量份计由以下原料组成:偶联剂32-36份、增强型抗渗剂25-38份、耐磨剂26-40份、2-羟基-4-丙烯酯基二苯甲酮16-23份以及水60-70份;且其制备方法包括以下步骤:S1、按量称取原料,备用;S2、将沸石粉、聚乙二醇、硬脂酸钠、偶联剂依次加入搅拌机中,以800-900rpm的转速搅拌10-12分钟,使各物料混合均匀,得混合料。本发明不仅能够提高该抗渗耐磨剂的抗渗防水效果,而且还能提高对紫外线的抗老化效果。(The invention relates to the technical field of concrete, in particular to a preparation method and application of a concrete anti-permeability wear-resistant agent, wherein the concrete anti-permeability wear-resistant agent comprises the following raw materials in parts by mass: 32-36 parts of coupling agent, 25-38 parts of enhanced anti-permeability agent, 26-40 parts of wear-resistant agent, 16-23 parts of 2-hydroxy-4-propylene-based benzophenone and 60-70 parts of water; and the preparation method comprises the following steps: s1, weighing the raw materials according to the weight for later use; s2, sequentially adding the zeolite powder, the polyethylene glycol, the sodium stearate and the coupling agent into the stirrer, and stirring at the rotation speed of 800-900rpm for 10-12 minutes to uniformly mix the materials to obtain a mixture. The invention can not only improve the anti-permeability and waterproof effects of the anti-permeability and wear-resistant agent, but also improve the anti-aging effect on ultraviolet rays.)
技术领域
本发明涉及混凝土技术领域,尤其涉及一种混凝土抗渗耐磨剂的制备及应用。
背景技术
混凝土主要是用水泥作胶凝材料,砂、石作集料,再与水(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。
为了提高混凝土的优良性能,通常会添加一些外加剂来改善其抗渗性、耐冻性、耐磨性以及耐火性等性能,其中,抗渗性能的好与坏,决定了混凝土的防水能力,而耐磨性能优良则可以减缓表面的耐磨消耗程度,故设计了一种混凝土抗渗耐磨剂应用于此方面。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点,而提出的一种混凝土抗渗耐磨剂的制备及应用。
一种混凝土抗渗耐磨剂,按质量份计由以下原料组成:沸石粉12-24份、聚乙二醇20-30份、硬脂酸钠15-30份、偶联剂32-36份、增强型抗渗剂25-38份、耐磨剂26-40份、2-羟基-4-丙烯酯基二苯甲酮16-23份以及水60-70份。
优选的,所述偶联剂为硅烷偶联剂KH550、KH560和KH570中的任意一种。
优选的,所述增强型抗渗剂由DNF-C减水剂为基料,丙烯酸六氟丁酯为辅料经搅拌混匀后制得。
优选的,所述DNF-C减水剂和丙烯酸六氟丁酯的质量比为5:3。
优选的,所述耐磨剂由矿粉、钢渣和硅灰混合,并添加环氧树脂后经搅拌混匀制得。
优选的,所述矿粉、钢渣和硅灰的质量比为1:1:1,且环氧树脂的用量为矿粉、钢渣和硅灰总量的3%-5%。
一种混凝土抗渗耐磨剂的制备,包括以下步骤:
S1、按量称取原料,备用;
S2、将沸石粉、聚乙二醇、硬脂酸钠、偶联剂依次加入搅拌机中,以800-900rpm的转速搅拌10-12分钟,使各物料混合均匀,得混合料;
S3、再向S2中的混合料中倒入水,以920-1000rpm的转速搅拌3-5分钟,得混合浆料;
S4、将增强型抗渗剂、耐磨剂以及2-羟基-4-丙烯酯基二苯甲酮依次投入S3中的混合浆料中,继续以960-1200rpm的转速搅拌15-20分钟,得混凝土用的抗渗耐磨剂。
一种混凝土抗渗耐磨剂的应用,所述抗渗耐磨剂应用于混凝土施工工程。
相比于现有技术,本发明的有益效果是:
1、在本发明中,添加由DNF-C减水剂为基料,丙烯酸六氟丁酯为辅料制备所得的增强型抗渗剂,其中,利用丙烯酸六氟丁酯中氟原子的强极性,使其在与其他元素接触联合时夺取其电子,成为最外层8电子的稳固布局,使得其他基团难以与其发生范德华力作用,致使其表面能降低,配合DNF-C减水剂可使该抗渗耐磨剂的抗渗性能得到进一步的提高。
2、在本发明中,添加2-羟基-4-丙烯酯基二苯甲酮作为原料使用,可以对紫外线产生吸收作用,从而使得该抗渗耐磨剂的抗老化性能也得以提升,另外,丙烯酸六氟丁酯的负电性强,也能对紫外线起到一定的吸收作用。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步解说。
一种混凝土抗渗耐磨剂,按质量份计由以下原料组成:沸石粉12-24份、聚乙二醇20-30份、硬脂酸钠15-30份、偶联剂32-36份、增强型抗渗剂25-38份、耐磨剂26-40份、2-羟基-4-丙烯酯基二苯甲酮16-23份以及水60-70份。
其中,偶联剂为硅烷偶联剂KH550、KH560和KH570中的任意一种,优选KH560;
增强型抗渗剂由DNF-C减水剂为基料,丙烯酸六氟丁酯为辅料经搅拌混匀后制得,DNF-C减水剂和丙烯酸六氟丁酯的质量比为5:3;耐磨剂由矿粉、钢渣和硅灰按1:1:1的质量比混合后,再添加环氧树脂后经搅拌混匀制得,且环氧树脂的用量为矿粉、钢渣和硅灰总量的3%-5%。
2-羟基-4-丙烯酯基二苯甲酮的合成方法为:
在圆底烧瓶中加入5.36g(0.025mol)2,4-二羟基二苯甲酮,用20mL的四氢呋喃溶解,并加入35mL(0.025mol)的三乙胺,在冰浴的条件(冰浴温度0℃)下用恒压滴液漏斗缓慢的滴加362g(0.4mol)和10mL四氢呋喃的混合溶液,在冰浴中反应5h,反应结束后用饱和的碳酸氢钠溶液充分洗涤,分层,取上层溶液蒸干,将产物在无水乙醇溶液中重结晶,得到淡黄色晶体,真空干燥,即为2-羟基-4-丙烯酯基二苯甲酮。
此外,抗渗耐磨剂应用于混凝土施工工程;
一种混凝土抗渗耐磨剂的制备,包括以下步骤:
S1、按量称取原料,备用;
S2、将沸石粉、聚乙二醇、硬脂酸钠、偶联剂依次加入搅拌机中,以800-900rpm的转速搅拌10-12分钟,使各物料混合均匀,得混合料;
S3、再向S2中的混合料中倒入水,以920-1000rpm的转速搅拌3-5分钟,得混合浆料;
S4、将增强型抗渗剂、耐磨剂以及2-羟基-4-丙烯酯基二苯甲酮依次投入S3中的混合浆料中,继续以960-1200rpm的转速搅拌15-20分钟,得混凝土用的抗渗耐磨剂。
其中,此抗渗耐磨剂应用于混凝土施工工程。
实施例1:
一种混凝土抗渗耐磨剂,按质量份计由以下原料组成:沸石粉12份、聚乙二醇20份、硬脂酸钠15份、硅烷偶联剂KH560 32份、增强型抗渗剂25份、耐磨剂26份、2-羟基-4-丙烯酯基二苯甲酮16份以及水60份。
实施例2:
一种混凝土抗渗耐磨剂,按质量份计由以下原料组成:沸石粉18份、聚乙二醇25份、硬脂酸钠23份、偶联剂34份、增强型抗渗剂32份、耐磨剂33份、2-羟基-4-丙烯酯基二苯甲酮20份以及水65份。
实施例3:
一种混凝土抗渗耐磨剂,按质量份计由以下原料组成:沸石粉24份、聚乙二醇30份、硬脂酸钠30份、偶联剂36份、增强型抗渗剂38份、耐磨剂40份、2-羟基-4-丙烯酯基二苯甲酮23份以及水70份。
上述实施例1-3中,增强型抗渗剂由DNF-C减水剂为基料,丙烯酸六氟丁酯为辅料经搅拌混匀后制得,DNF-C减水剂和丙烯酸六氟丁酯的质量比为5:3;耐磨剂由矿粉、钢渣和硅灰按1:1:1的质量比混合后,再添加环氧树脂后经搅拌混匀制得,且环氧树脂的用量为矿粉、钢渣和硅灰总量的3%-5%;
且均通过下述过程进行制备:
S1、按量称取原料,备用;
S2、将沸石粉、聚乙二醇、硬脂酸钠、偶联剂依次加入搅拌机中,以800rpm的转速搅拌10分钟,使各物料混合均匀,得混合料;
S3、再向S2中的混合料中倒入水,以920rpm的转速搅拌3分钟,得混合浆料;
S4、将增强型抗渗剂、耐磨剂以及2-羟基-4-丙烯酯基二苯甲酮依次投入S3中的混合浆料中,继续以1000rpm的转速搅拌15分钟,得混凝土用的抗渗耐磨剂。
试验一:对抗渗性能的测定
对比例1:
一种混凝土抗渗耐磨剂,按质量份计由以下原料组成:沸石粉12份、聚乙二醇20份、硬脂酸钠15份、硅烷偶联剂KH560 32份、DNF-C减水剂25份、耐磨剂26份、2-羟基-4-丙烯酯基二苯甲酮16份以及水60份。
对比例2:
一种混凝土抗渗耐磨剂,按质量份计由以下原料组成:沸石粉18份、聚乙二醇25份、硬脂酸钠23份、偶联剂34份、DNF-C减水剂32份、耐磨剂33份、2-羟基-4-丙烯酯基二苯甲酮20份以及水65份。
对比例3:
一种混凝土抗渗耐磨剂,按质量份计由以下原料组成:沸石粉24份、聚乙二醇30份、硬脂酸钠30份、偶联剂36份、DNF-C减水剂38份、耐磨剂40份、2-羟基-4-丙烯酯基二苯甲酮23份以及水70份。
上述对比例1-3中,耐磨剂由矿粉、钢渣和硅灰按1:1:1的质量比混合后,再添加环氧树脂后经搅拌混匀制得,且环氧树脂的用量为矿粉、钢渣和硅灰总量的3%-5%;
且均通过下述过程进行制备:
S1、按量称取原料,备用;
S2、将沸石粉、聚乙二醇、硬脂酸钠、偶联剂依次加入搅拌机中,以800rpm的转速搅拌10分钟,使各物料混合均匀,得混合料;
S3、再向S2中的混合料中倒入水,以920rpm的转速搅拌3分钟,得混合浆料;
S4、将DNF-C减水剂、耐磨剂以及2-羟基-4-丙烯酯基二苯甲酮依次投入S3中的混合浆料中,继续以1000rpm的转速搅拌15分钟,得混凝土用的抗渗耐磨剂。
参照例1:
一种混凝土抗渗耐磨剂,按质量份计由以下原料组成:沸石粉12份、聚乙二醇20份、硬脂酸钠15份、硅烷偶联剂KH560 32份、耐磨剂26份、2-羟基-4-丙烯酯基二苯甲酮16份以及水60份。
参照例2:
一种混凝土抗渗耐磨剂,按质量份计由以下原料组成:沸石粉18份、聚乙二醇25份、硬脂酸钠23份、偶联剂34份、耐磨剂33份、2-羟基-4-丙烯酯基二苯甲酮20份以及水65份。
参照例3:
一种混凝土抗渗耐磨剂,按质量份计由以下原料组成:沸石粉24份、聚乙二醇30份、硬脂酸钠30份、偶联剂36份、耐磨剂40份、2-羟基-4-丙烯酯基二苯甲酮23份以及水70份。
上述参照例1-3中,耐磨剂由矿粉、钢渣和硅灰按1:1:1的质量比混合后,再添加环氧树脂后经搅拌混匀制得,且环氧树脂的用量为矿粉、钢渣和硅灰总量的3%-5%;
且均通过下述过程进行制备:
S1、按量称取原料,备用;
S2、将沸石粉、聚乙二醇、硬脂酸钠、偶联剂依次加入搅拌机中,以800rpm的转速搅拌10分钟,使各物料混合均匀,得混合料;
S3、再向S2中的混合料中倒入水,以920rpm的转速搅拌3分钟,得混合浆料;
S4、将耐磨剂以及2-羟基-4-丙烯酯基二苯甲酮依次投入S3中的混合浆料中,继续以1000rpm的转速搅拌15分钟,得混凝土用的抗渗耐磨剂。
对上述实施例1-3、对比例1-3以及参照例1-3中所制备而得的助剂进行抗渗性能的检测,具体过程如下:
①分别以上述制得的助剂作为混凝土的原料之一,其余配方一致,制备混凝土(规格为顶面直径175mm,底面直径185mm,高度150mm的圆台体或直径与高度均为150mm的圆柱体试件,此试验中以圆台体为例),混凝土成型后,养护28天;
②养护结束,取出混凝土,擦干表面,用钢丝刷刷净两端面,待避免干燥后,在其侧面滚涂一层熔化的密封材料(黄油掺滑石粉)装入抗渗仪上进行试验;
其中,如果水从混凝土周边渗出,说明密封不好,要重新密封。
试验时,水压从0.2MPa开始,每隔8小时增加水压0.1MPa,并随时注意观察混凝土端面情况,至混凝土表面发现有渗水现象时,记下此时的水压力H,即可停止试验,并根据计算出抗渗等级S=10H-1,试验结果如下表所示:
由上表试验结果可知,
实施例1-3中,增强型抗渗剂包括DNF-C减水剂和丙烯酸六氟丁酯,对比例1-3中,抗渗剂仅为DNF-C减水剂,参照例1-3中则不添加任何抗渗剂,经试验对比过后,可以发现,实施例1-3中抗渗耐磨剂的抗渗能力最佳,其次是对比例1-3中的抗渗耐磨剂,抗渗能力最差的是参照例1-3中的抗渗耐磨剂;
由此可见,添加DNF-C减水剂可以起到抗渗的效果,而配合丙烯酸六氟丁酯使用,则可以进一步的提高其抗渗效果。
试验二:对抗紫外老化性能的测定
对比例4:
一种混凝土抗渗耐磨剂,按质量份计由以下原料组成:沸石粉12份、聚乙二醇20份、硬脂酸钠15份、硅烷偶联剂KH560 32份、增强型抗渗剂25份、耐磨剂26份以及水60份。
对比例5:
一种混凝土抗渗耐磨剂,按质量份计由以下原料组成:沸石粉18份、聚乙二醇25份、硬脂酸钠23份、偶联剂34份、增强型抗渗剂32份、耐磨剂33份以及水65份。
对比例6:
一种混凝土抗渗耐磨剂,按质量份计由以下原料组成:沸石粉24份、聚乙二醇30份、硬脂酸钠30份、偶联剂36份、增强型抗渗剂38份、耐磨剂40份以及水70份。
上述对比例4-6中,增强型抗渗剂由DNF-C减水剂为基料,丙烯酸六氟丁酯为辅料经搅拌混匀后制得,DNF-C减水剂和丙烯酸六氟丁酯的质量比为5:3;耐磨剂由矿粉、钢渣和硅灰按1:1:1的质量比混合后,再添加环氧树脂后经搅拌混匀制得,且环氧树脂的用量为矿粉、钢渣和硅灰总量的3%;
且均通过下述过程进行制备:
S1、按量称取原料,备用;
S2、将沸石粉、聚乙二醇、硬脂酸钠、偶联剂依次加入搅拌机中,以800rpm的转速搅拌10分钟,使各物料混合均匀,得混合料;
S3、再向S2中的混合料中倒入水,以920rpm的转速搅拌3分钟,得混合浆料;
S4、将增强型抗渗剂和耐磨剂依次投入S3中的混合浆料中,继续以1000rpm的转速搅拌15分钟,得混凝土用的抗渗耐磨剂。
对上述实施例1-3和对比例4-6中所制备而得的助剂进行抗紫外老化能的检测,具体过程如下:
①分别以上述制得的助剂作为混凝土的原料之一,其余配方一致,制备混凝土(规格为顶面直径175mm,底面直径185mm,高度150mm的圆台体或直径与高度均为150mm的圆柱体试件,此试验中以圆柱体试件为例),混凝土成型后,养护28天;
②养护结束,取出混凝土,擦干表面,将其置于紫外老化箱中进行试验。
紫外老化箱采用8只额定功率为60W的紫外荧光灯作为发光源,照射1000小时,观察混凝土表面的情况并记录于下表:
由上表试验结果可知,实施例1-3中含有2-羟基-4-丙烯酯基二苯甲酮,而对比例4-6中并不含有2-羟基-4-丙烯酯基二苯甲酮,且混凝土在制备过程中添加实施例1-3中所制得的助剂时,可以有效地提高混凝土的抗紫外老化能力,由此可见,添加2-羟基-4-丙烯酯基二苯甲酮可以起到良好的抗紫外老化作用。
试验三:对丙烯酸六氟丁酯的抗紫外效果的测定
下述对比例7-9中,均不添加2-羟基-4-丙烯酯基二苯甲酮;
对比例7:
一种混凝土抗渗耐磨剂,按质量份计由以下原料组成:沸石粉12份、聚乙二醇20份、硬脂酸钠15份、硅烷偶联剂KH560 32份、DNF-C减水剂25份、耐磨剂26份以及水60份。
对比例8:
一种混凝土抗渗耐磨剂,按质量份计由以下原料组成:沸石粉18份、聚乙二醇25份、硬脂酸钠23份、偶联剂34份、DNF-C减水剂32份、耐磨剂33份以及水65份。
对比例9:
一种混凝土抗渗耐磨剂,按质量份计由以下原料组成:沸石粉24份、聚乙二醇30份、硬脂酸钠30份、偶联剂36份、DNF-C减水剂38份、耐磨剂40份以及水70份。
上述对比例7-9中,耐磨剂由矿粉、钢渣和硅灰按1:1:1的质量比混合后,再添加环氧树脂后经搅拌混匀制得,且环氧树脂的用量为矿粉、钢渣和硅灰总量的3%;
且均通过下述过程进行制备:
S1、按量称取原料,备用;
S2、将沸石粉、聚乙二醇、硬脂酸钠、偶联剂依次加入搅拌机中,以800rpm的转速搅拌10分钟,使各物料混合均匀,得混合料;
S3、再向S2中的混合料中倒入水,以920rpm的转速搅拌3分钟,得混合浆料;
S4、将DNF-C减水剂和耐磨剂依次投入S3中的混合浆料中,继续以1000rpm的转速搅拌15分钟,得混凝土用的抗渗耐磨剂。
对上述实施例1-3和对比例7-9中所制备而得的助剂进行抗紫外老化能的检测,具体过程与试验二相同,观察混凝土表面的情况并记录于下表:
由上表试验结果可知,实施例1-3中含有2-羟基-4-丙烯酯基二苯甲酮,而对比例7-9中并不含有2-羟基-4-丙烯酯基二苯甲酮,且不添加丙烯酸六氟丁酯,混凝土在制备过程中添加实施例1-3中所制得的助剂时,可以有效地改善混凝土的抗紫外老化能力,但相较于试验二的结论,本试验中的抗紫外老化能力相对较弱,由此可见,添加丙烯酸六氟丁酯也可以起到良好的抗紫外老化作用。
试验四:对耐磨性能的测定
对比例10:
一种混凝土抗渗耐磨剂,按质量份计由以下原料组成:沸石粉12份、聚乙二醇20份、硬脂酸钠15份、硅烷偶联剂KH560 32份、增强型抗渗剂25份、2-羟基-4-丙烯酯基二苯甲酮16份以及水60份。
对比例11:
一种混凝土抗渗耐磨剂,按质量份计由以下原料组成:沸石粉18份、聚乙二醇25份、硬脂酸钠23份、偶联剂34份、增强型抗渗剂32份、2-羟基-4-丙烯酯基二苯甲酮20份以及水65份。
对比例12:
一种混凝土抗渗耐磨剂,按质量份计由以下原料组成:沸石粉24份、聚乙二醇30份、硬脂酸钠30份、偶联剂36份、增强型抗渗剂38份、2-羟基-4-丙烯酯基二苯甲酮23份以及水70份。
对比例10-12中,增强型抗渗剂由DNF-C减水剂为基料,丙烯酸六氟丁酯为辅料经搅拌混匀后制得,DNF-C减水剂和丙烯酸六氟丁酯的质量比为5:3。
且均通过下述过程进行制备:
S1、按量称取原料,备用;
S2、将沸石粉、聚乙二醇、硬脂酸钠、偶联剂依次加入搅拌机中,以800rpm的转速搅拌10分钟,使各物料混合均匀,得混合料;
S3、再向S2中的混合料中倒入水,以920rpm的转速搅拌3分钟,得混合浆料;
S4、将增强型抗渗剂以及2-羟基-4-丙烯酯基二苯甲酮依次投入S3中的混合浆料中,继续以1000rpm的转速搅拌15分钟,得混凝土用的抗渗剂。
分别以上述实施例1-3以及对比例10-12中制得的助剂作为混凝土的原料之一,其余配方一致,制备混凝土(规格为顶面直径175mm,底面直径185mm,高度150mm的圆台体或直径与高度均为150mm的圆柱体试件,此试验中以圆柱体试件为例),混凝土成型后,养护28天,然后再依据GB/T 16925-1997《混凝土及其制品耐磨性试验方法》进行抗磨性能的测定,具体的试验结果记录于下表:
由上表试验结果可知,实施例1-3中添加了耐磨剂,而对比例10-12中并未添加耐磨剂,从而可以发现,在试验过程中,对比例10-12中的试件的磨损程度更大,由此可见,添加耐磨剂可以改善该助剂的耐磨性能。
以上所述,仅为本发明较佳的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变,都应涵盖在本发明的保护范围之内。
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