一种高效混凝土抗裂抗渗剂及其制备方法
阅读说明：本技术 一种高效混凝土抗裂抗渗剂及其制备方法 (Efficient concrete anti-cracking and anti-permeability agent and preparation method thereof ) 是由 黄齐茂 龚慧敏 左芬 于 2021-06-30 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种高效混凝土抗裂抗渗剂及其制备方法,所述高效混凝土抗裂抗渗剂其原料组分及质量百分含量如下：四硼酸铵0.1～1％,铵明矾1～10％,麦饭石粉2～10％,硬脂酸1～5％,余量为水。本发明提供的高效混凝土抗裂抗渗剂使用方便,只需提前做好试配后随混凝土一并浇筑、振捣、养护即可,相比起工艺复杂的传统防水做法,质量可控性极强,不影响甚至能提高混凝土强度,并且用量少,掺量2％(按胶凝材料质量百分比计)的情况下抗渗等级即可达到P12。(The invention relates to a high-efficiency concrete anti-cracking and anti-permeability agent and a preparation method thereof, wherein the high-efficiency concrete anti-cracking and anti-permeability agent comprises the following raw material components in percentage by mass: 0.1-1% of ammonium tetraborate, 1-10% of ammonium alum, 2-10% of medical stone powder, 1-5% of stearic acid and the balance of water. The efficient concrete anti-cracking anti-permeability agent provided by the invention is convenient to use, and only needs to be prepared in advance and then poured, vibrated and maintained together with concrete, compared with the traditional waterproof method with a complex process, the efficient concrete anti-cracking anti-permeability agent has extremely strong quality controllability, can not influence or even improve the strength of the concrete, is low in dosage, and can reach the P12 anti-permeability grade under the condition that the dosage is 2% (by mass percentage of a cementing material).)
技术领域
本发明属于使用无机材料作为有效成分的混凝土
技术领域
，涉及一种高效混凝土抗裂抗渗剂及其制备方法。背景技术
近年来，随着基础设施建设的蓬勃发展，全世界范围内各个领域的建筑工程都对混凝土提出了更高的效能要求。现实生活中随着时间推移，各类建筑物都出现了不同程度的劣化和退化现象，其中渗漏水、开裂等损坏现象严重影响工程质量，是混凝土领域亟待解决的重要问题。
目前，行业内主要使用沥青等软性防水及加入膨胀剂或聚丙烯纤维等刚性防水方法。其中沥青的材料软性防水大多数是用碎石形成骨架，用沥青砂胶填充骨架中的孔隙，与骨架胶合后共同形成沥青胶浆，提高了沥青混凝土的强度和稳定性。矿粉在沥青混合料中起到填充作用，目的是减小沥青混凝土的空隙，有时称作填料，该方法施工效果快，效果也比较好，但在耐腐蚀，防渗方面效果差，基本5-7年易漏。
刚性防水方法将膨胀剂掺加到混凝土中，形成膨胀性结晶水化物，使混凝土早期产生适度膨胀，在钢筋和邻位的约束下，产生的膨胀能转为预压能力，这一预压能力可以大致抵消干缩时产生的反应能力，而且在混凝土中后期仍保持微弱的膨胀势头，以补偿其冷缩，同时结晶化合物不断填充混凝土内部间隙，改善了混凝土的空隙结构，提高了密实度，以达到抗裂防渗的目的。但是其使用起来不方便，需要调整混凝土配合比，当混凝土和膨胀剂的膨胀系数不一致的时候，达不到预期的补偿收缩效果。而聚丙烯纤维是以单位体积内较大数量均匀分布于混凝土内部，在混凝土内部构成一种均匀的三维随机网络体系，起到支持集料的作用，有效防止和抑制混凝土的离析倾向，减少混凝土表面的泌水，提高混凝土的抗拉强度，从而大大减少和抑止混凝土塑性裂缝的产生。但其没有膨胀功能，不能持续反应，只能限制裂缝进一步扩大，而不能防止新裂缝产生。
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，提供一种高效混凝土抗裂抗渗剂及其制备方法，该抗裂抗渗剂为新一代的混凝土抗裂抗渗剂，其防水机理与当前软性防水或刚性防水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，可完全替代膨胀剂及聚丙烯纤维，工程质量好，造价低。
为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案是：
提供一种高效混凝土抗裂抗渗剂，其原料组分及质量百分含量如下：四硼酸铵0.1～1％，铵明矾1～10％，麦饭石粉2～10％，硬脂酸1～5％，余量为水。
按上述方案，所述四硼酸铵、铵明矾、麦饭石粉均为纳米级粉体材料。
本发明抗裂抗渗剂体系中四硼酸铵同水泥中的硅和钙反应形成细小网状填充物，填充混凝的各个角落，避免混凝土中气泡的产生；铵明矾可降低早期最大水化热峰值，缓解混凝土结构内外温度差，抗渗同时起到耐腐蚀作用；麦饭石具有双重作用：一方面因为它以硅酸盐为主，具有很好的吸附性能，另一方面由于麦饭石多含高岭石等黏土矿物，具有多孔性海绵状特殊结构，有强烈的静电引力从而增加混凝土的密实性和抗裂性；硬脂酸能够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。本发明各无机物组分四硼酸铵、铵明矾、麦饭石粉通过物理混合形成无机均相体系，构架均相骨架体系，控制胶体材料均匀固化，这是一种全新的混凝土抗渗抗裂方式。
本发明还包括上述高效混凝土抗裂抗渗剂的制备方法，具体步骤如下：先将水加入反应釜内，升温至60～75℃，再依次加入四硼酸铵、铵明矾、麦饭石粉和硬脂酸，每种组分加入后搅拌15～30min再加入下一种组分，所有组分加完后继续搅拌15～30min得到高效混凝土抗裂抗渗剂。
按上述方案，所述搅拌速率为50～65r/min。
本发明还包括上述高效混凝土抗裂抗渗剂的使用方法：将所述高效混凝土抗裂抗渗剂按胶凝材料质量的2～8％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。
本发明的有益效果在于：本发明提供的高效混凝土抗裂抗渗剂使用方便，只需提前做好试配后随混凝土一并浇筑、振捣、养护即可，相比起工艺复杂的传统防水做法，质量可控性极强，不影响甚至能提高混凝土强度，并且用量少，掺量2％(按胶凝材料质量百分比计)的情况下抗渗等级即可达到P12。
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。
本发明实施例所用四硼酸铵、铵明矾、麦饭石粉均为纳米级粉体材料。
实施例1
一种高效混凝土抗裂抗渗剂，各原料组分及配方如下：
其制备方法步骤如下：先将水加入反应釜内，升温至60～75℃之间，再依次加入四硼酸铵、铵明矾、麦饭石粉和硬脂酸，每种组分加入后搅拌15～30min再加入下一种组分，所有组分加完后继续搅拌15～30min得到高效混凝土抗裂抗渗剂，该过程的搅拌速度均为50～65r/min之间，温度均为60～75℃之间。
实施例2
一种高效混凝土抗裂抗渗剂，各原料组分及配方如下：
其制备方法步骤如下：先将水加入反应釜内，升温至60～75℃之间，再依次加入四硼酸铵、铵明矾、麦饭石粉和硬脂酸，每种组分加入后搅拌15～30min再加入下一种组分，所有组分加完后继续搅拌15～30min得到高效混凝土抗裂抗渗剂，该过程的搅拌速度均为50～65r/min之间，温度均为60～75℃之间。
实施例3
一种高效混凝土抗裂抗渗剂，各原料组分及配方如下：
其制备方法步骤如下：先将水加入反应釜内，升温至60～75℃之间，再依次加入四硼酸铵、铵明矾、麦饭石粉和硬脂酸，每种组分加入后搅拌15～30min再加入下一种组分，所有组分加完后继续搅拌15～30min得到高效混凝土抗裂抗渗剂，该过程的搅拌速度均为50～65r/min之间，温度均为60～75℃之间。
实施例4
一种高效混凝土抗裂抗渗剂，各原料组分及配方如下：
其制备方法步骤如下：先将水加入反应釜内，升温至60～75℃之间，再依次加入四硼酸铵、铵明矾、麦饭石粉和硬脂酸，每种组分加入后搅拌15～30min再加入下一种组分，所有组分加完后继续搅拌15～30min得到高效混凝土抗裂抗渗剂，该过程的搅拌速度均为50～65r/min之间，温度均为60～75℃之间。
实施例5
一种高效混凝土抗裂抗渗剂，各原料组分及配方如下：
其制备方法步骤如下：先将水加入反应釜内，升温至60～75℃之间，再依次加入四硼酸铵、铵明矾、麦饭石粉和硬脂酸，每种组分加入后搅拌15～30min再加入下一种组分，所有组分加完后继续搅拌15～30min得到高效混凝土抗裂抗渗剂，该过程的搅拌速度均为50～65r/min之间，温度均为60～75℃之间。
实施例6
一种高效混凝土抗裂抗渗剂，各原料组分及配方如下：
其制备方法步骤如下：先将水加入反应釜内，升温至60～75℃之间，再依次加入四硼酸铵、铵明矾、麦饭石粉和硬脂酸，每种组分加入后搅拌15～30min再加入下一种组分，所有组分加完后继续搅拌15～30min得到高效混凝土抗裂抗渗剂，该过程的搅拌速度均为50～65r/min之间，温度均为60～75℃之间。
将实施例1-6所制备的高效混凝土抗裂抗渗剂按胶凝材料质量的2％掺入混凝土中，混凝土中各组分质量比水：42.5R水泥：砂(FM＝3.19-2.11)：石子(5-20mm)＝0.41：1：1.03：3.16，并以未加入高效混凝土抗裂抗渗剂的混凝土作为基准样，依据GB 8076-2008、GB/T 8077-2012、JC 474-2008、GB/T 50080-2016、GB/T 50081-2019、DL/T 5150-2017、GB/T50082-2009、SL 352-2006标准测试各混凝土的性能(收缩性能、28d力学性能及抗渗性能)，混凝土收缩性能测试结果见表1，混凝土28d力学性能测试结果见表2，混凝土28d抗渗性能测试结果见表3。
表1各实施例混凝土收缩性能实验结果
表1说明，加入高效混凝土抗裂抗渗剂后，收缩值与基准值相比明显减少，在3d的时候更为明显，收缩率可高达82.5％；且随着时间的推移，收缩值与基准值相比差距减少，在90d的时候最为显著，收缩值最低为26.2％。以上分析表明，在加入该高效混凝土抗裂抗渗剂后，混凝土的密实性增强，有效减少了造成收缩的毛细孔的量，达到了良好的抗裂效果。
表2各实例混凝土28d力学性能及变形性能实验结果
表2说明，加入高效混凝土抗裂抗渗剂后，混凝土的力学性能和变形性能均明显变好，在抗压强度、抗拉强度、极限拉伸值方面比基准值相比，增加幅度较大，在弹性模量方面，比基准值大一些，这说明本发明实施例制备的高效混凝土抗裂抗渗剂可以使混凝土抗裂能力增强。
表3各实例混凝土28d的抗渗标号及电通量试验结果
样品
抗渗标号
渗水高度(cm)
电通量(库仑)
电通量(％)
基准样
P8
透水
1165
100
实施例1
P12
3.5
504
43.3
实施例2
P12
3.6
518
44.5
实施例3
P12
4.0
576
49.4
实施例4
P12
4.1
590
50.6
实施例5
P12
4.2
605
51.9
实施例6
P12
4.4
634
54.4
表3说明，加入高效混凝土抗裂抗渗剂后，渗水高度低于4.5cm，使混凝土有较强的抗渗能力，减渗性能增强；在抗渗标号均为P≥12的情况下，混凝土电通量下降了50％左右，说明该混凝土抵抗水和离子等介质向内渗透的能力很强。
表1-3说明，高效混凝土抗裂抗渗剂的加入，能够增强混凝土的抗裂和抗渗能力，这使混凝土在气候影响、荷载影响、水渗入、酸根离子渗入等影响下仍具有较好的工作性能。
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