一种抗裂防水耐久的混凝土的制备方法

摘要

本发明提供一种抗裂防水耐久的混凝土的制备方法，属于混凝土制备技术领域。本发明制备的的高效耐腐蚀减水剂镍基，由于该树脂含有磺酸基和三聚氰胺基，这些基团在酸性环境下具有较高的稳定性，因此具有较好的耐氯化物腐蚀性能；此外，该树脂在混凝土中的分散性能较好，可以均匀地分布在混凝土中，减少氯化物离子对混凝土的渗透和侵蚀；本发明制备的抗裂防水耐久的混凝土，良好的防水能力和独特的自我修复能力，一次抗渗压力加压至2.4Mpa时，无渗漏；本发明制备的抗裂防水耐久的混凝土，依靠可溶性的活性离子在孔隙中渗透结晶，堵塞毛细孔和裂纹，到密实作用，提高了其抗压抗裂性能。

权利要求

1.一种抗裂防水耐久的混凝土的制备方法，其操作步骤为:按照重量份，将5‑8份高铝水泥、0.5‑2份硅酸钠、0.5‑2份碳酸钠、2‑4份增韧剂、0.5‑2份高效减水剂、60‑85份粉磨硅酸盐水泥，混合均匀后，粉磨20‑40min后，与砂、纤维在砂浆搅拌机内搅拌均匀，然后出料，得到抗裂防水耐久的混凝土；

所述的高效减水剂为磺化三聚氰胺甲醛树脂与高效耐腐蚀减水剂混合物，质量比为

100‑120:0.1‑1混合的混合物；

所述的高效耐腐蚀减水剂制备方法为:S1:羟甲基化反应:按重量份，在装有搅拌装置的反应釜中，加入3‑6份甲醛、20‑35份镍基含氟三聚氰胺、6‑12份尿素、17‑33份对氨基苯磺酸;然后用质量浓度20‑40%NaOH溶液调节体系的pH至8‑9;升温至60‑80℃保温反应2‑4h;S2:磺化反应:再将15‑30份氨基磺酸加入到反应釜中，用质量浓度20‑30%NaOH溶液调节体系的pH至11‑12;然后升温至70‑80℃保温反应2‑4h;用质量浓度20‑30%HCl溶液调节体系的pH至3‑4，保温反应2‑5h后，用质量浓度20‑30%NaOH调节体系的pH至8‑9，保温反应1‑3h，即得高效耐腐蚀减水剂。

2.根据权利要求1所述的一种抗裂防水耐久的混凝土的制备方法，其特征在于:所述的增韧剂为羟甲基纤维素钠。

3.根据权利要求1所述的一种抗裂防水耐久的混凝土的制备方法，其特征在于:所述的砂为市售普通细河砂。

4.根据权利要求1所述的一种抗裂防水耐久的混凝土的制备方法，其特征在于:所述的纤维为聚丙烯纤维。

5.根据权利要求1所述的一种抗裂防水耐久的混凝土的制备方法，其特征在于:所述的粉磨硅酸盐水泥的制备方法为:将65‑75份水泥熟料、5‑10份石膏破碎至4‑6mm，然后加入7‑

10份粉煤灰，粉磨10‑30min，得到粉磨硅酸盐水泥。

6.根据权利要求1所述的一种抗裂防水耐久的混凝土的制备方法，其特征在于:所述的镍基含氟三聚氰胺的制备方法为:按重量份，将10‑18份的胍基三聚氰胺，200‑300份DMF，再加入1‑3份的二乙胺，0.03‑0.7份的丙烯酸镍，6‑12份的丙烯酸六氟丁酯，升温搅拌至70‑82℃反应30‑100分钟，蒸馏除去甲苯，得到镍基含氟三聚氰胺。

说明书

一种抗裂防水耐久的混凝土的制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及混凝土制备技术领域，尤其是一种抗裂防水耐久的混凝土的制备方法。

背景技术

[0002] 混凝土结构由于其具有强度高、便于取材、各种形状适应性强等诸多优点，己成为当今大部分建筑物主体结构材料。但实验和应用证明，混凝上结构在使用过程中，受各种侵蚀介质和本身有害物理化学作用。宏观上会出现开裂，遇水后渗漏，混凝土结构一旦发生渗漏，将严重影响混凝土结构的耐久性，降低建筑物的使用寿命，不仅给人们的日常生活和工作带来了很大的麻烦和安全隐患，而且山建筑物耐久性受到破坏所引起的损失和维修费用也是十分巨大的。因此混凝土结构工程对防水防渗的要求，以及在役混凝土破损结构修复对防水材料的需求量也是与日俱增，而在这些需求之中对永久性防水材料的需求上升幅度会超过其它任何防水产品。

[0003] 中国专利CN202210409923.7：公开了一种低收缩高抗裂水泥及其制备方法与应用，低收缩高抗裂水泥，以重量百分数计，包括：粒径为0～5μm的惰性材料，3～10％；粒径为5μm～10μm的水泥熟料，8～15％；粒径为10μm～30μm的水泥熟料，45～60％；粒径为30μm～
45μm的水泥熟料，10～20％；粒径大于45μm的水泥熟料，5～10％；制备方法为：先粉磨成不同粒径级别的粉体，再按照重量比例精确配料之后，经混合之后而成。本发明通过设计水泥颗粒组成，并对颗粒组成进行分级，对影响水化放热和体积收缩较大的组成，采用惰性成分进行替换，通过分级分别粉磨和高效混合，协调了水泥早期强度、水化放热和体积收缩开裂之间的矛盾，实现了低水化热、低收缩、早期强度适中的高抗裂水泥的制备。

[0004] 中国专利CN202310385699.7：属于氯镁水泥技术领域，具体涉及一种防开裂和防漏水的氯镁水泥制备方法，包括以下步骤：S1、将一定量的菱苦土和氯化镁作为主要原料进行混合，并且在混合过程中添加一定的标准砂制成混合料；S2、向制得的混合料中添加水、保水剂、憎水剂和复合调和液，并搅拌均匀；S3、将改性沸石和自制防裂填料研磨，然后将研磨得到的粉末添加到混合料中；S4、将工业废料煤干石粉碎，然后作为增强材料添加到混合料中；S5、对成品氯镁水泥进行检验。本发明通过改善氯镁水泥的制备方法，提高氯镁水泥的抗水性，从而避免氯镁水泥在长时间使用后出现开裂和漏水的情况，进而不会降低建筑设施的安全性和使用寿命，更不会出现坍塌的情况，避免人员受到伤害。

[0005] 中国专利CN202211353610.0：涉及水泥制备技术领域，具体涉及一种改性玄武岩纤维增强碱式硫酸镁水泥及其制备方法。具体技术方案为：一种改性玄武岩纤维增强碱式硫酸镁水泥，按照质量分数计，包括改性玄武岩纤维0.1～10份、改性玻璃纤维0.5～8份、碱式硫酸镁水泥70～100份、硅灰5～15份、粉煤灰25～40份、高炉矿渣5～15份、稻壳灰6～8份。本发明所提供的改性玄武岩纤维增强碱式硫酸镁水泥及其制备方法，在保证玄武岩纤维完整性的同时，增加了其与基体的界面结合力。

[0006] 以上专利及现有技术制备的含氯盐、亚硝酸盐和碳酸盐的防冻高效减水剂，在大掺量下会与水泥发生置换而析出碱，碱与集料发生碱集料反应生成碱的硅酸盐凝胶对混凝土造成膨胀破坏，使其开裂损坏；对掺入松香系引气剂，木素磺酸盐系减水剂，三聚氰胺系、聚羧酸盐高效减水剂的混凝土抗压强度及抗氯化物腐蚀性能较差。

发明内容

[0007] 本发明的目的是提供了一种抗裂防水耐久的混凝土法，其具有良好的防水能力和独特的自我修复能力。

[0008] 本发明的再一目的是提供了一种抗裂防水耐久的混凝土的制备方法，该方法高效，操作简单。

[0009] 本发明的目的采用如下技术方案实现：

[0010] 一种抗裂防水耐久的混凝土的制备方法，其操作步骤为：

[0011] 按照重量份，将5‑8份高铝水泥、0.5‑2份硅酸钠、0.5‑2份碳酸钠、2‑4份增韧剂、0.5‑2份高效减水剂、60‑85份粉磨硅酸盐水泥，混合均匀后，粉磨20‑40min后，与砂、纤维在砂浆搅拌机内搅拌均匀，然后出料，得到抗裂防水耐久的混凝土。

[0012] 上述技术方案中，所述的外加剂为硅酸钠。

[0013] 上述技术方案中，所述的助剂为碳酸钠。

[0014] 上述技术方案中，所述的增韧剂为羟甲基纤维素钠。

[0015] 上述技术方案中，所述的砂为市售普通细河砂。

[0016] 上述技术方案中，所述的纤维为聚丙烯纤维。

[0017] 上述技术方案中，所述的粉磨硅酸盐水泥的制备方法为：

[0018] 将65‑75份水泥熟料、5‑10份石膏破碎至4‑6mm，然后加入7‑10份粉煤灰，粉磨10‑30min，得到粉磨硅酸盐水泥。

[0019] 上述技术方案中，所述的高效减水剂为磺化三聚氰胺甲醛树脂与高效耐腐蚀减水剂混合物，质量比为100‑120：0.1‑1；

[0020] 上述技术方案中，所述的高效耐腐蚀减水剂制备方法为：

[0021] S1：羟甲基化反应：

[0022] 按重量份，在装有搅拌装置的反应釜中，加入3‑6份甲醛、20‑35份镍基含氟三聚氰胺、6‑12份尿素、17‑33份对氨基苯磺酸；然后用质量浓度20‑40％NaOH溶液调节体系的pH至8‑9；升温至60‑80℃，保温反应2‑4h；

[0023] S2：磺化反应：

[0024] 再将15‑30份氨基磺酸加入到反应釜中，用质量浓度20‑30％NaOH溶液调节体系的pH至11‑12；然后升温至70‑80℃，保温反应2‑4h；

[0025] 用质量浓度20‑30％HCl溶液调节体系的pH至3‑4，保温反应2‑5h后，用质量浓度20‑30％NaOH调节体系的pH至8‑9，保温反应1‑3h，即得高效耐腐蚀减水剂。

[0026] 上述技术方案中，所述的镍基含氟三聚氰胺的制备方法为：

[0027] 按重量份，将10‑18份的胍基三聚氰胺，200‑300份DMF，再加入1‑3份的二乙胺，0.03‑0.7份的丙烯酸镍，6‑12份的丙烯酸六氟丁酯，升温搅拌至70‑82℃，反应30‑100分钟，蒸馏除去甲苯，得到镍基含氟三聚氰胺。

[0028] 反应机理：

[0029] (1)胍基三聚氰胺，丙烯酸镍，丙烯酸六氟丁酯分别进行氨基加成发应，得到镍基含氟三聚氰胺；

[0030] (2)镍基含氟三聚氰胺与甲醛、尿素、对氨基苯磺酸进行羟基化反应；

[0031] (3)再经磺化，酸性缩聚反应，碱性重整反应，得到高效耐腐蚀减水剂。

[0032] 技术效果：

[0033] 本发明的一种抗裂防水耐久的混凝土的制备方法，与现有技术相比，本发明具有以下显著效果：

[0034] 1、本发明的高效耐腐蚀减水剂镍基，在混凝土中的耐氯化物腐蚀性能主要取决于其化学结构和聚合物链的稳定性；由于该树脂含有磺酸基和三聚氰胺基，这些基团在酸性环境下具有较高的稳定性，因此具有较好的耐氯化物腐蚀性能；此外，该树脂在混凝土中的分散性能较好，可以均匀地分布在混凝土中，减少氯化物离子对混凝土的渗透和侵蚀；

[0035] 2、含氟减水剂可与混凝土中的某些化学成分发生反应，生成致密的氟化物保护膜，这层保护膜具有良好的抗腐蚀性能，可有效阻止腐蚀介质(如氯离子等)的渗透，进一步增强混凝土的耐腐蚀性能；镍离子可与混凝土中的碱性化学成分发生反应，生成稳定的氢氧化镍沉淀，这层沉淀具有良好的抗腐蚀性能，可有效阻止腐蚀介质(如氯离子等)的渗透，进一步增强混凝土的耐腐蚀性能；从而提高混凝土的使用寿命；

[0036] 3、本发明制备的抗裂防水耐久的混凝土，良好的防水能力和独特的自我修复能力，具体表现为抗渗测试时具有较高的一次抗渗压力，一次抗渗压力加压至2.4Mpa时，样品无渗漏；

[0037] 4、本发明制备的抗裂防水耐久的混凝土，在基体表面形成牢固致密的涂膜防水薄层，为混凝土基体带来双层防水，防水抗渗效果更强；除此之外，牢固致密的涂层能够阻止外来侵蚀介质对混凝土表而的破坏，增强其耐久性能；

[0038] 5、本发明制备的抗裂防水耐久的混凝土，依靠可溶性的活性离子在孔隙中渗透结晶，堵塞毛细孔和裂纹，到密实作用，提高了本身的抗压强度；石膏是作为膨胀剂的一部分加入的，石膏对防水材料的影响可以说就是膨胀剂对防水材料的影响，膨胀剂能够补偿水泥石干缩，抑制内部微裂纹的产生，降低水泥石内部的孔隙率同时加入的高效减水剂降低了水灰比，减少了由水带来的毛细孔隙，同时提高了防水材料的密实性，因此提高了其抗压抗裂性能。

具体实施方式

[0039] 下面通过具体实施例对本发明作进一步的说明。

[0040] 下面实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。

[0041] 下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。

[0042] 实施例评价方法：

[0043] 1、抗压强度：参照GB18445‑2001《水泥基渗透结晶型防水材料》和GB/T17671‑1999《水泥胶砂强度检验方法》中有关规定进行检测。

[0044] 2、粘结强度：按照JTJ270‑1998中有关规定进行检测。

[0045] 3、抗渗性能测试：参照国标GB18445‑2001《水泥基渗透结晶型防水材料》和GBJ82‑1985《普通混凝土长期性能与性能试验方法》中有关规定进行检测。

[0046] 4、根据《GB/T50082‑2009普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》的规定，采用碳化试验检测标准养护28d后混凝土的平均碳化深度(单位：mm)。

[0047] 实施例1

[0048] 一种抗裂防水耐久的混凝土的制备方法，其操作步骤为：

[0049] 将5kg高铝水泥、0.5kg硅酸钠、0.5kg碳酸钠、2kg增韧剂、0.5kg高效减水剂、60kg粉磨硅酸盐水泥，混合均匀后，粉磨20min后，与砂、纤维在砂浆搅拌机内搅拌均匀，然后出料，得到抗裂防水耐久的混凝土。

[0050] 所述的外加剂为硅酸钠。

[0051] 所述的助剂为碳酸钠。

[0052] 所述的增韧剂为羟甲基纤维素钠。

[0053] 所述的砂为市售普通细河砂。

[0054] 所述的纤维为聚丙烯纤维。

[0055] 所述的粉磨硅酸盐水泥的制备方法为：

[0056] 将65kg水泥熟料、5kg石膏破碎至4mm，然后加入7kg粉煤灰，粉磨10min，得到粉磨硅酸盐水泥。

[0057] 所述的高效减水剂为磺化三聚氰胺甲醛树脂与高效耐腐蚀减水剂混合物，质量比为100：0.1；

[0058] 所述的高效耐腐蚀减水剂制备方法为：

[0059] S1：羟甲基化反应：

[0060] 在装有搅拌装置的反应釜中，加入3kg甲醛、20kg镍基含氟三聚氰胺、6kg尿素、17kg对氨基苯磺酸；然后用质量浓度20％NaOH溶液调节体系的pH至8；升温至60℃，保温反应2h；

[0061] S2：磺化反应：

[0062] 再将15kg氨基磺酸加入到反应釜中，用质量浓度20％NaOH溶液调节体系的pH至11；然后升温至70℃，保温反应2h；

[0063] 用质量浓度20％HCl溶液调节体系的pH至3，保温反应2h后，用质量浓度20％NaOH调节体系的pH至8，保温反应1h，即得高效耐腐蚀减水剂。

[0064] 所述的镍基含氟三聚氰胺的制备方法为：

[0065] 将10kg的胍基三聚氰胺，200kgDMF，再加入1kg的二乙胺，0.03kg的丙烯酸镍，6kg的丙烯酸六氟丁酯，升温搅拌至70℃，反应30分钟，蒸馏除去甲苯，得到镍基含氟三聚氰胺。

[0066] 实施例2

[0067] 一种抗裂防水耐久的混凝土的制备方法，其操作步骤为：

[0068] 将6kg高铝水泥、1kg硅酸钠、1kg碳酸钠、3kg增韧剂、1kg高效减水剂、65kg粉磨硅酸盐水泥，混合均匀后，粉磨25min后，与砂、纤维在砂浆搅拌机内搅拌均匀，然后出料，得到抗裂防水耐久的混凝土。

[0069] 所述的外加剂为硅酸钠。

[0070] 所述的助剂为碳酸钠。

[0071] 所述的增韧剂为羟甲基纤维素钠。

[0072] 所述的砂为市售普通细河砂。

[0073] 所述的纤维为聚丙烯纤维。

[0074] 所述的粉磨硅酸盐水泥的制备方法为：

[0075] 将68kg水泥熟料、6kg石膏破碎至5mm，然后加入8kg粉煤灰，粉磨15min，得到粉磨硅酸盐水泥。

[0076] 所述的高效减水剂为磺化三聚氰胺甲醛树脂与高效耐腐蚀减水剂混合物，质量比为105：0.5；

[0077] 所述的高效耐腐蚀减水剂制备方法为：

[0078] S1：羟甲基化反应：

[0079] 在装有搅拌装置的反应釜中，加入4kg甲醛、25kg镍基含氟三聚氰胺、8kg尿素、25kg对氨基苯磺酸；然后用质量浓度25％NaOH溶液调节体系的pH至8；升温至65℃，保温反应3h；

[0080] S2：磺化反应：

[0081] 再将20kg氨基磺酸加入到反应釜中，用质量浓度25％NaOH溶液调节体系的pH至11；然后升温至75℃，保温反应3h；

[0082] 用质量浓度25％HCl溶液调节体系的pH至3，保温反应3h后，用质量浓度25％NaOH调节体系的pH至8，保温反应2h，即得高效耐腐蚀减水剂。

[0083] 所述的镍基含氟三聚氰胺的制备方法为：

[0084] 将12kg的胍基三聚氰胺，240kgDMF，再加入2kg的二乙胺，0.2kg的丙烯酸镍，8kg的丙烯酸六氟丁酯，升温搅拌至75℃，反应50分钟，蒸馏除去甲苯，得到镍基含氟三聚氰胺。

[0085] 实施例3

[0086] 一种抗裂防水耐久的混凝土的制备方法，其操作步骤为：

[0087] 将7kg高铝水泥、1.5kg硅酸钠、1.5kg碳酸钠、3kg增韧剂、1.5kg高效减水剂、80kg粉磨硅酸盐水泥，混合均匀后，粉磨35min后，与砂、纤维在砂浆搅拌机内搅拌均匀，然后出料，得到抗裂防水耐久的混凝土。

[0088] 所述的外加剂为硅酸钠。

[0089] 所述的助剂为碳酸钠。

[0090] 所述的增韧剂为羟甲基纤维素钠。

[0091] 所述的砂为市售普通细河砂。

[0092] 所述的纤维为聚丙烯纤维。

[0093] 所述的粉磨硅酸盐水泥的制备方法为：

[0094] 将73kg水泥熟料、8kg石膏破碎至5mm，然后加入9kg粉煤灰，粉磨25min，得到粉磨硅酸盐水泥。

[0095] 所述的高效减水剂为磺化三聚氰胺甲醛树脂与高效耐腐蚀减水剂混合物，质量比为115：0.8；

[0096] 所述的高效耐腐蚀减水剂制备方法为：

[0097] S1：羟甲基化反应：

[0098] 在装有搅拌装置的反应釜中，加入5kg甲醛、30kg镍基含氟三聚氰胺、10kg尿素、30kg对氨基苯磺酸；然后用质量浓度35％NaOH溶液调节体系的pH至9；升温至75℃，保温反应3h；

[0099] S2：磺化反应：

[0100] 再将25kg氨基磺酸加入到反应釜中，用质量浓度25％NaOH溶液调节体系的pH至12；然后升温至75℃，保温反应3h；

[0101] 用质量浓度25％HCl溶液调节体系的pH至4，保温反应4h后，用质量浓度25％NaOH调节体系的pH至9，保温反应2h，即得高效耐腐蚀减水剂。

[0102] 所述的镍基含氟三聚氰胺的制备方法为：

[0103] 将16kg的胍基三聚氰胺，280kgDMF，再加入2kg的二乙胺，0.5kg的丙烯酸镍，10kg的丙烯酸六氟丁酯，升温搅拌至80℃，反应80分钟，蒸馏除去甲苯，得到镍基含氟三聚氰胺。

[0104] 实施例4

[0105] 一种抗裂防水耐久的混凝土的制备方法，其操作步骤为：

[0106] 将8kg高铝水泥、2kg硅酸钠、2kg碳酸钠、4kg增韧剂、2kg高效减水剂、85kg粉磨硅酸盐水泥，混合均匀后，粉磨40min后，与砂、纤维在砂浆搅拌机内搅拌均匀，然后出料，得到抗裂防水耐久的混凝土。

[0107] 所述的外加剂为硅酸钠。

[0108] 所述的助剂为碳酸钠。

[0109] 所述的增韧剂为羟甲基纤维素钠。

[0110] 所述的砂为市售普通细河砂。

[0111] 所述的纤维为聚丙烯纤维。

[0112] 所述的粉磨硅酸盐水泥的制备方法为：

[0113] 将75kg水泥熟料、10kg石膏破碎至6mm，然后加入10kg粉煤灰，粉磨30min，得到粉磨硅酸盐水泥。

[0114] 所述的高效减水剂为磺化三聚氰胺甲醛树脂与高效耐腐蚀减水剂混合物，质量比为120：1；

[0115] 所述的高效耐腐蚀减水剂制备方法为：

[0116] S1：羟甲基化反应：

[0117] 在装有搅拌装置的反应釜中，加入6kg甲醛、35kg镍基含氟三聚氰胺、12kg尿素、33kg对氨基苯磺酸；然后用质量浓度40％NaOH溶液调节体系的pH至9；升温至80℃，保温反应4h；

[0118] S2：磺化反应：

[0119] 再将30kg氨基磺酸加入到反应釜中，用质量浓度30％NaOH溶液调节体系的pH至12；然后升温至80℃，保温反应4h；

[0120] 用质量浓度30％HCl溶液调节体系的pH至4，保温反应5h后，用质量浓度30％NaOH调节体系的pH至9，保温反应3h，即得高效耐腐蚀减水剂。

[0121] 所述的镍基含氟三聚氰胺的制备方法为：

[0122] 将18kg的胍基三聚氰胺，300kgDMF，再加入3kg的二乙胺，0.7kg的丙烯酸镍，12kg的丙烯酸六氟丁酯，升温搅拌至82℃，反应100分钟，蒸馏除去甲苯，得到镍基含氟三聚氰胺。

[0123] 对比例1

[0124] 本例中在抗裂防水耐久的混凝土的制备过程中不加入高效耐腐蚀减水剂，其他同实施例1保持一致。

[0125] 对比例2

[0126] 本例中在高效耐腐蚀减水剂的制备过程中不加入镍基含氟三聚氰胺，其他同实施例1保持一致。

[0127] 对比例3

[0128] 本例中在高效耐腐蚀减水剂的制备过程中不加入丙烯酸镍，其他同实施例1保持一致。

[0129] 对比例4

[0130] 本例中在高效耐腐蚀减水剂的制备过程中不加入丙烯酸六氟丁酯，其他同实施例1保持一致。

[0131] 测试结果如表所示：

[0132]

[0133]

[0134] 通过以上实施例与对比例的数据分析，本发明制备高效耐腐蚀减水剂镍基，具有很好的耐腐蚀性能，从而提高混凝土的使用寿命；本发明制备的抗裂防水耐久的混凝土，良好的防水能力和独特的自我修复能力，具体表现为抗渗测试时具有较高的一次抗渗压力，一次抗渗压力加压至2.4Mpa时，样品无渗漏。