一种膨胀致密抗渗混凝土及其制备方法与流程

一种膨胀致密抗渗混凝土及其制备方法
1.技术领域
2.本技术涉及混凝土的技术领域，更具体地说，它涉及一种膨胀致密抗渗混凝土及其制备方法。


背景技术：

3.随着社会的发展，人类逐步拓展生存与发展的空间，不断的建造新的建筑，用于满足人类生活需求。混凝土是当代最主要的土木工程材料之一。其是由颗粒状集料、胶凝材料、水、必要添加剂和掺合料，按照一定的比例混合均匀，密实成型，经养护硬化得到的一种人工石材。
4.混凝土历史悠久，并且具有价格低廉、原料丰富、容易制备等优点，使得其在现代社会中的应用越来越广泛。由于混凝土的抗压强度、抗折强度、耐磨性好，使得将混凝土应用于土木工程中，能够显著提高建筑工程的使用寿命。并且，混凝土的强度等级范围宽泛，使得其在造船、机械工业、地热工程等领域也应用广泛。
5.目前，为了满足一些特殊的用途，开发出了越来越多的功能性混凝土，如抗冻混凝土、膨胀混凝土、抗渗混凝土等。申请人发现，在实际应用中，混凝土在拌制过程中容易引入气泡，使得混凝土内部存在孔隙，经过雨水等液体的不断冲刷，混凝土的内部孔隙中会存在雨水，使得混凝土的抗渗性能变差。


技术实现要素：

6.为了提高混凝土的抗渗性能，本技术提供一种膨胀致密抗渗混凝土及其制备方法。
7.第一方面，本技术提供一种膨胀致密抗渗混凝土，采用如下技术方案：一种膨胀致密抗渗混凝土，所述膨胀致密抗渗混凝土包括以下重量份的原料：水泥400-450份、粉煤灰60-80份、硅灰40-60份、细骨料600-720份、粗骨料1100-1300份、水140-160份、膨胀剂30-50份、引气剂0.03-0.05份、减水剂7-10份、填料20-25份、水性聚氨酯树脂20-25份、水性环氧树脂18-22份。
8.通过采用上述技术方案，本技术中的膨胀致密抗渗混凝土的抗渗性能优良，具有较低的渗水高度和较高的抗渗压力，其中，渗水高度的范围为4.8-5.7mm；抗渗压力的范围为3.4-4.1mpa。本技术中，通过膨胀致密抗渗混凝土中各原料之间的协同作用，显著提高了其抗渗性能，增大了膨胀致密抗渗混凝土的使用范围，符合市场需求。
9.本技术中，加入了水性聚氨酯树脂，其以水为载体，通过机械搅拌就能够与膨胀致密抗渗混凝土中各原料混合均匀，提高混凝土的粘度，且水性聚氨酯树脂能够成膜，提高混凝土的防水、抗渗性能；此外，本技术的膨胀致密抗渗混凝土的原料中还加入了水性环氧树脂，水性环氧树脂的加入能够提高混凝土的粘度，同时其具有较高的附着力，使得其与其余
原料之间具有较好的相容性；水性聚氨酯树脂、水性环氧树脂均能够提高膨胀致密抗渗混凝土的粘度，并且能够成膜，增强其防水能力，同时还有助于提高混凝土的机械、耐磨性能。然而，申请人发现，水性环氧树脂、水性聚氨酯树脂的成本较高，使得这两者的应用量受到限制，在膨胀致密抗渗混凝土中，水性环氧树脂、水性聚氨酯树脂的加入量相对较低，水性环氧树脂或者水性聚氨酯树脂虽然能够成膜，但是少量的水性环氧树脂或水性聚氨酯树脂难以完全包覆于混凝土上，即难以使得混凝土能够全方位的防水，因此，水性环氧树脂或者水性聚氨酯树脂在混凝土中起到的防水、抗渗效果有限。申请人发现，同时使用水性环氧树脂、水性聚氨酯树脂，两者之间能够发生化学反应，生成固体产物，该固体产物致密，且具有三维网状结构，能够显著减少混凝土中的孔隙，并且能够使得混凝土更加密实，从而能够显著提高膨胀致密抗渗混凝土的抗渗性能。
10.可选的，以重量份计，所述膨胀致密抗渗混凝土的原料中还包括5-10份的聚乙烯醇。
11.通过采用上述技术方案，聚乙烯醇能够成膜，同时聚乙烯醇结构中含有多个羟基，具有较强的吸水能力，使得其能够减少水分于膨胀致密抗渗混凝土中的进一步渗透；此外，聚乙烯醇中的多个羟基能够与水性聚氨酯树脂、水性环氧树脂中的氧原子、氮原子之间形成氢键相互作用力，从而使得一方面水性环氧树脂、水性聚氨酯树脂反应得到的致密产物减少了混凝土中的孔隙，使得混凝土更加密实，另一方面，聚乙烯醇成膜进一步减少了水分的渗透，并且两者之间的相互作用力使得聚乙烯醇、水性环氧树脂与水性聚氨酯树脂的产物于混凝土中的作用面积更大，进一步增强了膨胀致密抗渗混凝土的抗渗性能。并且，当聚乙烯醇的含量在上述范围内时，对于性能检测结果的影响在可预期范围内。
12.可选的，以重量份计，所述膨胀致密抗渗混凝土的原料中还包括0.5-1份的聚丙烯酸钠。
13.通过采用上述技术方案，聚丙烯酸钠具有较强的吸附水的能力，同时其遇水粘度增大、膨胀，因此将其添加于膨胀致密抗渗混凝土中，在水分渗透时，其能够膨胀，减小混凝土中的缝隙，同时增大混凝土的粘度，增强混凝土的抗渗能力，并且申请人发现，过量的添加聚丙烯酸钠容易使混凝土过度膨胀，从而产生更多的裂缝，因此，需要限定聚丙烯酸钠的用量，且当聚丙烯酸钠的含量在上述范围内时，对性能检测结果的影响在可预期范围内。
14.可选的，所述减水剂为聚羧酸减水剂。
15.通过采用上述技术方案，聚羧酸减水剂的减水率较高，性能较高，流动性好，对于混凝土增强效果显著，能够降低混凝土的收缩。
16.可选的，所述细骨料为河砂、石英砂中的一种或几种。
17.通过采用上述技术方案，细骨料的原料易得，并且当采用上述范围中任一所述的物质为细骨料时，对于性能检测结果的影响在可预期范围内。
18.可选的，所述填料为碳化硅、氮化硅、石英粉中的一种或几种。
19.通过采用上述技术方案，填料的原料易得，且上述几种填料硬度较大，能够增强混凝土的力学性能，同时能够紧密填充于混凝土内部孔隙，增强膨胀致密抗渗混凝土的抗渗性能。
20.可选的，所述填料的粒径为5-50μm连续级配，且粒径分布于25-50μm的填料与粒径分布于5-25μm的填料的质量比为3-3.5:1。
21.通过采用上述技术方案，较大粒径的填料能够增强混凝土的强度，较小粒径的填料能够填充大粒径填料之间的孔隙，从而使得膨胀致密抗渗混凝土更加密实，进一步提高其抗渗性能。
22.第二方面，本技术提供一种膨胀致密抗渗混凝土的制备方法，采用如下技术方案：一种膨胀致密抗渗混凝土的制备方法，包括以下步骤：步骤s1：将除填料、水性聚氨酯树脂、水性环氧树脂之外的膨胀致密抗渗混凝土的原料搅拌至混合均匀，然后加入填料，搅拌至混合均匀，得到混合料i；步骤s2：向混合料i中加入水性聚氨酯树脂，搅拌至混合均匀，得到混合料ii；步骤s3：向混合料ii中加入水性环氧树脂，搅拌至混合均匀，得到膨胀致密抗渗混凝土。
23.通过采用上述技术方案，先将除填料、水性聚氨酯树脂、水性环氧树脂之外的膨胀致密抗渗混凝土的原料搅拌至混合均匀，得到的混合料中含有孔隙，再将填料加入其中，能够充分的填充混凝土中的孔隙，增强其抗渗性能；通过先将水性聚氨酯树脂加入混合料i中搅拌均匀，得到混合料ii，再将水性环氧树脂加入混合料ii中混合均匀，水性环氧树脂、水性聚氨酯树脂的反应产物在膨胀致密抗渗混凝土中混合的更加均匀，有助于进一步提高混凝土的抗渗性能。
24.综上所述，本技术至少具有以下有益效果：1.通过向膨胀致密抗渗混凝土的原料中加入水性环氧树脂、水性聚氨酯树脂，两者之间协同，使得膨胀致密抗渗混凝土的抗渗性能显著提高，渗水高度低至4.8mm，抗渗压力高至4.1mpa；2.通过向膨胀致密抗渗混凝土的原料中加入聚乙烯醇，进一步提高了其抗渗性能，使得渗水高度降低至4.2mm，抗渗压力升高至4.5mpa；3.通过向膨胀致密抗渗混凝土的原料中加入聚丙烯酸钠，进一步提高了其抗渗性能，使得其渗水高度降低至4.4mm，抗渗压力升高至4.4mpa。
具体实施方式
25.以下结合实施例对本发明作进一步详细说明。
26.原料水泥选自广东宏虎建材有限公司；粉煤灰，型号为325目，且选自灵寿县海滨矿产品贸易有限公司；硅灰，粒度为800目，且选自广东源磊粉体有限公司；引气剂选自海南兴胜发化工科技有限公司；膨胀剂选自南京特恒建材科技有限公司；聚羧酸减水剂为粉剂类型，选自昆明市生威混凝土外加剂有限责任公司；水性聚氨酯树脂为f0401，且选自深圳市吉田化工有限公司；水性环氧树脂，型号为4014，且选自武汉仕全兴新材料科技股份有限公司；萘系减水剂，货号为2319，且选自上海亨创化工有限公司；聚丙烯酸钠选自济南溪川化工科技有限公司；聚乙烯醇，型号为50，且选自山东柯普化工有限公司。实施例
27.表1实施例1-4混凝土中各原料含量(kg)原料实施例1实施例2实施例3实施例4水泥400420440450
粉煤灰80706560硅灰40455060细骨料720680630600粗骨料1100115012001300水160150145140膨胀剂30354550引气剂0.030.0350.040.05减水剂10987填料20222425水性聚氨酯树脂25242220水性环氧树脂22201918实施例1一种膨胀致密抗渗混凝土，其原料含量如表1所示。
28.其中，水泥为p.c 32.5r普通硅酸盐水泥；细骨料为河砂，河砂的含泥量为1.3％，表观密度为2.40g/cm3，细度模数为2.48，松堆密度为1540kg/m3，紧堆密度为1670/m3；粗骨料为石灰石，表观密度为2.93g/cm3，松堆密度为1440kg/m3，振实密度为1600kg/m3，压碎指标为3.44％，粒径为8mm，粗骨料中针片状颗粒含量为6.4％，无风化颗粒，由于使用前经过水冲洗，然后烘干，因此其含泥量、含水量可以忽略不计；膨胀剂为uea-iv混凝土膨胀剂；引气剂为三萜皂甙混凝土引气剂；减水剂为高性能聚羧酸类减水剂；填料为碳化硅，粒径分布为5-50μm连续级配，且粒径分布于25-50μm的填料与粒径分布于5-25μm的填料的质量比为1:1；水性聚氨酯树脂为f0401；水性环氧树脂为4014型号。
29.一种膨胀致密抗渗混凝土的制备方法，包括以下步骤：步骤s1：将除填料、水性聚氨酯树脂、水性环氧树脂之外的膨胀致密抗渗混凝土的原料搅拌至混合均匀，然后加入填料，于500rpm转速下搅拌30min，得到混合料i；步骤s2：向混合料i中加入水性聚氨酯树脂，于800rpm转速下搅拌25min，得到混合料ii；步骤s3：向混合料ii中加入水性环氧树脂，于300rpm转速下搅拌50min，得到膨胀致密抗渗混凝土。
30.实施例2-4实施例2-4的膨胀致密抗渗混凝土，其和实施例1的区别之处在于，膨胀致密抗渗混凝土的各原料含量不同，其余均和实施例1相同。
31.实施例5一种膨胀致密抗渗混凝土，其和实施例3的区别之处在于，减水剂为萘系减水剂，其余均和实施例3相同。
32.实施例6一种膨胀致密抗渗混凝土，其和实施例3的区别之处在于，粒径分布于25-50μm的填料与粒径分布于5-25μm的填料的质量比为3:1，其余均和实施例3相同。
33.实施例7一种膨胀致密抗渗混凝土，其和实施例6的区别之处在于，填料采用氮化硅、石英粉的混合物，且氮化硅和石英粉的质量比为1:1，其余均和实施例6相同。
34.实施例8一种膨胀致密抗渗混凝土，其和实施例6的区别之处在于，膨胀致密抗渗混凝土的原料中还包括8kg聚乙烯醇，其余均和实施例6相同。
35.实施例9一种膨胀致密抗渗混凝土，其和实施例6的区别之处在于，膨胀致密抗渗混凝土的原料中还包括0.8kg聚丙烯酸钠，其余均和实施例6相同。
36.实施例10一种膨胀致密抗渗混凝土，其和实施例6的区别之处在于，膨胀致密抗渗混凝土的原料中还包括8kg聚乙烯醇、0.8kg聚丙烯酸钠，其余均和实施例6相同。
37.对比例对比例1一种膨胀致密抗渗混凝土，其和实施例1的区别之处在于，膨胀致密抗渗混凝土的原料中未加入水性聚氨酯树脂，其余均和实施例1相同。
38.对比例2一种膨胀致密抗渗混凝土，其和实施例1的区别之处在于，膨胀致密抗渗混凝土的原料中未加入水性环氧树脂，其与均和实施例1相同。
39.对比例3一种膨胀致密抗渗混凝土，其和实施例1的区别之处在于，膨胀致密抗渗混凝土的原料中未加入水性环氧树脂、水性聚氨酯树脂，其余均和实施例1相同。
40.性能检测试验对实施例1-10、对比例1-3中制备得到的膨胀致密抗渗混凝土进行以下性能检测：按照《普通混凝士长期性能和耐久性能试验方法标准》gb/t50082-2009，将13种膨胀致密抗渗混凝土分别制作标准试块，并检测13种试块的渗水高度；按照《普通混凝士长期性能和耐久性能试验方法标准》gb/t50082-2009，将13种膨胀致密抗渗混凝土分别制作标准试块，并检测13种试块的抗渗压力，检测结果如表2所示。
41.表2检测结果
从表2可以看出，本技术中的膨胀致密抗渗混凝土具有较高的抗渗性能。其中，渗水高度的范围为3.9-5.7mm；抗渗压力范围为3.4-4.9mpa。本技术中的膨胀致密抗渗混凝土通过原料之间的协同作用显著提高了混凝土的抗渗性能，增大了混凝土的应用范围，符合市场需求。
42.将对比例1和实施例1进行对比，对比例1中制备得到的膨胀致密抗渗混凝土的渗水高度为7.9mm，抗渗压力为1.1mpa；实施例1中制备得到的膨胀致密抗渗混凝土的渗水高度为5.6mm，抗渗压力为3.6mpa。相比于实施例1，对比例1中的膨胀致密抗渗混凝土的原料中未加入水性聚氨酯树脂，使得混凝土的抗渗性能显著降低。水性聚氨酯树脂为以水作为分散介质的聚氨酯，能够与膨胀致密抗渗混凝土中的其余原料均匀混合，并且水性聚氨酯树脂能够提高混凝土的粘度，同时容易成膜，使得混凝土更加密实，增强混凝土的抗渗能力。
43.将对比例2和实施例1进行对比，对比例2中制备得到的膨胀致密抗渗混凝土的渗水高度为8.6mm，抗渗压力为1.4mpa；实施例1中制备得到的膨胀致密抗渗混凝土的渗水高度为5.6mm，抗渗压力为3.6mpa。相比于实施例1，对比例2中的膨胀致密抗渗混凝土的原料中未加入水性环氧树脂，使得混凝土的抗渗性能显著下降。水性环氧树脂具有较高的吸附能力，能够吸附于膨胀致密抗渗混凝土中的其余原料上，进一步提高混凝土的密实性，减少混凝土内部孔隙的产生，进一步提高混凝土的抗渗性能。
44.将对比例3和实施例1进行对比，对比例3中制备得到的膨胀致密抗渗混凝土的渗水高度为11.2mm，抗渗压力为0.7mpa；实施例1中制备得到的膨胀致密抗渗混凝土的渗水高度为5.6mm，抗渗压力为3.6mpa。相比于实施例1，对比例3中的膨胀致密抗渗混凝土的原料中未加入水性聚氨酯树脂和水性环氧树脂，再结合对比例1、对比例2，可以看出，对比例3中的膨胀致密抗渗混凝土的抗渗性能进一步降低。说明水性环氧树脂和水性聚氨酯树脂之间存在协同作用，两者协同能够进一步提高混凝土的抗渗性能。水性环氧树脂、水性聚氨酯树脂之间能够发生化学反应，生成致密且具有三维网状结构的固体，从而使得混凝土更加密实，减少混凝土内部的孔隙，从而提高混凝土的抗渗性能。
45.本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

技术特征：
1.一种膨胀致密抗渗混凝土，其特征在于，所述膨胀致密抗渗混凝土包括以下重量份的原料：水泥400-450份、粉煤灰60-80份、硅灰40-60份、细骨料600-720份、粗骨料1100-1300份、水140-160份、膨胀剂30-50份、引气剂0.03-0.05份、减水剂7-10份、填料20-25份、水性聚氨酯树脂20-25份、水性环氧树脂18-22份。2.根据权利要求1所述的一种膨胀致密抗渗混凝土，其特征在于，以重量份计，所述膨胀致密抗渗混凝土的原料中还包括5-10份的聚乙烯醇。3.根据权利要求1所述的一种膨胀致密抗渗混凝土，其特征在于，以重量份计，所述膨胀致密抗渗混凝土的原料中还包括0.5-1份的聚丙烯酸钠。4.根据权利要求1所述的一种膨胀致密抗渗混凝土，其特征在于，所述减水剂为聚羧酸减水剂。5.根据权利要求1所述的一种膨胀致密抗渗混凝土，其特征在于，所述细骨料为河砂、石英砂中的一种或几种。6.根据权利要求1所述的一种膨胀致密抗渗混凝土，其特征在于，所述填料为碳化硅、氮化硅、石英粉中的一种或几种。7.根据权利要求6所述的一种膨胀致密抗渗混凝土，其特征在于，所述填料的粒径为5-50μm连续级配，且粒径分布于25-50μm的填料与粒径分布于5-25μm的填料的质量比为3-3.5:1。8.一种如权利要求1-7任一所述的膨胀致密抗渗混凝土的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤s1：将除填料、水性聚氨酯树脂、水性环氧树脂之外的膨胀致密抗渗混凝土的原料搅拌至混合均匀，然后加入填料，搅拌至混合均匀，得到混合料i；步骤s2：向混合料i中加入水性聚氨酯树脂，搅拌至混合均匀，得到混合料ii；步骤s3：向混合料ii中加入水性环氧树脂，搅拌至混合均匀，得到膨胀致密抗渗混凝土。

技术总结
本申请涉及混凝土的技术领域，具体公开了一种膨胀致密抗渗混凝土及其制备方法。膨胀致密抗渗混凝土包括以下重量份的原料：水泥400-450份、粉煤灰60-80份、硅灰40-60份、细骨料600-720份、粗骨料1100-1300份、水140-160份、膨胀剂30-50份、引气剂0.03-0.05份、减水剂7-10份、填料20-25份、水性聚氨酯树脂20-25份、水性环氧树脂18-22份。本申请的膨胀致密抗渗混凝土具有抗渗性能优良的优点。凝土具有抗渗性能优良的优点。


技术研发人员：俞建松 许广森 邹承忠
受保护的技术使用者：深圳市恒星建材有限公司
技术研发日：2021.12.06
技术公布日：2022/3/8