專(zhuān)利名稱(chēng)：一種納米復(fù)合型膨脹抗裂防水劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于膨脹抗裂防水劑技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種納米復(fù)合型膨脹抗裂防水劑。
背景技術(shù)：
隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國(guó)的建筑業(yè)也在迅猛發(fā)展，混凝土的使用量也大大增加。但混凝土在澆筑硬化過(guò)程中，由于化學(xué)減縮、冷縮、和干縮等原因會(huì)引起體積收縮。而且單位水泥用量和用水量越多，混凝土體積越大，水分蒸發(fā)越快，則收縮越明顯。一般情況下，每Im3混凝土收縮值為0. 04% -0. 09%，導(dǎo)致混凝土產(chǎn)生開(kāi)裂、滲漏、鋼筋銹蝕、預(yù)應(yīng)力損失等不良后果。
為了解決這一問(wèn)題，針對(duì)不同的混凝土配合比、養(yǎng)護(hù)制度和約束狀態(tài)，摻入適量的膨脹劑或防水劑可以解決混凝土的開(kāi)裂、滲漏、鋼筋銹蝕、預(yù)應(yīng)力損失等不良后果，并使處于約束狀態(tài)下的混凝土密實(shí)性提高，改善其抗?jié)B性，因此很多工程應(yīng)用了膨脹劑或防水劑。但傳統(tǒng)的膨脹劑或防水劑在摻量、限制程度和養(yǎng)護(hù)條件等方面都有較苛刻的要求，受制于水泥及混凝土的適應(yīng)性，易產(chǎn)生坍落度損失大和泌水率降低、凝結(jié)時(shí)間縮短等問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種納米復(fù)合型膨脹抗裂防水劑，以彌補(bǔ)現(xiàn)有技術(shù)的不足。本發(fā)明的納米復(fù)合型膨脹抗裂防水劑，其組分及含量如下硫鋁酸鈣9. 2%-27. 5%、鋁酸鈣 6. 8%_11. 2%、氫氧化鈣 7. 1%_15. 4%、PSP 有機(jī)硅粉4. 8%-13. 6%、硅酸鈉3. 6%-7. 5%、乙二胺磷酸鈉0. 1%-3. 2%、鐵粉0. 5%-2. 5%、硼砂
I.0%-3. 3%、二氧化錳0. 1%-0. 5%、聚丙烯纖維0. 1%-2. 4%、乙二胺四乙酸二鈉0. 1%-0. 8%、三聚磷酸鈉I. 8%-4. 3%、粉煤灰15. 2%-22. 5%、氨基苯氧基萘磺酸鹽5. 3%_11. 6%、FP納米聚合物 5. l%-8. 5%o其中的PSP有機(jī)硅粉由聚硅氧烷和氨基聚醚有機(jī)硅混合而成，其中聚娃氧燒百分含量為68. 5%,氨基聚醚有機(jī)娃百分含量為31. 5% ；氨基苯氧基萘磺酸鹽的制備方法如下首先在二甲苯中加入I-萘酚_3，6-二磺酸鈉和2，4- 二硝基氟苯，I-萘酹-3, 6- 二磺酸鈉和2，4- 二硝基氟苯的摩爾比1:2,均勻攪拌至溶質(zhì)溶解并逐漸加溫至30°C，再加入少量無(wú)水碳酸鈉和二甲基亞砜，在50°C條件下無(wú)氧反應(yīng)15h，再經(jīng)過(guò)烘干后得到氨基苯氧基萘磺酸鹽。FP納米聚合物首先將甲基丙烯酸甲脂和偶氮二異丁腈按體積比2. 3:3. 7在75°C攪拌預(yù)聚合反應(yīng)30min，冷卻至室溫，再經(jīng)過(guò)50°C聚合6h得到聚甲基丙烯酸甲脂，然后將水相Fe3O4納米晶體加入到聚甲基丙烯酸甲脂中攪拌60min，再次放入恒溫干燥箱中以50°C聚合72h，得到FP納米聚合物。上述的納米復(fù)合型膨脹抗裂劑，其最優(yōu)配比為硫鋁酸鈣22. 5%、鋁酸鈣8. 3%、氫氧化鈣9. 2%、PSP有機(jī)硅粉11. 6%、硅酸鈉6. 2%、乙二胺磷酸鈉0. 5%、鐵粉I. 8%、硼砂2. 1%、二氧化錳0. 3%、聚丙烯纖維2. 2%、乙二胺四乙酸二鈉0. 4%、三聚磷酸鈉2. 6%、粉煤灰17. 6%、氨基苯氧基萘磺酸鹽7. 8%、FP納米聚合物6. 9%o本發(fā)明產(chǎn)品活性高，水化速度快，作為早期膨脹源可以補(bǔ)償混凝土硬化初期的自動(dòng)收縮、冷縮和部分干縮；還可補(bǔ)償混凝土中期的干縮，減少收縮落差。發(fā)明產(chǎn)品中的硫鋁酸鹽、氫氧化鈣、PSP有機(jī)硅粉和鐵粉能夠協(xié)同發(fā)揮膨脹作用，相互彌補(bǔ)促進(jìn)，具備獨(dú)特的“補(bǔ)償和收縮”的性能；粉煤灰與萘磺酸鹽的加入可以極大提高混凝土的和易性，補(bǔ)償膨脹組分的不利影響；硼砂和三聚磷酸鈉等起到增加混凝土的和易性，維護(hù)鋼筋免于銹蝕，適度增加泌水率和緩凝時(shí)間等效果；FP納米聚合物、乙二胺磷酸鈉與聚丙烯纖維能形成堅(jiān)固、具有枝狀結(jié)構(gòu)的納米晶粒/纖維支撐體系，納米晶在纖維分支上又會(huì) 形成短小的枝狀分支結(jié)構(gòu)，可使膨脹微粒分散在晶粒邊界上，獲得彌散強(qiáng)化、改善塑性和提高穩(wěn)定性的效果，促進(jìn)膨脹組分在混凝土中分散均勻，提高了膨脹組分與其他組分的結(jié)合力，并在提高其力學(xué)性能的同時(shí)不破壞母材的均勻性，能保持長(zhǎng)期發(fā)揮功效。本發(fā)明產(chǎn)品在混凝土不同的齡期有不同的膨脹礦相生成，極有效的控制了混凝土及水泥砂漿的早期塑性收縮、干縮等非結(jié)構(gòu)性裂縫的產(chǎn)生和發(fā)展，保證了混凝土凈收縮量在各個(gè)齡期始終小于混凝土極限延伸，阻礙骨料的離析和沉降裂縫的形成，使混凝土的膨脹增長(zhǎng)曲線與混凝土強(qiáng)度曲線相協(xié)調(diào)，大大提高混凝土的抗?jié)B、防水、抗沖擊性能，增加混凝土的韌性和耐磨性。產(chǎn)品的成分均為低堿材料，因而可以有效抑制堿-硅、堿-硅酸鹽、堿-碳酸鹽等堿-集料反應(yīng)。本發(fā)明產(chǎn)品可以用于海底隧道、跨海大橋、水工工程等支護(hù)結(jié)構(gòu)及有抗?jié)B防水要求的結(jié)構(gòu)工程建設(shè)和混凝土的維護(hù)，能起到很好的密實(shí)、抗裂、抗?jié)B、防水的作用，使建筑物的壽命大大延長(zhǎng)。另夕卜，本發(fā)明產(chǎn)品無(wú)毒、無(wú)味、對(duì)水質(zhì)無(wú)影響，屬綠色環(huán)保型高性能膨脹抗裂防水劑產(chǎn)品。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的納米復(fù)合型膨脹抗裂防水劑所用到的組分中，其中的PSP有機(jī)硅粉、氨基苯氧基萘磺酸鹽和FP納米聚合物是申請(qǐng)人獨(dú)創(chuàng)并合成制備生產(chǎn)，其他組分可以選用任一款市售的產(chǎn)品。一、PSP有機(jī)硅粉的制備PSP有機(jī)硅粉是由聚硅氧烷和氨基聚醚有機(jī)硅混合而成(其中聚硅氧烷質(zhì)量百分比組成為68. 5%，氨基聚醚有機(jī)硅為31. 5%)。其中聚硅氧烷由氯甲烷和SiO2粉末(按質(zhì)量比3:1)經(jīng)硫酸銅催化下在230°C時(shí)反應(yīng)12h后，產(chǎn)物經(jīng)分餾脫除多余原料后，水解生成二甲基二羥基硅烷，將二甲基二羥基硅烷在聚合反應(yīng)釜內(nèi)加入溶劑二甲苯(溶劑為氯甲烷和SiO2粉末反應(yīng)原料質(zhì)量的15%)，使二甲基二羥基硅烷在85°C時(shí)經(jīng)縮合聚合反應(yīng)得到交聯(lián)高分子聚硅氧烷；氨基聚醚有機(jī)硅由氫硅油先與烯丙基聚醚(體積比為I. 3:1)在105°C時(shí)金屬鉬的催化下加成反應(yīng)8h得到聚醚改性有機(jī)硅，再將聚醚改性有機(jī)硅在65°C用醋酸鈉催化下與二乙醇胺(聚醚改性有機(jī)硅與二乙醇胺質(zhì)量比為3. 6:1)反應(yīng)3h而制得氨基聚醚有機(jī)硅。把聚硅氧烷和氨基聚醚有機(jī)硅常溫干燥72h后，采用干研法研磨后均勻攪拌，從而制得PSP有機(jī)硅粉。二、氨基苯氧基萘磺酸鹽的制備
氨基苯氧基萘磺酸鹽的制備方法如下首先在二甲苯中先加入0. 5mol的I-萘酚-3，6- 二磺酸鈉和I. 62mol的2，4- 二硝基氟苯，均勻攪拌至溶質(zhì)溶解并逐漸加溫至30°C,再加入15g無(wú)水碳酸鈉和28g 二甲基亞砜,在50°C條件下無(wú)氧反應(yīng)15h,產(chǎn)物經(jīng)過(guò)烘干后得到氨基苯氧基萘磺酸鹽。三、FP納米聚合物的制備FP納米聚合物的制備由甲基丙烯酸甲脂和偶氮二異丁腈(體積比2. 3:3. 7)在75°C強(qiáng)攪拌預(yù)聚合反應(yīng)30min，冷卻至室溫，再經(jīng)過(guò)50°C聚合6h得到聚甲基丙烯酸甲脂(PMMA)，將水相Fe3O4納米晶體加入到聚甲基丙烯酸甲脂膠狀物質(zhì)(PMMA)內(nèi)，其中納米晶與PMMA質(zhì)量比為1: 3，強(qiáng)力攪拌60min，使Fe3O4納米晶均勻分布在膠狀物質(zhì)中，最后將Fe3O4/PMMA膠狀體再次放入恒溫干燥箱中以50°C聚合72h，最終得到FP納米聚合物。
本發(fā)明將硫鋁酸鈣、鋁酸鈣、粉煤灰、氫氧化鈣、鐵粉、PSP機(jī)硅粉和氨基苯氧基萘磺酸鹽經(jīng)過(guò)球磨的方法磨至大小為3-5 ym，然后加入有乙二胺磷酸鈉、三聚磷酸鈉、硼砂、硅酸鈉、二氧化錳、聚丙烯纖維、乙二胺四乙酸二鈉、和FP納米聚合物后，采用離心研磨法研磨制成本發(fā)明的產(chǎn)品。實(shí)施例I一種本發(fā)明的納米復(fù)合型膨脹抗裂防水劑，其組分及質(zhì)量百分比含量如下硫鋁酸鈣24%、鋁酸鈣10%、氫氧化鈣15%、PSP有機(jī)硅粉5%、硅酸鈉6%、乙二胺磷酸鈉2%、鐵粉1%、硼砂2. 5%、二氧化錳0. 4%、聚丙烯纖維I. 5%、乙二胺四乙酸二鈉0. 5%、三聚磷酸鈉I. 8%、粉煤灰15. 2%、氨基苯氧基萘磺酸鹽11. 6%、FP納米聚合物8. 5%。其制備方法如下，將硫鋁酸鈣、鋁酸鈣、粉煤灰、氫氧化鈣、鐵粉、PSP機(jī)硅粉和氨基苯氧基萘磺酸鹽按上面的含量混合后，經(jīng)過(guò)球磨的方法磨至大小為3. 5 y m，再按上面的配比加入乙二胺磷酸鈉、三聚磷酸鈉、硼砂、硅酸鈉、二氧化錳、聚丙烯纖維、乙二胺四乙酸二鈉、和FP納米聚合物后，采用研磨法研磨制成本發(fā)明的產(chǎn)品。實(shí)施例2另一種納米復(fù)合型膨脹抗裂防水劑，其組分及重量百分比含量如下硫鋁酸鈣10%、鋁酸鈣8%、氫氧化鈣15%、PSP有機(jī)硅粉11%、硅酸鈉7%、乙二胺磷酸鈉2%、鐵粉2%、硼砂2. 5%、二氧化錳0. 5%、聚丙烯纖維2. 0%、乙二胺四乙酸二鈉0. 5%、三聚磷酸鈉3%、粉煤灰22. 5%、氨基苯氧基萘磺酸鹽8%、FP納米聚合物6%。本實(shí)施例2的納米復(fù)合型膨脹抗裂防水劑，其具體技術(shù)指標(biāo)如表I所示表I納米復(fù)合型膨脹抗裂防水劑的技術(shù)指標(biāo)
權(quán)利要求
1.一種納米復(fù)合型膨脹抗裂防水劑，包括有如下質(zhì)量百分比含量的組分硫鋁酸鈣9. 2%-27. 5%、鋁酸鈣 6. 8%-11. 2%、氫氧化鈣 7. 1%_15· 4%、PSP 有機(jī)硅粉 4. 8%-13. 6%、硅酸鈉3. 6%-7. 5%、こニ胺磷酸鈉O. 1%-3. 2%、鐵粉O. 5%_2. 5%、硼砂1. 0%-3. 3%、ニ氧化錳O.1%-0. 5%、聚丙烯纖維O. 1%-2. 4%、こニ胺四こ酸ニ鈉O. 1%-0. 8%、三聚磷酸鈉I. 8%-4. 3%、粉煤灰15. 2%-22. 5%、氨基苯氧基萘磺酸鹽5. 3%-lL 6%、FP納米聚合物5. 1%-8. 5%。
2.如權(quán)利要求I所述的膨脹抗裂防水劑，其特征在于所述的PSP有機(jī)硅粉由聚硅氧烷和氨基聚醚有機(jī)硅混合而成，其中聚硅氧烷質(zhì)量百分含量為68. 5%，氨基聚醚有機(jī)硅百分含量為31. 5%ο
3.如權(quán)利要求2所述的膨脹抗裂防水劑，其特征在于所述的聚硅氧烷的制備方法如下首先將氯甲烷和ニ氧化硅粉末按質(zhì)量比3:1混合后，經(jīng)銅催化下在230°C時(shí)反應(yīng)12h，產(chǎn)物經(jīng)分餾后，再水解生成ニ甲基ニ羥基硅烷；然后將ニ甲基ニ羥基硅烷在聚合反應(yīng)釜內(nèi)加入溶劑ニ甲苯，ニ甲苯加入量為氯甲烷和SiO2粉末質(zhì)量的15%，最后將ニ甲基ニ羥基硅烷在85 °C時(shí)經(jīng)縮合聚合反應(yīng)制得的。
4.如權(quán)利要求2所述的膨脹抗裂防水劑，其特征在于所述的氨基聚醚有機(jī)硅制備方法如下首先將氫硅油與烯丙基聚醚按體積比為I. 3 :1混合后，在105°C時(shí)鉬催化下加成反應(yīng)Sh得到聚醚改性有機(jī)硅，再將聚醚改性有機(jī)硅在65°C用醋酸鈉催化下與ニこ醇胺反應(yīng)3h而制得氨基聚醚有機(jī)硅，其中聚醚改性有機(jī)硅與ニこ醇胺質(zhì)量比為3. 6 :1。
5.如權(quán)利要求I所述的膨脹抗裂防水劑，其特征在于所述的氨基苯氧基萘磺酸鹽的制備方法如下首先在ニ甲苯中加入I-萘酚_3，6- ニ磺酸鈉和2，4- ニ硝基氟苯，I-萘酚-3，6- ニ磺酸鈉和2，4- ニ硝基氟苯的摩爾比1: 2，均勻攪拌至溶質(zhì)溶解并逐漸加溫至30°C，再加入少量無(wú)水碳酸鈉和ニ甲基亞砜，在50°C條件下無(wú)氧反應(yīng)15h，再經(jīng)過(guò)烘干后得到氨基苯氧基萘磺酸鹽。
6.如權(quán)利要求I所述的膨脹抗裂防水劑，其特征在于所述的FP納米聚合物的制備方法如下首先將甲基丙烯酸甲脂和偶氮ニ異丁腈按體積比2. 3:3. 7在75°C攪拌預(yù)聚合反應(yīng)30min，冷卻至室溫，再經(jīng)過(guò)50°C聚合6h得到聚甲基丙烯酸甲脂，然后將水相Fe3O4納米晶體加入到聚甲基丙烯酸甲脂中攪拌60min，再次放入恒溫干燥箱中以50°C聚合72h，得到FP納米聚合物。
7.如權(quán)利要求I所述的膨脹抗裂防水劑，其特征在于由如下質(zhì)量百分比組分組成硫鋁酸鈣22. 5%、鋁酸鈣8. 3%、氫氧化鈣9. 2%、PSP有機(jī)硅粉11. 6%、硅酸鈉6. 2%、こニ胺磷酸鈉O. 5%、鐵粉I. 8%、硼砂2. 1%、ニ氧化錳O. 3%、聚丙烯纖維2. 2%、こニ胺四こ酸ニ鈉O. 4%、三聚磷酸鈉2. 6%、粉煤灰17. 6%、氨基苯氧基萘磺酸鹽7. 8%、FP納米聚合物6. 9%。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種納米復(fù)合型膨脹抗裂劑，其組分及含量如下硫鋁酸鈣9.2%-27.5% 、鋁酸鈣6.8%-11.2%、氫氧化鈣7.1%-15.4%、PSP有機(jī)硅粉4.8%-13.6%、硅酸鈉3.6%-7.5%、乙二胺磷酸鈉0.1%-3.2%、鐵粉0.5%-2.5%、硼砂1.0%-3.3%、二氧化錳0.1%-0.5%、聚丙烯纖維0.1%-2.4%、乙二胺四乙酸二鈉0.1%-0.8%、三聚磷酸鈉1.8%-4.3%、粉煤灰15.2%-22.5%、氨基苯氧基萘磺酸鹽5.3%-11.6%、FP納米聚合物5.1%-8.5%。本發(fā)明產(chǎn)品產(chǎn)生的膨脹與混凝土收縮同步發(fā)展，在不同時(shí)期、不同量值、不同晶體礦物的不同作用機(jī)理下，生成的填充物能有效填充在混凝土的孔縫中。在受到鋼筋及鄰位的約束時(shí)，能產(chǎn)生0.3MPa-0.8MPa的預(yù)壓應(yīng)力，在混凝土不同的齡期有不同的膨脹礦相生成，極有效的控制了混凝土及水泥砂漿的早期塑性收縮、干縮等非結(jié)構(gòu)性裂縫的產(chǎn)生和發(fā)展。
文檔編號(hào)C04B22/04GK102701635SQ20121019459
公開(kāi)日2012年10月3日 申請(qǐng)日期2012年6月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月13日
發(fā)明者于慧, 白靜, 皇甫新章 申請(qǐng)人:天津泰克建筑科技有限公司青島分公司