憎水微胶囊在提高混凝土抗渗透性的应用制造技术

本发明专利技术提供一种抗渗透混凝土及其憎水微胶囊在混凝土中的应用，其中抗渗透混凝土制备原料包括集料、水泥，还包括憎水微胶囊，抗渗透混凝土由以下原料按质量百分比组成：憎水微胶囊为0.1％～0.5％，水泥为17.6％～17.8％，集料为74.5％～74.9％，水为7.2％～7.4％，原料的质量百分数之和为100％。其中，憎水微胶囊的囊芯采用憎水材料，囊壁采用具有官能团的笼型聚倍半硅氧烷与聚甲基丙烯酸甲酯聚合物或聚苯乙烯的复合材料。本发明专利技术抗渗性混凝土内置憎水微胶囊，在混凝土碱性条件下，其憎水微胶囊壁材逐渐变薄，直至慢慢破裂，缓慢释放憎水微胶囊内部的憎水材料，能够人为控制憎水程度，明显提高水泥混凝土的抗渗能力，同时不影响混凝土的力学性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于道路材料领域，涉及混凝土憎水材料，具体涉及憎水微胶囊在提高混凝土抗渗透性的应用。
技术介绍
水泥混凝土由于内部水泥水化或体积收缩而产生水分蒸发，导致其孔隙增大或连通孔隙增加，而使其抗渗能力明显降低。提高水泥混凝土的抗渗能力常用的技术手段是通过提高混凝土的密实度，改善孔隙结构，从而减少渗透通道，提高抗渗性。常用的办法是掺用引气型外加剂，使混凝土内部产生不连通的气泡，截断毛细管通道，改变孔隙结构，从而提高混凝土的抗渗性。此外，减小水灰比，选用适当品种及强度等级的水泥，保证施工质量，特别是注意振捣密实、养护充分等，都可提高水泥混凝土的抗渗性能。但是，混凝土中添加引气型外加剂后，其力学性能会明显降低；减小水灰比、选用适当的水泥等措施会影响混凝土的工作性能，提高混凝土的成本。另外，水泥混凝土中掺加憎水剂可提高混凝土的抗渗性能，但是憎水剂会出现与水泥适用性差的问题，在一定程度上导致水泥混凝土的工作性能变差，从而影响混凝土的力学性能和抗渗性能。混凝土的浆体-集料界面本身结构疏松，致密程度较差，是水分渗入混凝土内部的主要通道，掺加到混凝土中的憎水剂容易吸附在集料表面，致使水泥浆体与集料间形成明显的界面，从而影响混凝土的力学性能和抗渗性能。
技术实现思路
针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于，提供一种憎水微胶囊用于提高混凝土抗渗透性能。为了解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案予以实现：憎水微胶囊在提高混凝土抗渗透性的应用，憎水微胶囊的囊芯采用憎水材料，囊壁为具有官能团的笼型聚倍半硅氧烷与聚甲基丙烯酸甲酯聚合物的复合材料，或具有官能团的笼型聚倍半硅氧烷与聚苯乙烯的复合材料。憎水材料为甲基硅油、甲基硅酸钠、有机硅烷、四乙氧基硅烷或有机硅氧烷。具有官能团的笼型聚倍半硅氧烷为硅醇聚倍半硅氧烷或乙烯基聚倍半硅氧烷。一种抗渗透混凝土，其制备原料包括集料、水泥，还包括憎水微胶囊，所述憎水微胶囊的囊芯采用憎水材料，囊壁采用具有官能团的笼型聚倍半硅氧烷与聚甲基丙烯酸甲酯聚合物或聚苯乙烯的复合材料。一种抗渗透混凝土，由以下原料按质量百分比组成：憎水微胶囊为0.1％～0.5％，水泥为17.6％～17.8％，集料为74.5％～74.9％，水为7.2％～7.4％，原料的质量百分数之和为100％。一种抗渗透混凝土，由以下原料按质量百分比组成：憎水微胶囊为0.3％，水泥为17.7％，集料为74.7％，水为7.3％。集料包括粒径范围小于5mm的细集料以及粒径范围为10mm～31.5mm的粗集料。本专利技术与现有技术相比，具有如下技术效果：(Ⅰ)本专利技术抗渗透混凝土内置憎水微胶囊，在混凝土碱性条件下，其憎水微胶囊壁材逐渐变薄，直至慢慢破裂，缓慢释放憎水微胶囊内部的憎水材料，能够人为控制憎水程度，明显提高水泥混凝土的抗渗能力。(Ⅱ)本专利技术憎水微胶囊由于在水泥混凝土拌和和水化初期并未破裂，因此不影响混凝土正常水化，具有官能团的笼型聚倍半硅氧烷材料的触发作用，能够与混凝土中的组分反应生成二次产物，从而可以提高混凝土力学性能。(Ⅲ)本专利技术的憎水微胶囊为内置型，即在水泥混凝土原材料拌和过程中加入，制备工艺简单。以下结合实施例对本专利技术的具体内容作进一步详细解释说明。具体实施方式具有官能团的笼型聚倍半硅氧烷，是一种具有笼状结构的有机/无机杂化分子，通式(RSiO3/2)n，其中R为八个顶角Si原子所连接基团。本专利技术中掺入的憎水微胶囊，其外壁是具有能够与碱反应的Si-O结构，随着水泥水化程度的深入，水泥内部碱性环境逐渐加强，此时碱性物质很容易与具有官能团的笼型聚倍半硅氧烷化合物中的二氧化硅发生化学反应，使壁材逐渐变薄，直至慢慢破裂，缓慢释放胶囊内部的憎水芯材。当改变具有官能团的笼型聚倍半硅氧烷基团的浓度时，胶囊外壁与碱的反应速度就会得到改变，从而能够人为地控制憎水程度。憎水微胶囊的掺入能够明显提高水泥混凝土的抗渗能力，不影响水泥混凝土的工作性能和力学性能；而且具有官能团的笼型聚倍半硅氧烷材料的触发作用，生成二次水化产物C-S-H，能够提高混凝土的力学性能。碱与胶囊壁中二氧化硅的反应过程可用如下方程式表示：xCa(OH)2+SiO2+mH2O→xCaO·SiO2·nH2O以下给出本专利技术的具体实施例，需要说明的是本专利技术并不局限于以下具体实施例，凡在本申请技术方案基础上做的等同变换均落入本专利技术的保护范围。本专利技术所述具有官能团的笼型聚倍半硅氧烷是指分子级大小在1～3nm，其化合物中含有的二氧化硅能特定的与水泥水化后期碱性化合物发生化学反应的一类物质，优选硅醇聚倍半硅氧烷或乙烯基聚倍半硅氧烷。本专利技术所述憎水材料是指含有憎水基团的一类憎水性物质，优选甲基硅油、甲基硅酸钠、有机硅烷、四乙氧基硅烷或有机硅氧烷。实施例1：本实施例给出一种抗渗透混凝土，由以下原料按质量百分比组成：憎水微胶囊为0.3％，水泥为17.7％，集料为74.7％(其中细集料为21.4％，粗集料为53.3％)，水为7.3％。其中，粗集料：石灰岩碎石，压碎值为15.1％，粒径为5mm～31.5mm；细集料：天然河砂，细度模数为2.51，粒径小于5mm；水泥：P·C32.5水泥，安定性合格，强度等级满足GB175-2007《通用硅酸盐水泥标准》要求。基于本实施例的原料配方，本实施例抗渗透混凝土的具体制备过程如下所述：步骤一，称取2g明胶溶于200ml去离子水中，加热搅拌直至全部溶解，得到乳化剂质量浓度为1％的水相；步骤二，分别称取2g聚甲基丙烯酸甲酯聚合物和2g甲基硅油溶于20ml有机溶剂二氯甲烷中，搅拌使之溶解完全，再向其中加入0.002g硅醇倍半硅氧烷，搅拌均匀，形成的溶液为油相；步骤三，将油相慢慢加入到水相中，经过高速剪切乳化，高速剪切速率为1000r/min，剪切时间为30min，然后在常温下，转速为300r/min搅拌6h至有机溶剂完全挥发，即得到憎水微胶囊的悬浊液；步骤四，将得到的悬浊液经过离心，得到的沉淀使用去离子水洗涤，常温干燥得到憎水微胶囊。步骤五，将粗集料533g、细集料214g、水泥177g和憎水微胶囊3g在常温条件下拌和，再加入水73g拌和，制得抗渗透混凝土试件。对本实施例中成型的抗渗透混凝土试件，测试其工作性能、静压强度和抗渗性能：其中，工作性能：对本实施例中成型的水泥混凝土试件进行坍落度试验。将坍落度筒清洗干净后，放在经水润湿的刚性平板上，将混凝土拌合物平均分层均匀地装入筒内捣实，刮平筒口多余的混凝土拌合物，在5～10s内垂直平稳提起坍落度筒，量取混凝土试样顶面与坍落度筒顶面的垂直距离，即为坍落度；同时测试加水拌和30min后混凝土的坍落度，评价混凝土的保坍性能，试验结果见表1。静压强度：水泥混凝土抗压强度标准试件尺寸为150mm×150mm×150mm，试件成型后放入标准养护箱中静置24h后拆模，随后移至温度为20±5℃，相对湿度在90％以上，采用雾化加湿的养护室中养护。分别测试养护龄期为3d、7d和28d的混凝土立方体抗压强度，试验结果见表2。抗渗性能：水泥混凝土试件外形为圆台体，上、下两面分别为直径175mm和185mm髙度为150mm，养护龄期28d，每组6个试件。经过烤化石蜡密封，固定于抗渗仪模具中。水压设定值为(1.2±0.5)MPa，记录顶面渗水本文档来自技高网...

【技术保护点】
憎水微胶囊在提高混凝土抗渗透性的应用，所述憎水微胶囊包括囊芯和囊壁，所述囊芯采用憎水材料，囊壁为具有官能团的笼型聚倍半硅氧烷与聚甲基丙烯酸甲酯聚合物的复合材料，或具有官能团的笼型聚倍半硅氧烷与聚苯乙烯的复合材料。

【技术特征摘要】
1.憎水微胶囊在提高混凝土抗渗透性的应用，所述憎水微胶囊包括囊芯和囊壁，所述囊芯采用憎水材料，囊壁为具有官能团的笼型聚倍半硅氧烷与聚甲基丙烯酸甲酯聚合物的复合材料，或具有官能团的笼型聚倍半硅氧烷与聚苯乙烯的复合材料。2.如权利要求1所述憎水微胶囊在提高混凝土抗渗透性的应用，其特征在于，所述憎水材料为甲基硅油、甲基硅酸钠、有机硅烷、四乙氧基硅烷或有机硅氧烷。3.如权利要求1所述憎水微胶囊在提高混凝土抗渗透性的应用，其特征在于，所述具有官能团的笼型聚倍半硅氧烷为硅醇聚倍半硅氧烷或乙烯基聚倍半硅氧烷。4.一种抗渗透混凝土，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：王振军，赵鹏，阎鑫，吴佳育，艾涛，刘加平，白敏，
申请(专利权)人：长安大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61