本发明涉及混凝土外加剂领域，尤其涉及一种混凝土抗裂抗渗剂及其制备方法。
背景技术：
：公路、桥梁、铁道、核电、水电、港口、海洋等重大工程项目正在大规模的建设，但是混凝土的主要缺陷是脆性、裂缝和渗透，由此引起的容易裂缝等问题，使其性能下降、使用寿命缩短。石墨烯作为片层石墨，其单原子层平面上的每个碳原子都通过很强的σ键与其他三个碳原子相连，这些很强的C-C键致使石墨烯片层具有优异的结构刚性；而石墨烯平面上存在的纳米级微观扭曲则使其结构更加稳定。石墨烯作为强度和硬度最大的柔韧性片层材料，可以很好地改善水泥脆性增加混凝土的韧性从而减少微裂缝的产生，改善混凝土孔结构密实混凝土从而提高混凝土的耐久性。石墨烯的比表面积大，比表面能高，导致石墨烯不可逆地团聚形成块状聚集体，甚至重新堆叠成石墨从而丧失其所具有的优异性能,在混凝土碱性环境下石墨烯的分散更加困难，从而限制了石墨烯在混凝土中的应用。发明专利CN201610092342.X所述一种石墨烯水泥基智能混凝土材料及其制备方法,其用大量的分散剂分散石墨烯可能会有引气或者增加混凝土亲水性的问题，而且论文中并没有陈述石墨烯分散液体的稳定性，所以石墨烯分散液的稳定性也可能存在问题，磺化石墨烯在石墨烯表面引入磺酸根，使其能够在水溶液中稳定，同时能够很好的分散在混凝土中，但是石墨烯作为惰性材料其与混凝土的结合力很弱，使得石墨烯的高强高韧性得不到最大的体现。而且石墨烯作为2D片层材料可以提高混凝土的抗拉性能和密实程度，但是无法阻止由于毛细孔吸水传导的水以及氯离子钢筋腐蚀性离子。技术实现要素：为了解决现有石墨烯分散性差、磺化石墨烯与混凝土结合力弱以及混凝土毛细孔吸水引入腐蚀性离子的问题，本发明提供了一种可使混凝土抗裂、抗渗性能增强且能提高混凝土的防水效应的混凝土抗裂抗渗剂及其制备方法。本发明提供了一种混凝土抗裂抗渗剂，各组分按以下质量百分比组成：所述的疏水物质为正癸醇、十一醇、十二醇中的一种以上任意比例的混合物；所述乳化剂A为平平加15、平平加20、平平加25、吐温60、吐温80、吐温70、吐温85、蓖麻油聚氧乙烯醚EL-40、蓖麻油聚氧乙烯醚EL-60中的一种以上任意比例的混合物；所述消泡剂为矿物油类消泡剂；所述改性磺化石墨烯由带氨基的硅烷类化合物、磺化石墨烯和乳化剂B制得。所述硅烷类化合物与磺化石墨烯的氮硫摩尔比为1：3-1：2，所述乳化剂B质量为磺化石墨烯质量的0.5％-5％。所述带氨基的硅烷类化合物结构满足以下通式R1-SiR2R3R4，其中，R1为带有伯氨基、仲氨基的直链或者带支链烷基残链；R2、R3、R4为-O-R6,R6为包括1-3个碳原子的直链、支链的烷基残基。所述乳化剂B为平平加15、平平加20、平平加25、吐温60、吐温80、吐温70、吐温85、蓖麻油聚氧乙烯醚EL-40、蓖麻油聚氧乙烯醚EL-60中的一种以上任意比例的混合物。本发明所述的一种混凝土抗裂抗渗剂的制备方法，包括如下步骤：(1)改性磺化石墨烯乳液的制备：将带氨基的硅烷类化合物、磺化石墨烯水溶液、乳化剂B,加入到反应釜1中，加热到40-60℃，持续搅拌6-24h，搅拌速度为300-2000rpm，即得到改性磺化石墨烯乳液；(2)混凝土抗裂抗渗剂的制备：将步骤(1)制得的改性磺化石墨烯乳液、疏水物质、乳化剂A、消泡剂和水加入到剪切釜2，混合后在搅拌速度为2000-3000rpm条件下常温搅拌1-3h即得到所述混凝土抗裂抗渗剂。所述磺化石墨烯溶液为现有市场上购买所得。相对于其它石墨烯类混凝土外加剂，本发明的优点和有益效果在于：分子设计和组分的合理分配,发明一种与水泥结合力好的复合抗裂、抗渗、防水的混凝外加剂，利用氨基和磺酸基反应在石墨烯表面引入活性硅烷基团，增强在成型过程中石墨烯与水泥之间的结合力，最大限度在混凝土中展现石墨烯高强高韧的特点，提高混凝土抗折抗拉抗裂的性能；同时，利用疏水物质降低混凝土表面毛细孔吸水以及石墨烯2D阻隔性能，可防止水和氯化物盐类通过毛细孔进入混凝土内部，进一步提高混凝土抗渗性能，从而大大提高混凝土的耐久性。具体实施方式为了更好地理解本发明，下面结合实施例对本发明的内容作进一步的说明，但本发明的内容并不局限于实施例表述的范围。各实施例中，混凝土电通量按照行业标准JTJ275-2000《海港工程混凝土结构防腐蚀技术规范》要求测定。氯离子浓度按照GB/T50082-2009《普通混凝土长期性能和耐久性能实验方法标准》要求测定，混凝土吸水率按照英国标准BS1881-122-2011《testingconcretepart122:methodfordeterminationofwaterabsorption》要求，测定抗拉强度的试块为8字模，断面尺寸为3cm*3cm,参照DL/T5150-2001标准进行测试。实施例1取γ-氨基丙基三乙氧基硅烷3.1g、质量浓度10％的磺化石墨烯水溶液70g、乳化剂吐温600.035g混合均匀加入到反应釜1中，加热到40℃，40℃搅拌6h，搅拌速度为300rpm，即得到改性磺化石墨烯乳液。将上述改性磺化石墨烯乳液73.1g、正癸醇10g、平平加151g、消泡剂0.01g和水905.6g加入到剪切釜2中在2000rpm条件下常温搅拌1h得到混凝土抗裂抗渗剂。实施例2取γ-氨基丙基三乙氧基硅烷9.5g、质量浓度10％的磺化石墨烯水溶液210g、乳化剂吐温800.21g混合均匀加入到反应釜1中，加热到50℃，50℃搅拌8h，搅拌速度为700rpm，即得到改性磺化石墨烯乳液。将上述改性磺化石墨烯乳液219.7g、十一醇70g、平平加255g、消泡剂0.03g和水674.6g加入到剪切釜2中在2500rpm条件下常温搅拌1h得到混凝土抗裂抗渗剂。实施例3取γ-氨基丙基三甲氧基硅烷15.3g、质量浓度10％的磺化石墨烯水溶液340g、乳化剂EL-400.68g混合均匀加入到反应釜1中，加热到60℃，60℃搅拌10h，搅拌速度为1200rpm，即得到改性磺化石墨烯乳液。将上述改性磺化石墨烯乳液356.0g、十二醇140g、平平加2510g、消泡剂0.07g和水444.0g加入到剪切釜2中在3000rpm条件下常温搅拌2h得到混凝土抗裂抗渗剂。实施例4取γ-氨基丙基三甲氧基硅烷40g、质量浓度10％的磺化石墨烯水溶液590g、乳化剂EL-601.77g混合均匀加入到反应釜1中，加热到60℃，60℃搅拌12h，搅拌速度为2000rpm，即得到改性磺化石墨烯乳液。将上述改性磺化石墨烯631.6g、正葵醇150g、平平加1515g、消泡剂0.1g和水102.6g加入到剪切釜2中在3000rpm条件下常温搅拌3h得到混凝土抗裂抗渗剂。实施例5取N-β(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷40g、质量浓度10％的磺化石墨烯水溶液590g、乳化剂吐温602.36g混合均匀加入到反应釜1中，加热到50℃，50℃搅拌12h，搅拌速度为1000rpm，即得到改性磺化石墨烯乳液。将上述改性磺化石墨烯乳液632.3g、十一醇10g、平平加2020g、消泡剂0.01g和水236.5g加入到剪切釜2中在2000rpm条件下常温搅拌3h得到混凝土抗裂抗渗剂。实施例6取N-β(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷22.9g、质量浓度10％的磺化石墨烯水溶液340g、乳化剂吐温801.70g混合均匀加入到反应釜1中，加热到60℃，60℃搅拌8h，搅拌速度为1800rpm，即得到改性磺化石墨烯乳液。将上述改性磺化石墨烯364.6g、十二醇10g、平平加1510g、消泡剂0.06g和水556.6g加入到剪切釜2中在2500rpm条件下常温搅拌3h得到混凝土抗裂抗渗剂。应用效果检测：各实施例所得混凝土抗裂抗渗剂性能测试结果见表1。其中，抗拉强度是按照相同乳液固含量掺量(乳液的固体重量/水泥＝0.7％)进行水泥净浆测试的，水胶比为0.35，标准养护28天。电通量、氯离子和吸水率是按照相同乳液固含量掺量(乳液的固体重量/水泥矿物掺和料＝0.7％)进行混凝土性能测试，并以未掺混凝土抗裂抗渗剂的空白混凝土作为对照，混凝土配合比为：水泥3.8Kg，粉煤灰1.66Kg，矿渣2.94Kg，沙子15Kg，大石15.15Kg，小石6.5Kg，水2.94Kg，其中水泥为海螺品牌42.5R水泥。通过性能测试发现实施例1-6的水泥净浆的28天抗拉强度≥4MPa，掺入实施例1-6中的混凝土抗裂抗渗剂的混凝土28天电通量≤1000C，28天氯离子浓度≤10×10-12mg/cm2·d，吸水率≤2.0％。对比实施例1-6和空白实验组可以发现：混凝土抗裂抗渗剂28天抗拉强度是空白组157％-218％倍，28天电通量只有空白组的52％-76％，28天氯离子只有空白组的55％-67％，3天吸水率只有空白组的41％-57％。结果可以看出，混凝土抗裂抗渗剂可以明显提高混凝土的抗拉性能从而提高混凝土的抗裂性能，提高混凝土密实性降低混凝土氯离子传输速率，降低混凝土吸水率，减少毛细孔吸水，可防止水和氯化物盐类通过毛细孔进入混凝土内部，进一步提高混凝土抗渗性能，从而大大提高混凝土的耐久性。表1各实施例所得混凝土抗裂抗渗剂性能测试结果编号28天抗拉性能28天电通量28天氯离子3天吸水率空白对照组100％100％100％100％实施例1188％76％62％52％实施例2173％63％63％47％实施例3157％71％67％41％实施例4183％63％60％46％实施例5218％52％55％57％实施例6215％55％58％55％当前第1页1 2 3