含活性添加剂的混凝土材料的制备方法与流程

本发明涉及混凝土材料领域，具体地，涉及一种含活性添加剂的混凝土材料的制备方法。

背景技术：

防水材料是建筑物的围护结构要防止雨水、雪水和地下水的渗透；要防止空气中的湿气、蒸汽和其他有害气体与液体的侵蚀；分隔结构要防止给排水的渗翻。这些防渗透、渗漏和侵蚀的材料统称。例如，专利号为cn2017100474779的发明公开了一种水泥基渗透结晶防水剂，包括由以下重量份数表示的组分：硅酸盐水泥570-630份；石英砂275-325份；粉煤灰95-105份；减水剂2-17份；渗透结晶母料80-95份；渗透结晶母料包括五水偏硅酸钠、氯化钙、羟丙基甲基纤维素、硅油和酒石酸。在硅酸盐水泥中掺和渗透结晶母料，遇到水时，渗透结晶母料中的活性物质与水反应，填充满裂缝，提高抗压抗折性能。但是水泥基渗透结晶防水液使用偏多，制得的混凝土材料整体机械强度和抗渗能力不足。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种含活性添加剂的混凝土材料的制备方法，解决了传统的混凝土材料整体机械强度和抗渗能力不足的问题。

为了实现上述目的，本发明提供了一种含活性添加剂的混凝土材料的制备方法，所述制备方法包括：

(1)材料a的制备：将水铝英石、碳酸钾粉体和盐酸溶液混合，依次经第一次加热处理和第二次加热处理，研磨后得到材料a；

(2)材料b的制备：将酒石酸、顺丁烯二酸、甲酸铵、偏铝酸钙、草酸、酒石酸钠和氯化钙混合，经烘干、过筛、焙烧和研磨后得到材料b；

(3)材料c的制备：将硅酸钠、柠檬酸钠、甲酸锌、碳酸钙、碳酸钾、三水醋酸钠、甲酸钙、偏铝酸钙和氯化钙混合，经烘干、过筛、焙烧和研磨后得到材料c；

(4)将材料a、材料b和材料c混合后经焙烧和二次回火处理得到活性添加剂；

(5)将硅酸盐水泥、活性添加剂、硅酸钠、石英砂和水混合，得到混凝土材料。

通过上述技术方案，本发明本发明提供了一种含活性添加剂的混凝土材料的制备方法，制得的混凝土材料组织均匀致密，具有良好的防水性能，同时也具有良好的稳定性和实用性，可广泛应用于建筑领域等。本发明制备方法较简单，生产成本低，适合于工业化生产。由于水泥的水化反应是一个不完全的反应过程，在不失水的状态下，多年以后反应仍有进行，而在后期的水化反应过程中，结晶体骨架周围任有未反应的材料a和材料c为反应提供游离离子，而未反应的材料b同样能继续催化活性化合物而继续生成结晶。因此，混凝土结构即使被水再次穿透或局部受损开裂，在结晶的作用下能自行修补愈合，具有多次抗渗的能力，从本质上改善了普通混凝土结构体积的不稳定带来的再次裂渗。材料a中经改性的水铝英石等有助于松散性的针状组织本身的强度。所形成的不溶于水的结晶体对基层缺陷的填充可大大增强基层对液态水的抗渗性能，并达到良好的阻水效果。材料b提供了有活性添加剂在涂层和基层的空穴中逐步聚合的活性。其中草酸、酒石酸有助于大分子或高分子的结晶体含有较多的疏水基团，致使结晶体不溶于水。顺丁烯二酸、甲酸胺有助于松散性的针状组织本身的强度。酒石酸钠有助于针状组织与基体的强度衔接。材料c提供了活性添加剂在涂层和基层的空穴中与游离钙铝等氧化物交互反应的活性离子，如甲酸锌、甲酸钙、碳酸钾、柠檬酸钠、硅酸钠。碳酸钠、三水醋酸钠有助于结晶物在结构孔缝中吸水膨胀，由疏至密，使混凝土结构表层向纵深逐渐形成一个致密的抗渗区域，大大提高了结构整体的抗渗能力。材料a、b、c中的碳酸钙、氯化钙有助于松散性的针状组织本身的强度。在水泥水化过程中，有水的情况下，活性添加剂溶于水，并随水带入涂层和基层的空隙。在硅酸盐的催化下，活性添加剂在涂层和基层的空穴中逐步聚合，即渗透到砼内部的孔隙中的活性添加剂与混凝土中的以及自身带入的游离钙铝等氧化物进行交互反应，形成一种不溶于水的但与混凝土牢固结合的枝状结晶物，起到阻水、增强的作用。

本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明制得的含活性添加剂的混凝土材料的组织结构图。

具体实施方式

以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。

本发明提供了一种含活性添加剂的混凝土材料的制备方法，所述制备方法包括：

(1)材料a的制备：将水铝英石、碳酸钾粉体和盐酸溶液混合，依次经第一次加热处理和第二次加热处理，研磨后得到材料a；

(2)材料b的制备：将酒石酸、顺丁烯二酸、甲酸铵、偏铝酸钙、草酸、酒石酸钠和氯化钙混合，经烘干、过筛、焙烧和研磨后得到材料b；

(3)材料c的制备：将硅酸钠、柠檬酸钠、甲酸锌、碳酸钙、碳酸钾、三水醋酸钠、甲酸钙、偏铝酸钙和氯化钙混合，经烘干、过筛、焙烧和研磨后得到材料c；

(4)将材料a、材料b和材料c混合后经焙烧和二次回火处理得到活性添加剂；

(5)将硅酸盐水泥、活性添加剂、硅酸钠、石英砂和水混合，得到混凝土材料。

在本发明的一种优选的实施方式中，为了进一步提高混凝土材料的机械强度和防渗能力，所述材料b中各成分的重量百分比含量为：酒石酸10-15％、顺丁烯二酸0.5-0.9％、甲酸铵0.3-0.8％、偏铝酸钙40-55％、草酸0.4-0.8％、酒石酸钠4-9％和余量氯化钙。

在本发明的一种优选的实施方式中，为了进一步提高混凝土材料的机械强度和防渗能力，在步骤(2)中，烘干的温度为115-125℃；和/或

过筛选用的筛网为180-220目；和/或

焙烧的温度为220-260℃；

在步骤(2)中，研磨后的材料b的平均粒径为9-12μm。

在本发明的一种优选的实施方式中，为了进一步提高混凝土材料的机械强度和防渗能力，所述材料c中各成分的重量百分比含量为：硅酸钠4-10％、柠檬酸钠3-8％、甲酸锌0.5-0.9％、碳酸钙2-8％、碳酸钾5-9％、三水醋酸钠2-8％、甲酸钙0.2-0.8％、偏铝酸钙32-38％和余量氯化钙。

在本发明的一种优选的实施方式中，为了进一步提高混凝土材料的机械强度和防渗能力，在步骤(3)中，烘干的温度为115-125℃；和/或

过筛选用的筛网为180-220目；和/或

焙烧的温度为190-240℃；

在步骤(3)中，研磨后的材料c的平均粒径为9-12μm。

在本发明的一种优选的实施方式中，为了进一步提高混凝土材料的机械强度和防渗能力，在步骤(1)中，第一次加热处理的条件包括：温度为90-110℃，时间为1-2h；

第二次加热处理的条件包括：温度为405-435℃，时间为1-2h。

在本发明的一种优选的实施方式中，为了进一步提高混凝土材料的机械强度和防渗能力，在步骤(1)中，先将水铝英石和碳酸钾粉体按照重量比为1:0.1-0.4的比例进行混合，之后按照固液重量比为1:8-10的比例加入3-5mol/l的盐酸溶液。

在本发明的一种优选的实施方式中，为了进一步提高混凝土材料的机械强度和防渗能力，材料a、材料b和材料c的重量比为：0.2-0.8:2-5:10。

在本发明的一种优选的实施方式中，为了进一步提高混凝土材料的机械强度和防渗能力，在步骤(4)中，焙烧的条件包括：先升温至390-430℃，保温3-4h，然后升温至560-590℃烧结3-4h；和/或

二次回火处理的条件包括：温度为110-120℃，停留时间为1-2h。

在本发明的一种优选的实施方式中，为了进一步提高混凝土材料的机械强度和防渗能力，在步骤(5)中，将硅酸盐水泥100份、活性添加剂0.4-0.8份、硅酸钠15-30份、石英砂50-60份和水110-130份混合。

以下将通过实施例对本发明进行详细描述。以下实施例中，混凝土材料的制备方法包括：按照重量配料，称量硅酸盐水泥、活性添加剂、硅酸钠、石英砂和水，混合均匀即可使用；

其中，材料a的制备方法包括：取平均粒径为9微米的水铝英石和碳酸钾粉体，混合均匀后，按固液重量比为1:9，在混合物粉中加入4mol/l的盐酸，混合均匀后放入100℃炉中，加热1.5h，冷却到室温后用水洗至中性，然后放入炉中，加热到,420℃保持1.5h，最后将产物在研磨机中使粉体粒径达到10.5微米，得到材料a；

材料b的制备方法包括：将酒石酸，顺丁烯二酸，甲酸胺，偏铝酸钙，草酸，酒石酸钠和氯化钙进行配料，原料为纯物质(含量大于99.9％)，其中固相粉体平均粒径为9微米，将各原料在搅拌机中进行混合，而后将混合均匀的粉料在120℃下烘干，烘干后再过筛，筛网为200目，然后放入烧结炉进行焙烧，焙烧温度为240℃，最后将焙烧产物在研磨机中使粉体粒径达到10.5微米，得到材料b；

材料c的制备方法包括：将硅酸钠，柠檬酸钠，甲酸锌，碳酸钙，碳酸钾，三水醋酸钠，甲酸钙，偏铝酸钙和氯化钙进行配料，原料为纯物质(含量大于99.9％)，其中固相粉体平均粒径为8微米，将各原料在搅拌机中进行混合，而后将搅拌均匀粉料在120℃下烘干，烘干后再过筛，筛网为200目，然后放入焙烧炉进行焙烧，焙烧温度为215℃，最后将焙烧产物在研磨机中使粉体粒径达到10.5微米；

将制得的材料a、材料b与材料c按重量比配料后，加入到三维混合机中混合均匀，得混合粉料；然后放入炉中进行焙烧，先升温至410℃，保温3.5h，然后升温至575℃烧结3.5h，冷却至室温后，进行二次回火处理，即分别在115℃停留1.5h，冷却后得到混凝土材料。

实施例1

按照上述的制备方法制备防水材料，其中，所述混凝土材料包括以下重量份的原料组分：硅酸盐水泥100份、活性添加剂0.4份、硅酸钠15份、石英砂50份和水110份；材料a、材料b和材料c的重量比为：0.2:2:10；在材料a中，水铝英石和碳酸钾的重量比为1：0.11；所述材料b中各成分的重量百分比含量为：酒石酸10％、顺丁烯二酸0.5％、甲酸铵0.3％、偏铝酸钙40％、草酸0.4％、酒石酸钠4％和余量氯化钙；所述材料c中各成分的重量百分比含量为：硅酸钠4％、柠檬酸钠3％、甲酸锌0.5％、碳酸钙2％、碳酸钾5％、三水醋酸钠2％、甲酸钙0.2％、偏铝酸钙32％和余量氯化钙。

实施例2

按照上述的制备方法制备防水材料，其中，所述混凝土材料包括以下重量份的原料组分：硅酸盐水泥100份、活性添加剂0.6份、硅酸钠22份、石英砂55份和水120份；材料a、材料b和材料c的重量比为：0.6:4:10；在材料a中，水铝英石和碳酸钾的重量比为1：0.13；所述材料b中各成分的重量百分比含量为：酒石酸13％、顺丁烯二酸0.7％、甲酸铵0.5％、偏铝酸钙49％、草酸0.6％、酒石酸钠7％和余量氯化钙；所述材料c中各成分的重量百分比含量为：硅酸钠7％、柠檬酸钠6％、甲酸锌0.7％、碳酸钙6％、碳酸钾7％、三水醋酸钠6％、甲酸钙0.5％、偏铝酸钙35％和余量氯化钙。

实施例3

按照上述的制备方法制备防水材料，其中，所述混凝土材料包括以下重量份的原料组分：硅酸盐水泥100份、活性添加剂0.8份、硅酸钠30份、石英砂60份和水130份；材料a、材料b和材料c的重量比为：0.8:5:10；在材料a中，水铝英石和碳酸钾的重量比为1：0.14；所述材料b中各成分的重量百分比含量为：酒石酸15％、顺丁烯二酸0.9％、甲酸铵0.8％、偏铝酸钙55％、草酸0.8％、酒石酸钠9％和余量氯化钙；所述材料c中各成分的重量百分比含量为：硅酸钠10％、柠檬酸钠8％、甲酸锌0.9％、碳酸钙8％、碳酸钾9％、三水醋酸钠8％、甲酸钙0.8％、偏铝酸钙38％和余量氯化钙。

实施例4

按照上述的制备方法制备防水材料，其中，所述混凝土材料包括以下重量份的原料组分：硅酸盐水泥100份、活性添加剂0.3份、硅酸钠14份、石英砂48份和水100份；材料a、材料b和材料c的重量比为：0.1:1.8:10；在材料a中，水铝英石和碳酸钾的重量比为1：0.1；所述材料b中各成分的重量百分比含量为：酒石酸9％、顺丁烯二酸0.4％、甲酸铵0.2％、偏铝酸钙37％、草酸0.3％、酒石酸钠3％和余量氯化钙；所述材料c中各成分的重量百分比含量为：硅酸钠3％、柠檬酸钠2％、甲酸锌0.4％、碳酸钙1.6％、碳酸钾4％、三水醋酸钠1.3％、甲酸钙0.1％、偏铝酸钙30％和余量氯化钙。

实施例5

按照上述的制备方法制备防水材料，其中，所述混凝土材料包括以下重量份的原料组分：硅酸盐水泥100份、活性添加剂0.9份、硅酸钠32份、石英砂63份和水140份；材料a、材料b和材料c的重量比为：0.9:6:10；在材料a中，水铝英石和碳酸钾的重量比为1：0.16；所述材料b中各成分的重量百分比含量为：酒石酸16％、顺丁烯二酸1.1％、甲酸铵0.9％、偏铝酸钙58％、草酸0.9％、酒石酸钠11％和余量氯化钙；所述材料c中各成分的重量百分比含量为：硅酸钠11％、柠檬酸钠9％、甲酸锌1.2％、碳酸钙9％、碳酸钾11％、三水醋酸钠9％、甲酸钙0.9％、偏铝酸钙40％和余量氯化钙。

对比例1

专利号为cn201710047477.9提供的水泥基渗透结晶防水剂的性能。

表1

图1是本发明提供的含活性添加剂的混凝土材料的组织结构图，从图1可以看出该混凝土材料组织均匀致密。

以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。