一种混凝土自愈合刚性防水材料的制备方法与流程

本申请属于建筑领域，涉及一种混凝土防水材料，具体涉及一种混凝土自愈合刚性防水材料的制备方法。

背景技术：

1、混凝土是一种常见的建筑材料，由水泥、骨料(如沙子、砾石)、水和适量的掺合料混合而成。它具有坚固、耐久的特性，广泛应用于建筑工程、基础设施和土木工程中。

2、混凝土的主要成分包括水泥、骨料、水和掺合料，将上述成分进行配置，再结合浇筑模具，硬化成型后，即可因其高强度、耐久性、耐火性、抗腐蚀性等优点，应用于建筑物的框架、地基和地板，道路和桥梁建设、水利工程和海洋工程等等领域。

3、然而，现有的混凝土在使用过程中可能出现开裂的现象，其原因主要有几下几点：

4、1、混凝土在固化过程中可能发生干缩或收缩，导致内部出现局部应力，从而使其内部出现裂纹；

5、2、混凝土的结构受温度影响，可能因为热胀冷缩产生裂纹；

6、3、外部荷载过大或结构变形可能导致混凝土受力不均匀，从而使其内部产生局部应力，进而导致裂缝的形成；

7、4、混凝土内部可能在成型时混合不均，承载受力时有可能导致混凝土受到的局部应力集中，从而导致裂纹的形成。

8、上述情况均有可能导致混凝土内部出现裂纹，而内部存在裂纹的混凝土防水性能降低，使用寿命减小，给后续的混凝土维护带来不便，更重要的是，会给基于混凝土的建筑和结构带来较大的安全隐患。

9、因此，改善混凝土的结构和性能，以减小混凝土的开裂几率，增加混凝土的防水性能和使用寿命，对混凝土结构的长期稳定荷载运行具有重要意义。

技术实现思路

1、为了改善现有的混凝土易开裂的技术问题，本申请提供一种混凝土自愈合刚性防水材料的制备方法。

2、第一方面，本申请提供一种混凝土自愈合刚性防水材料，采用如下技术方案：

3、一种混凝土自愈合刚性防水材料，包括如下重量份的组分：

4、水泥基材70～80份、硅石粉5～10份、聚合物改性剂3～6份、钢纤维5～8份、氧化镁微胶囊自愈剂2～5份、防水添加剂1～2份。

5、作为方案的进一步优化，该防水材料包括如下重量份的组分：

6、水泥基材73～76份、硅石粉6～8份、聚合物改性剂4～5份、钢纤维6～7份、氧化镁微胶囊自愈剂3～4份、防水添加剂2份。

7、作为方案的进一步优化，该防水材料包括如下重量份的组分：

8、水泥基材75份、硅石粉7份、聚合物改性剂5份、钢纤维6份、氧化镁微胶囊自愈剂4份、防水添加剂2份。

9、作为方案的进一步优化，所述氧化镁微胶囊自愈剂的制备方法为，包括如下步骤：

10、步骤1、称取氧化镁加入水中，搅拌形成氧化镁悬浊液；

11、步骤2、按氧化镁：聚乙烯醇的质量比为1:2，称取聚乙烯醇溶于水中，加热并搅拌至完全溶解，形成聚合物溶液；

12、步骤3、将聚合物溶液与乳化剂充分混合，形成乳化后的聚合物壳材料溶液；

13、步骤4、将氧化镁悬浊液滴加至聚合物壳材料溶液中，同时进行超声处理，将氧化镁分散至聚乙烯醇壳中；

14、步骤5、步骤4的混合溶液加热固化，形成固体壳；

15、步骤6、将固化后的微胶囊进行过滤、洗涤、干燥，得到所述氧化镁微胶囊自愈剂。

16、作为方案的进一步优化，所述聚合物改性剂选用丙烯酸丁酯、丙烯酸甲酯共聚物，分子量为10000～30000。

17、第二方面，本申请提供一种混凝土自愈合刚性防水材料的制备方法，采用如下技术方案：

18、一种混凝土自愈合刚性防水材料的制备方法，包括如下步骤：

19、步骤一、按重量份称取水泥基材和硅石粉，并将二者混合，得到混合物；

20、步骤二、按重量份依次称取聚合物改性剂、钢纤维、氧化镁微胶囊自愈剂、防水添加剂，并按称取顺序依次将上述组分加入至步骤一的混合物中，并充分搅拌，得到混合物；

21、步骤三、将步骤二中的混合物浇筑至模具中，待其初步固化后，进行适当的养护，得到所述混凝土自愈合刚性防水材料。

22、作为方案的进一步优化，步骤二的搅拌时间为20～30min，搅拌速率为100～120r/min。

23、作为方案的进一步优化，步骤三中，初步固化时间为24～36h，养护时间为8～10天。

24、本申请具有以下有益效果：

25、1、本申请以水泥基材为主要原料，掺入硅石粉；硅石粉是一种细粉状的材料，主要成分是二氧化硅；将硅石粉与水泥混合后，硅石粉可以与水泥发生水化反应，产生硅酸钙胶凝体，填充混凝土中的孔隙，提高混凝土的致密性和静态强度，从而减少开裂的可能性；同时，硅石粉可以填充水泥颗粒间的空隙，增加混凝土的细度和密实度。这会提高混凝土的抗渗透性能和抗裂纹扩展能力，减少由于温度变化和水分损失导致的开裂风险。

26、聚合物改性剂在混凝土中具有高分子量和弹性性质，能够填充混凝土内部微观裂缝，并通过弹性变形吸收和分散应力。这可以阻止裂缝的扩展和传播，从而减少混凝土的开裂。此外，聚合物改性剂还能提供更好的粘结性能，增强混凝土的整体强度和耐久性，

27、钢纤维在混凝土中起到增强作用，可以有效抵抗裂缝的产生和扩展。钢纤维能够承受和分散应力，在混凝土中形成一个三维网状结构，增强混凝土的韧性和抗拉强度。这有助于防止裂缝的形成，并限制已有裂缝的扩展。

28、当混凝土发生微观裂缝时，氧化镁微胶囊破裂释放自愈剂。自愈剂与混凝土中的水和空气反应，形成氧化镁胶凝物填充裂缝，修复损坏区域，这种自愈机制能够在裂缝出现时迅速恢复混凝土的完整性，防止进一步裂缝扩展和渗水。

29、防水添加剂是一种化学物质，可以与混凝土中的水反应，形成水密封层。这种水密封层能够填充混凝土内部微观孔隙和裂缝，阻止水分渗透。防水添加剂的分子层面机理可以通过与混凝土中的水分子相互作用，改变混凝土的孔隙结构和表面性质，从而提供有效的防水性能。

30、综上所述，本申请通过硅石粉、聚合物改性剂、钢纤维、微胶囊自愈合剂和防水添加剂协同配合，大大降低了混凝土产生裂纹的几率，也增加了混凝土的防水性能，使得该混凝土自愈合刚性防水材料可以长期用于筑物的框架、地基和地板，道路和桥梁建设、水利工程和海洋工程等领域，其使用寿命较现有的混凝土有显著提高。

31、2、本申请的氧化镁微胶囊自愈剂的制备方法简单便捷，无需借助大型设备，可在工地或实验室制备完成；同时，该制备方法选用聚乙烯醇作为壳材料，与混凝土中的水泥基体和其他材料具有了良好的兼容性，且对环境无害，具有良好的环境适应性。

32、3、本申请的混凝土自愈合刚性防水材料的制备方法简单易行，无需耗费时间和巨额成本，适用于规模化生产。

技术特征：

1.一种混凝土自愈合刚性防水材料，其特征在于，包括如下重量份的组分：

2.根据权利要求1所述的一种混凝土自愈合刚性防水材料，其特征在于：包括如下重量份的组分：

3.根据权利要求1所述的一种混凝土自愈合刚性防水材料，其特征在于：包括如下重量份的组分：

4.根据权利要求1所述的一种混凝土自愈合刚性防水材料，其特征在于：所述氧化镁微胶囊自愈剂的制备方法为，包括如下步骤：

5.根据权利要求1所述的一种混凝土自愈合刚性防水材料，其特征在于：所述聚合物改性剂选用丙烯酸丁酯、丙烯酸甲酯共聚物，分子量为10000～30000。

6.权利要求1～5任意一项所述的一种混凝土自愈合刚性防水材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

7.根据权利要求5所述的一种混凝土自愈合刚性防水材料的制备方法，其特征在于：步骤二的搅拌时间为20～30min，搅拌速率为100～120r/min。

8.根据权利要求5所述的一种混凝土自愈合刚性防水材料的制备方法，其特征在于：步骤三中，初步固化时间为24～36h，养护时间为8～10天。

技术总结
本申请涉及一种混凝土防水材料，具体涉及一种混凝土自愈合刚性防水材料的制备方法。该材料包括如下组分：水泥基材、硅石粉、聚合物改性剂、钢纤维、氧化镁微胶囊自愈剂、防水添加剂；其制备方法包括如下步骤：按重量份称取水泥基材和硅石粉，并将二者混合，得到混合物；按重量份依次称取聚合物改性剂、钢纤维、氧化镁微胶囊自愈剂、防水添加剂，并按称取顺序依次将上述组分加入至步骤一的混合物中，并充分搅拌，得到混合物；将步骤二中的混合物浇筑至模具中，待其初步固化后，进行适当的养护。本申请通过硅石粉、聚合物改性剂、钢纤维、微胶囊自愈合剂和防水添加剂协同配合，降低了混凝土产生裂纹的几率，增加了混凝土的防水性能。

技术研发人员：李明浩,姜文霞
受保护的技术使用者：固金山防水材料集团有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15