[发明专利]高分子吸水保水材料作为混凝土防裂剂的用途

说明书

技术领域

本发明属于土木工程材料技术领域，具体涉及高分子吸水保水材料作为混凝土防裂剂的用途。

背景技术

混凝土工程耐久性是国际工程界关注的重大课题，全世界因为混凝土丧失耐久性造成的经济和社会损失十分巨大。现代混凝土技术的发展越来越强调耐久性的研究。现代混凝土是在常规的生产工艺和水泥、砂石等原材料基础上，通过掺加高效外加剂和矿物掺和料(如硅粉、磨细矿渣、粉煤灰等)来改善微观结构与界面过渡区，达到提高耐久性的目的。与传统混凝土相比，现代混凝土具有如下优点：强度更高因而结构尺寸更小，这就使得结构自重减轻、使用面积增加、材料用量减少；弹性模量更高，因而结构变形更小、刚度更大、稳定性更好；耐久性能高，因而结构的维修和重建费用少，工作寿命大幅度延长。

然而，近年来有些国家的论文指出现代混凝土的易裂性。不管是在实际工程应用中，还是在试验室都发现，现代混凝土普遍具有发生早期裂纹的趋势，而且在采取通常措施控制湿气的挥发和温度的变化后，仍然不能很好地消除裂纹的产生。由于现代混凝土本身的组成与结构特点，浆体粘稠、保水性好，水分迁移受到一定限制，且因为低水胶比而使其自收缩现象突出。这里的自收缩是指由于混凝土内部相对湿度随水化的进展而降低进而造成毛细孔中水分不饱和并由此产生负压引起的混凝土收缩。对处于约束条件下的混凝土构件，收缩在其内部产生应力，当应力超过抗力时，导致混凝土开裂。工程实践表明，尽管现代混凝土总收缩并不比传统混凝土的大，但由于更多的收缩发生在早期，现代混凝土的收缩与开裂问题已经成为工程实践中普遍和严重的问题，即使在严格的养护制度下，混凝土的开裂也时有发生，因而削弱了混凝土的耐久性。如何提高现代混凝土抗裂性，保证其服役寿命，成为当前混凝土研究的一个热点。

要解决上述问题，现有技术采用的措施主要有：

外界供水养护。与高分子吸水保水材料提供内部供水养护相比，外界供水养护不仅要消耗一定的人力物力，而且养护质量也不稳定，且对于现代混凝土而言，外界供水养护无法逾越其致密的结构层，不能有效的提供养护水分，且对于现场梁柱构件，其外部供水养护又存在着局限性，致使混凝土养护不足，因此无法满足现代混凝土性能提高的需要。

液态成膜养护剂养护混凝土。该方法是在新成型的混凝土表面喷涂一层液态成膜养护剂，随着溶剂的挥发，逐渐形成一层不透水的密封膜，使混凝土不致失去太多的水分，达到养护的目的。它不受施工场地、结构形状的限制，施工方便，可以弥补围水养护的局限性，但是该方法对于表面积大和水灰比小的混凝土养护效果较差，相对于水养护而言，其强度和性能有所降低。此外液态成膜养护剂只能够保水，且保水性能受材料的密闭性能所决定，不能为现代混凝土的水化供水以解决水分不足的问题。

减缩剂改善混凝土收缩。该方法是在混凝土中添加一种具有表面活性物质，当混凝土由于干燥而在毛细孔中形成毛细管张力使混凝土收缩时，因减缩剂的存在使得毛细管张力下降，从而使得混凝土的宏观收缩值降低。由于混凝土的干缩和自收缩的主要原因均是毛细管张力，所以混凝土减缩剂对减少混凝土的干缩和自缩均有一定的作用。该方法存在的主要问题是与混凝土材料体系如水泥，减水剂等之间的适应性问题，同时与高分子吸水保水材料相比，其成本较高，限制了减缩剂的推广与使用。

纤维增强通过提高混凝土的抗拉能力。该方法在混凝土材料体系中添加纤维，通过其物理力学作用，阻挡微裂纹的发展，消耗内部应力，并相应地增进混凝土裂后承载力与韧性的作用，从而改善混凝土的开裂。与高分子吸水保水材料相比，纤维增强技术在纤维的分散性以及与水泥浆体的粘聚上仍存在一定问题，同时应用成本也较大。

本发明涉及的高分子吸水保水材料是一种对水有特殊吸附作用的高分子复合材料，其内部带有强烈的亲水基团，与通常的海绵、纸纤维以及棉布等吸附材料不同，吸水性凝胶材料可吸收自身重量成百上千倍的水，同时膨胀成一种与水牢固结合的水凝胶。即使受到相当大的压力，这种凝胶中的水也很少被挤出。正是这一特殊功能使得吸水性高分子凝胶材料在被发现之后迅速发展。目前在医疗卫生、农林园艺、日用化工以及环境保护等工农业领域中得到了广泛应用。这种高分子吸水保水材料的主要成份是聚丙烯酰胺(10-20％)、聚醚高分子表面活性剂(2-7％)、膨润土(22-33％)、雷托石(42-50％)、聚丙烯(5-12％)等，主要经过快速搅拌，在50～70℃温度范围聚合，最后磨细的生产工艺而得到。

申请人发现，高分子吸水保水材料作为防裂剂在维持原有混凝土其它性能的同时，能有效改善混凝土收缩性能，从而提高混凝土的抗裂性。

发明内容：