[發(fā)明專利]高分子吸水保水材料作為混凝土防裂劑的用途

無效

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• 申請日: 2008-06-26
• 公開（公告）號: CN101318786A
• 公開（公告）日: 2008-12-10
• 發(fā)明（設計）人: 何真;梁文泉;張繼華;陳衍
• 申請（專利權）人: 武漢大學
• 主分類號: C04B16/04
• 分類號: C04B16/04
• 代理公司: 武漢天力專利事務所
• 代理人: 程祥;馮衛(wèi)平

技術領域

本發(fā)明屬于土木工程材料技術領域，具體涉及高分子吸水保水材料作為混凝土防裂劑的用途。

背景技術

混凝土工程耐久性是國際工程界關注的重大課題，全世界因為混凝土喪失耐久性造成的經(jīng)濟和社會損失十分巨大。現(xiàn)代混凝土技術的發(fā)展越來越強調耐久性的研究。現(xiàn)代混凝土是在常規(guī)的生產(chǎn)工藝和水泥、砂石等原材料基礎上，通過摻加高效外加劑和礦物摻和料(如硅粉、磨細礦渣、粉煤灰等)來改善微觀結構與界面過渡區(qū)，達到提高耐久性的目的。與傳統(tǒng)混凝土相比，現(xiàn)代混凝土具有如下優(yōu)點：強度更高因而結構尺寸更小，這就使得結構自重減輕、使用面積增加、材料用量減少；彈性模量更高，因而結構變形更小、剛度更大、穩(wěn)定性更好；耐久性能高，因而結構的維修和重建費用少，工作壽命大幅度延長。

然而，近年來有些國家的論文指出現(xiàn)代混凝土的易裂性。不管是在實際工程應用中，還是在試驗室都發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)代混凝土普遍具有發(fā)生早期裂紋的趨勢，而且在采取通常措施控制濕氣的揮發(fā)和溫度的變化后，仍然不能很好地消除裂紋的產(chǎn)生。由于現(xiàn)代混凝土本身的組成與結構特點，漿體粘稠、保水性好，水分遷移受到一定限制，且因為低水膠比而使其自收縮現(xiàn)象突出。這里的自收縮是指由于混凝土內(nèi)部相對濕度隨水化的進展而降低進而造成毛細孔中水分不飽和并由此產(chǎn)生負壓引起的混凝土收縮。對處于約束條件下的混凝土構件，收縮在其內(nèi)部產(chǎn)生應力，當應力超過抗力時，導致混凝土開裂。工程實踐表明，盡管現(xiàn)代混凝土總收縮并不比傳統(tǒng)混凝土的大，但由于更多的收縮發(fā)生在早期，現(xiàn)代混凝土的收縮與開裂問題已經(jīng)成為工程實踐中普遍和嚴重的問題，即使在嚴格的養(yǎng)護制度下，混凝土的開裂也時有發(fā)生，因而削弱了混凝土的耐久性。如何提高現(xiàn)代混凝土抗裂性，保證其服役壽命，成為當前混凝土研究的一個熱點。

要解決上述問題，現(xiàn)有技術采用的措施主要有：

外界供水養(yǎng)護。與高分子吸水保水材料提供內(nèi)部供水養(yǎng)護相比，外界供水養(yǎng)護不僅要消耗一定的人力物力，而且養(yǎng)護質量也不穩(wěn)定，且對于現(xiàn)代混凝土而言，外界供水養(yǎng)護無法逾越其致密的結構層，不能有效的提供養(yǎng)護水分，且對于現(xiàn)場梁柱構件，其外部供水養(yǎng)護又存在著局限性，致使混凝土養(yǎng)護不足，因此無法滿足現(xiàn)代混凝土性能提高的需要。

液態(tài)成膜養(yǎng)護劑養(yǎng)護混凝土。該方法是在新成型的混凝土表面噴涂一層液態(tài)成膜養(yǎng)護劑，隨著溶劑的揮發(fā)，逐漸形成一層不透水的密封膜，使混凝土不致失去太多的水分，達到養(yǎng)護的目的。它不受施工場地、結構形狀的限制，施工方便，可以彌補圍水養(yǎng)護的局限性，但是該方法對于表面積大和水灰比小的混凝土養(yǎng)護效果較差，相對于水養(yǎng)護而言，其強度和性能有所降低。此外液態(tài)成膜養(yǎng)護劑只能夠保水，且保水性能受材料的密閉性能所決定，不能為現(xiàn)代混凝土的水化供水以解決水分不足的問題。

減縮劑改善混凝土收縮。該方法是在混凝土中添加一種具有表面活性物質，當混凝土由于干燥而在毛細孔中形成毛細管張力使混凝土收縮時，因減縮劑的存在使得毛細管張力下降，從而使得混凝土的宏觀收縮值降低。由于混凝土的干縮和自收縮的主要原因均是毛細管張力，所以混凝土減縮劑對減少混凝土的干縮和自縮均有一定的作用。該方法存在的主要問題是與混凝土材料體系如水泥，減水劑等之間的適應性問題，同時與高分子吸水保水材料相比，其成本較高，限制了減縮劑的推廣與使用。

纖維增強通過提高混凝土的抗拉能力。該方法在混凝土材料體系中添加纖維，通過其物理力學作用，阻擋微裂紋的發(fā)展，消耗內(nèi)部應力，并相應地增進混凝土裂后承載力與韌性的作用，從而改善混凝土的開裂。與高分子吸水保水材料相比，纖維增強技術在纖維的分散性以及與水泥漿體的粘聚上仍存在一定問題，同時應用成本也較大。

本發(fā)明涉及的高分子吸水保水材料是一種對水有特殊吸附作用的高分子復合材料，其內(nèi)部帶有強烈的親水基團，與通常的海綿、紙纖維以及棉布等吸附材料不同，吸水性凝膠材料可吸收自身重量成百上千倍的水，同時膨脹成一種與水牢固結合的水凝膠。即使受到相當大的壓力，這種凝膠中的水也很少被擠出。正是這一特殊功能使得吸水性高分子凝膠材料在被發(fā)現(xiàn)之后迅速發(fā)展。目前在醫(yī)療衛(wèi)生、農(nóng)林園藝、日用化工以及環(huán)境保護等工農(nóng)業(yè)領域中得到了廣泛應用。這種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劑(2-7％)、膨潤土(22-33％)、雷托石(42-50％)、聚丙烯(5-12％)等，主要經(jīng)過快速攪拌，在50～70℃溫度范圍聚合，最后磨細的生產(chǎn)工藝而得到。

申請人發(fā)現(xiàn)，高分子吸水保水材料作為防裂劑在維持原有混凝土其它性能的同時，能有效改善混凝土收縮性能，從而提高混凝土的抗裂性。

發(fā)明內(nèi)容：