[發明專利]一種復合摻雜型膨潤土改性劑及防水材料的制備方法

在審

• 申請號: 202310291868.0
• 申請日: 2023-03-23
• 公開（公告）號: CN116199447A
• 公開（公告）日: 2023-06-02
• 發明（設計）人: 盛建松;曾志勇;楊飛;孔德玉;劉振中
• 申請（專利權）人: 浙江大學臺州研究院;浙江宇博新材料有限公司
• 主分類號: C04B22/14
• 分類號: C04B22/14;C04B28/00;C04B111/27
• 代理公司: 蘇州翔遠專利代理事務所(普通合伙) 32251
• 代理人: 劉計成

本發明公開了一種復合摻雜型膨潤土改性劑的制備方法，該制備方法基于奧斯瓦爾德熟化原理，在一定的高溫高壓驅動下，實現Mg2+、Na+和Al3+不同無機離子在分子、原子、離子水平的充分有效摻雜，調控摻雜濃度等因素，充分發揮不同無機離子各自的協同增效特性，可以實現膨潤土改性劑發揮共摻后的固溶強化效果，應用于混凝土中后可以起到綜合提升混凝土抗滲性能、力學性能等，在混凝土抗滲性能提升的同時保證了良好的力學性能，達到了協同增強作用。

技術領域

本發明涉及建筑防水技術領域，具體為一種多離子復合摻雜型膨潤土改性劑及高抗滲透防水材料的制備方法。

背景技術

水泥混凝土，作為一種重要的建筑材料，本質上歸屬于一種非均質結構體，內部存在的微裂紋、孔隙是其基本屬性，難以徹底消除。水泥混凝土表面存在的微裂紋和孔隙等缺陷會降低了水泥混凝土的滲透性能。為此，國內外眾多研究學者針對水泥混凝土的抗滲透性能從材料配方組成、制備工藝等角度開展了大量研究，其中研制開發高抗滲透防水混凝土添加改性劑是目前較為行之有效的技術方案之一。

已有研究表明：膨潤土是以蒙脫石為主要礦物的粘土巖，通常也會有長石、碳酸鹽或者石英等礦物伴生在一起。按照其層間陽離子的種類和比值可以分為鈣基膨潤土(Ca-膨潤土)、鈉基膨潤土(Na-膨潤土)、鎂基膨潤土(Mg-膨潤土)等。利用膨潤土的吸水膨脹特性可以將其作為一種防水抗滲材料應用于建筑工程中。最常見的產品主要包括：土工合成膨潤土防水毯以及膨潤土垂直防滲墻。近年來，研究者們致力于將膨潤土有機化改性，然后作為一種礦物外加劑加入水泥基材料中，使其強度、防水性能等得到提升；但關于無機蒙脫石對水泥基材料抗滲性能的研究很少有報道。而且，Calabria-Holley等在研究不同種類蒙脫石納米顆粒在水泥水化環境下的行為時發現：無機蒙脫土有利于納米粒子與水泥顆粒的混溶性，并為CSH提供額外的成核位點。并提出，無機類蒙脫石可以有效地替換有機改性蒙脫石作為水泥中的添加劑，改善水泥水化環境下的行為。

為此，基于上述研究思路，本發明提出一種多離子復合摻雜型膨潤土改性高抗滲透防水混凝土的制備方法。即通過表面改性技術對無機類蒙脫石進行Mg²⁺、Na⁺和Al³⁺等無機離子復合摻雜改性，并應用于水泥混凝土產品，改善傳統水泥混凝土基體的抗滲透性，綜合提升傳統水泥混凝土的表面強度、抗滲性等綜合性能。

發明內容

為克服上述現有技術中的不足，本發明的目的在于開發一種用于水泥混凝土產品，改善傳統水泥混凝土基體的抗滲透性的改性劑。

一種復合摻雜型膨潤土改性劑的制備方法，其包括如下步驟：1)稱取一定量的硫酸鎂、硫酸鈉、硫酸鋁中的兩種或三種，分別溶于超純水中配制成濃度范圍為0.1～0.9mol/L的改性劑溶液；2)將Ca-膨潤土與步驟1)中配置好的改性劑溶液按質量比1：(5～20)的混合，于磁力攪拌器上進行強力攪拌至完全混合均勻狀態；3)將步驟2)中的混合均勻的混合物導入水熱反應釜中進行水熱熟化反應；4)反應完成后自然冷卻至室溫，將獲得的水熱反應產物采用去離子水進行離心洗滌，并置于鼓風干燥箱中進行烘干處理；5)將烘干處理后產物進行粉碎磨細得到復合摻雜型膨潤土改性劑粉體。

優選的，步驟3)中水熱溫度為60～120℃，水熱時間為8～24h，水熱攪拌速度為300～500rpm。

優選的，步驟2)中磁力攪拌器上進行強力攪拌的時間為2小時。

優選的，所述步驟4)中干燥溫度為100°。

本專利還公開了一種以權利要求1至4任意一項權利要求制備的復合摻雜型膨潤土改性劑及水泥、石英砂、骨料為原料按(4:3:2:1)質量比例進行混合；將混合物與溶劑-去離子水按照質量比80:20比例配置，得到防水材料。

優選的，所述水泥為水泥為浙江錢潮控股股份有限公司P.O.42.5普通硅酸鹽水泥。

優選的，石英砂為純度≥98％，粒度2～10mm。