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1、高性能混凝土防水材料的性能研究摘要：文章H2SO4为溶剂合成磺化度90%的聚苯乙烯磺酸钠防水剂（SPS），通过氢核磁共振（1H-NMR），傅立叶变换红外光谱图（FT-IR）表征确XSPS。试验表明磺化度90%的SPS在水中较好地分散，所以我们采用不同掺量磺化度90%的sPs对混凝土进行了性能测定，从测试数据可以看出，sps防水剂在0.40%掺量下其凝结时间，透水压力比，抗压抗折强度比，收缩率比和吸水量比性能方面均已达到或超过当前国内同类防渗材料一等品要求标准，是一种新型的具有良好应用前景的刚性防渗材料。 关键词：砂浆；渗透；合成；防水材料 混凝土已成为工程上应用最为广泛的建筑材料之一。由于干燥
2、收缩、化学收缩、碳化收缩等原因引起体积收缩而产生的内应力超过其本身的抗拉强度时，混凝土必然开裂，其结构的抗渗性糟破坏。因此建筑工程的抗渗防水，是建筑物使用中的一项重要内容。近年来，随着人们对混凝土渗水原因的深化，以及混凝土外加际醯慕步，开始采用外加配制防水混凝土。文章中合成的防水剂（SPS）具有优良技术性能和低廉的市场价格，必将使其在防水混凝土中得到广泛的应用。 1.试验 1.1原材料 聚苯乙烯（PS北京燕山，666D）；浓硫酸（98%，分析纯）；1，2一二氯乙烷（化学纯）；丙酮（分析纯）；氢氧化钙（分析纯）；基准水泥（山东鲁城水泥有限公司）；标准砂（厦门艾思欧标准砂有限公司）。 1.2实验方
3、法 1.2.1聚苯乙烯磺酸钠（SPS）的合成 将98%H2S04和1，2一二氯乙烷加入反应器中，升温至70，搅拌下分3次加入Ps（每次间隔20min），加毕，在此温度下反应20min，升温至80反应4h，加入丙酮沉淀产物，过滤，用丙酮洗涤沉淀多次，以除去未反应的硫酸，100真空干燥24h得浅黄色固体。采用氢氧化钠水溶液中和聚苯乙烯磺化产物得到聚苯乙烯磺酸钠磺化度的测定水溶液备用。 1.2.2聚苯乙烯磺化度的测定 将一定量的聚苯乙烯磺化产物溶于丙酮中，用O.1mol/I的NaOH标准溶液进行滴定，以酚酞为指示剂，根据所消耗的NaOH溶液体积计算产物磺化度。 1.2.3SPS的表征 （1）氢核磁共
4、振（1H-NMR） 以四甲基硅烷为内标，PS以氘代氯仿为溶剂，SPS以重水为溶剂，使用Bruker AV-300核磁共振波谱仪进行测定。 （2）傅立叶变换红外光谱图（FT-IR） 将Ps和SPS分别与KBr混合压片，使用日本岛津公司的IRPrestige-21傅立叶变换红外光谱仪进行扫描，波数400-4000cm-1。 1.3混凝土样品的制备与养护 水泥与标准砂的质量为1比3，用水量及其它原料根据各项试验要求确定。采用机械搅拌，液体防渗剂掺入拌合水中，成型温度为203度，并在此温度下静停242小时脱模，然后在203度，相对湿度大于90%的条件下养护至龄期。 1.4混凝土样品的性能测定 按国家标
5、准JC/T474-2008砂浆、混凝土防水剂、GB/T178-1997水泥强度试验用标准砂、Jc/T 603-2004水泥胶砂干缩试验方法、GB/T1346-2011水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法、GB/T2419-2005水泥胶砂流动度测定方法、GB 8076-2008混凝土外加剂等进行测试。 2.结果与讨论 2.1聚苯乙烯磺化反应的影响因素 2.1.1 H2SO4/pS质量比（R）对聚苯乙烯磺化度的影响 图1为R对聚苯乙烯磺化度的影响，随着R的不断增加，聚苯乙烯磺化度不断增加，这是因为一方面该磺化反应为一可逆反应，硫酸浓度的增加有利于反应向正方向移动，另一方面R的增加有利于P
6、s在硫酸中的分散，增大了反应接触面积，但R超过3.6之后，产物磺化度增加不明显，可能是因为R增大引起反应接触面积已接近极限。 2.1.2反应时间对聚苯乙烯磺化度的影响 图2为反应时间对聚苯乙烯磺化度的影响，随着反应时间的增加，产物磺化度增大，2个小时以后，磺化反应基本完成。这是因为Ps在二氯乙烷和硫酸作用下得到了很好的分散，硫酸初始浓度高，有利于平衡向正向移动，初始的正向反应速度很快；产物磺化度到达一定程度时，硫酸浓度下降，正向反应速度减小。 2.2 SPS的表征 2.2.11H-NMR图3和图4分别为PS和SPS的核磁共振氢谱，由于聚苯乙烯苯环上引入-SO3-强吸电子基团，使得邻位氢原子化学
7、位移明显地移向低场。化学位移（）7.43的出现证明在聚苯乙烯分子链上成功的引入了-SO3-基团。 2.2.2 FT-IR 图5和图6分别为Ps和SPS的红外光谱图：SPS中出现了3个新峰：1188.15，1128.36cm-1为S=O的反对称伸缩振动峰，1041.56 on-1为S=O的对称伸缩振动峰，表明在聚苯乙烯分子链上成功的引入了一S03-基团。 3.SPS对混凝土样品的性能影响 由于磺化度90%的SPS才能够在水中较好地分散，所以我们采用磺化度90%的SPS对混凝土进行了性能测定。表1为磺化度90%的SPS的不同掺量对混凝土性能的影响。 4.结语 （1）从FT-IR和1H-NMR图中可以看出，采用非均相磺化法成功地制备了SPS。 （2）磺化度90%的SPS的不同掺量对混凝土性能的影响，从测试数据可以看出，SPS防水剂在0.40%掺量下其凝结时间，透水压力比，抗压抗折强度比，收缩率比和吸水量比性能方面均已达到或超过当前国内同类防渗材料一等品标准要求，是一种新型的具有良好应用前景的刚性防渗材料。第 5 页 共 5 页