用于混凝土变形接缝嵌缝防渗的纳米SR塑性止水材料 【技术领域】
本发明涉及一种用于混凝土变形接缝嵌缝防渗的纳米SR塑性止水材料。适用于水利水电工程、工业与民用建筑工程混凝土接缝防渗止水。
背景技术
SR塑性止水材料是专门为混凝土面板坝接缝止水而研制的嵌缝、封缝止水材料，是SR防渗体系止水结构(发明专利号98120606.9)中的主要防渗材料。SR塑性止水材料以非硫化丁基橡胶为主要原料，经有机硅等高分子材料改性而成，具有塑性高、抗渗性好、耐老化、耐高低温性能好、常温冷施工等特性，是我国已建面板坝周边缝及垂直缝的的主要止水材料，已先后在我国黑龙江莲花、湖南白云、湖北古洞口、浙江珊溪、甘肃龙首二级等七十余项面板坝工程得到成功应用。SR塑性止水材料还是各种混凝土裂缝修补的常用防渗材料，已先后在三峡大坝上游面防渗、三峡永久船闸结构缝防渗、新安江大坝防渗处理等多项国家重点工程以及数百项其它水电、工民建工程中成功应用，取得了施工操作简便、防渗投资省、止水效果好的工程效益。
随着我国以湖北清江233m高的水布垭为代表的一批两百米级超高面板坝工程的兴建，对混凝土接缝嵌缝封缝止水材料提出了更高的要求。与100m级面板坝工程相比，200m级面板坝工程混凝土接缝承受的水头更高，接缝的变形量会更大，因此所需要的填缝封缝的塑性填料比一般工程用量要多，这样所预留塑性填料的鼓包就比较大，为了有效发挥塑性填料的止水作用，就必须保持塑性填料鼓包的尺寸稳定性，这就要求塑性填料在止水性能不变的情况下尽可能地提高产品的耐热稳定性。
【发明内容】
本发明要解决地技术问题是：提供一种在保持原SR塑性止水材料抗渗性好、塑性大、施工简便等特性的同时，又具备耐热性能好，性价比高之特点的用于混凝土变形接缝嵌缝防渗的纳米SR塑性止水材料。
本发明所采用的技术方案是：用于混凝土变形接缝嵌缝防渗的纳米SR塑性止水材料由以下原料组成(重量百分比)：
橡胶： 20-50；
橡胶防老剂： 1-5
改性树脂： 20-40；
增塑剂： 10-30；
纳米改性剂： 5-10；
增强剂： 10-30。
所述橡胶为丁基橡胶；橡胶防老剂包括烷基萘-缩甲醛或N，N′-二辛基对苯二胺；改性树脂为石油树脂：增塑剂为烷烃增塑剂；纳米改性剂包括硅酮改性纳米材料或烷烃改性纳米材料；
增强剂为矿纤维增强剂。
用于制备混凝土变形接缝的嵌缝防渗纳米SR塑性止水材料的方法是：
1)纳米改性剂的制备：
首先将石矿材，诸如花岗岩、云母粉碎，精炼(溶解、结晶)，再加入纳米稳定剂5-10(重量百分比)进行表面活性处理，干燥；
2)将橡胶20-50(重量百分比)切块、溶解，再加入橡胶防老剂1-5(重量百分比)、改性树脂20-40(重量百分比)和增塑剂10-30(重量百分比)进行熔炼，再加入纳米改性剂5-10(重量百分比)和增强剂10-30(重量百分比)进行混炼，制成成品。
所述纳米稳定剂为硬脂酸复合盐，如铝盐、锌盐等。
橡胶防老剂用于防止橡胶老化，延长使用寿命；加入改性树脂可使混熔容易，复合物不易分离，起到润滑剂的作用；增塑剂起到软化橡胶的作用；纳米改性剂的加入可提高基料的耐热稳定性，从而显著地改善了SR塑性止水材料的热稳定性；增强剂也是提高基料的耐热性。
本发明的有益效果是：(1)改进物理性能：在SR配方采用的纳米材料粒径小、表面积大、表面活性高，与橡胶浆基料溶合均匀后，相当于增加了橡胶浆基料的比例，降低了配方的颜基比，因此提高了SR配方的抗渗性、延伸性、粘结性等特性。(2)提高耐热性：纳米颗粒间的间隙比普通填料颗粒间隙大为减小，因此纳米颗粒间对基料高分子的吸附力大大增强，在基料高分子间增加了大量的微观桥架结构，使基料的耐热稳定性提高，极大地改善了SR材料的热稳定性。该材料已在甘肃龙首二级面板坝(坝高146.5m)上应用，并正在世界最高面板坝-233m高的湖北清江水布垭工程上大规模施工，能够满足高面板坝工程建设需要。
【附图说明】
图1是SR塑性止水材料改性前的分子结构示意图。
图2是纳米改性SR塑性止水材料的分子结构示意图。
【具体实施方式】
实施例1：
首先将石矿材，诸如花岗岩、云母粉碎，精炼(溶解、结晶)，再加入硬脂酸复合盐5％(重量)进行表面活性处理，干燥，制成纳米改性剂(硅酮改性纳米材料)备用；
将丁基橡胶20％(重量)切块、溶解，再加入烷基萘-缩甲醛1％(重量)、石油树脂20％(重量)和烷烃增塑剂10％(重量)进行混熔，再加入硅酮改性纳米材料5％(重量)和矿纤维增强剂10％(重量)进行混炼，制成成品。
实施例2：
首先将石矿材，诸如花岗岩、云母粉碎，精炼(溶解、结晶)，再加入硬脂酸复合盐10％(重量)进行表面活性处理，干燥，制成纳米改性剂(硅酮改性纳米材料)备用；
将丁基橡胶50％(重量)切块、溶解，再加入烷基萘-缩甲醛5％(重量)、石油树脂40％(重量)和烷烃增塑剂30％(重量)进行混熔，再加入硅酮改性纳米材料10％(重量)和矿纤维增强剂30％(重量)进行混炼，制成成品。
实施例3：
首先将石矿材，诸如花岗岩、云母粉碎，精炼(溶解、结晶)，再加入硬脂酸复合盐7.5％(重量)进行表面活性处理，干燥，制成纳米改性剂(硅酮改性纳米材料)备用；
将丁基橡胶35％(重量)切块、溶解，再加入烷基萘-缩甲醛3％(重量)、石油树脂30％(重量)和烷烃增塑剂20％(重量)进行混熔，再加入硅酮改性纳米材料7.5％(重量)和矿纤维增强剂20％(重量)进行混炼，制成成品。
实施例4：
首先将石矿材，诸如花岗岩、云母粉碎，精炼(溶解、结晶)，再加入硬脂酸复合盐5％(重量)进行表面活性处理，干燥，制成纳米改性剂(烷烃改性纳米材料)备用；
将丁基橡胶20％(重量)切块、溶解，再加入N，N′-二辛基对苯二胺1％(重量)、石油树脂20％(重量)和烷烃增塑剂10％(重量)进行混熔，再加入烷烃改性纳米材料5％(重量)和矿纤维增强剂10％(重量)进行混炼，制成成品。
实施例5：
首先将石矿材，诸如花岗岩、云母粉碎，精炼(溶解、结晶)，再加入硬脂酸复合盐10％(重量)进行表面活性处理，干燥，制成纳米改性剂(烷烃改性纳米材料)备用；
将丁基橡胶50％(重量)切块、溶解，再加入N，N′-二辛基对苯二胺5％(重量)、石油树脂40％(重量)和烷烃增塑剂30％(重量)进行混熔，再加入烷烃改性纳米材料10％(重量)和矿纤维增强剂30％(重量)进行混炼，制成成品。
实施例6：
首先将石矿材，诸如花岗岩、云母粉碎，精炼(溶解、结晶)，再加入硬脂酸复合盐7.5％(重量)进行表面活性处理，干燥，制成纳米改性剂(烷烃改性纳米材料)备用；
将丁基橡胶35％(重量)切块、溶解，再加入N，N′-二辛基对苯二胺3％(重量)、石油树脂30％(重量)和烷烃增塑剂20％(重量)进行混熔，再加入烷烃改性纳米材料7.5％(重量)和矿纤维增强剂20％(重量)进行混炼，制成成品。
上述实施例中用到的材料如丁基橡胶、烷基萘-缩甲醛或N，N′-二辛基对苯二胺、石油树脂、烷烃增塑剂、硅酮改性纳米材料或烷烃改性纳米材料、矿纤维增强剂及纳米稳定剂硬脂酸复合盐均可以从市场上购得。
纳米SR塑性止水材料是采用最新的纳米技术对原SR塑性止水材料进行性能优化后的升级换代产品。一纳米(nm)等于十亿分之一米(10-9m)，纳米材料的粒径通常在10nm至100nm(即10-7～10-8m)之间，而普通滑石粉/碳黑等填料粒径则在10-5～10-6m之间，比纳米材料大2个数量级，表面积则相差4个数量级(见图2)。因此，在SR配方中添加纳米材料后，利用纳米颗粒的表面效应，可对SR材料性能进行改性。由于纳米材料表面积大、表面活性高，纳米颗粒间的间隙比普通填料颗粒间隙大为减小，纳米颗粒对基料高分子的吸附力大大增强，这样，纳米材料就在基料高分子间增加了大量的微观桥架结构，因此基料的耐热稳定性大幅提高，从而显著地改善了SR塑性止水材料的热稳定性。该材料已在甘肃龙首二级面板坝(坝高146.5m)上应用，并正在世界最高面板坝-233m高的湖北清江水布垭工程上大规模施工，能够满足高面板坝工程建设需要。
纳米SR塑性止水材料主要性能指标见表1：
表1项 目 方 法 指标粘接伸长率模拟缝砂浆粘接试件，-20～20℃断裂伸长率 /％ ＞1000耐寒性模拟缝砂浆粘接试件，伸长率＞200％，温度 /℃ -40耐热性45°倾角，80℃5hr，淌值 /mm ＜1冻融循环砂浆粘接试件，-20℃2hr～20℃2hr循环不脱不裂/次 ＞100耐介质浸泡砂浆粘接试件，在各3％浓度的HCL、NaOH、NaCL和水中浸泡一周，拉伸，砂浆粘接面状况 完好抗渗性5mm厚试样，48hr透水砂浆不透水，水压 /MPa ＞2.0施工度25℃锥入度值 /mm 9～15比重称量法 1.5适用性 南方北方 高坝