CN101234874A - 一种水泥基刚性防水材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属建筑材料类，具体涉及一种水泥基刚性防水材料及其制备方法。一种水泥基刚性防水材料，其特征在于它由水泥、超细硅质矿物外加剂、硅铝质矿物外加剂、憎水剂、硅质细砂、高效释水外加剂、超塑化剂和抗裂剂原料混合而成；各原料所占质量数为：水泥6～8份，超细硅质矿物外加剂0.6～1份，硅铝质矿物外加剂1.5～3份，憎水剂0.24～0.4份，硅质细砂11～14份，高效释水外加剂0.1～0.3份，超塑化剂0.08～0.10份，抗裂剂0.01～0.03份。该防水材料与基材变形协调性能好、抗裂性能好。

Description

一种水泥基刚性防水材料及其制备方法

技术领域

本发明属建筑材料类，具体涉及一种水泥基刚性防水材料及其制备方法，适用于新建工程水泥基材料防水处理和现有工程渗漏病害修复治理。

背景技术

渗漏一直是工程界关注的主要问题之一，每年因渗漏问题带来的损失巨大。目前，我国的防水材料从最初的“三毡四油一砂”防水，发展到两大主要类别：柔性防水和刚性防水。柔性防水是一种“治标”外防水技术，主要包括防水卷材，防水涂料等。它是通过使用有机物质，在水泥基材表面形成憎水层，阻止水的通过。它的缺点是：与基体材料粘结不紧密，容易脱落，并且变形较大，损坏后难以修复，耐候性较差，使用寿命短，一般20年左右。另外，柔性防水材料中大量有机物往往有毒，不能满足建筑物的环保要求。随着人们环保意识的增强，无机刚性防水材料已经成为未来防水材料发展趋势。刚性防水是一种“治本”内防水技术，以水泥、砂、石为主要原料，掺加少量有机、无机外加剂，如减水剂、膨胀剂等，在水泥基材表面或者内部形成一致密层，阻止水分通过，从而起到防水目的。但是，目前刚性防水材料普遍存在与基材变形协调性差，容易开裂等问题，而且水泥基材料本身是一种多相复合脆性材料，不同相之间存在性能薄弱的界面过渡区；其次，从微观结构上看，水泥基材料内部存在不同尺寸孔隙，属于多孔结构；再有，任何一道工序的不规范施工都很容易使水泥基材料内部产生裂缝，这均导致水泥基材料防水性能差，服役期间容易渗漏，从而增大建筑物服役期间维修费用，严重影响建筑物服役寿命。因此，开发一种新型的自身内部缺陷少，同时与基材变形协调性好，抗裂性能优越的水泥基刚性防水材料，既适用于新建工程水泥基材料防水处理，又能方便的进行现有工程渗漏病害修复治理，提高建筑物耐久性，从经济效益、社会和环境效益综合衡量，具有重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种水泥基刚性防水材料及其制备方法，该防水材料与基材变形协调性能好、抗裂性能好。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：一种水泥基刚性防水材料，其特征在于它由水泥、超细硅质矿物外加剂、硅铝质矿物外加剂、憎水剂、硅质细砂、高效释水外加剂、超塑化剂和抗裂剂原料混合而成；各原料所占质量数为：水泥6～8份，超细硅质矿物外加剂0.6～1份，硅铝质矿物外加剂1.5～3份，憎水剂0.24～0.4份，硅质细砂11～14份，高效释水外加剂0.1～0.3份，超塑化剂0.08～0.10份，抗裂剂0.01～0.03份。

所述的水泥为强度等级32.5以上的水泥。

所述的超细硅质矿物外加剂为超细硅灰，比表面积不小于18000m²/kg，SiO₂含量不低于92％。

所述的硅铝质矿物外加剂为矿粉或粉煤灰，矿粉比表面积不小于800m²/kg，粉煤灰为I级灰，比表面积不小于550m²/kg。

所述的憎水剂为市售粉状硅烷憎水剂。

所述的硅质细砂为70～140目的石英砂。

所述的高效释水外加剂为甲基纤维素醚(MC100000)和膨胀蛭石的复合，甲基纤维素醚与膨胀蛭石的质量比例为1∶20。

所述的超塑化剂为市售聚羧酸系高效减水剂，粉剂，减水率30％以上。

所述的抗裂剂为化学纤维和钢渣微粉的复合，化学纤维与钢渣微粉的质量比例为1∶10，钢渣微粉比表面积不小于1800m²/kg。

上述一种水泥基刚性防水材料的制备方法，其特征在于它包括如下步骤：

1)按各组份所占质量数为：水泥6～8份、超细硅质矿物外加剂0.6～1份、硅铝质矿物外加剂1.5～3份、憎水剂0.24～0.4份、硅质细砂11～14份、高效释水外加剂0.1～0.3份、超塑化剂0.08～0.10份、抗裂剂0.01～0.03份选取水泥、超细硅质矿物外加剂、硅铝质矿物外加剂、憎水剂、硅质细砂、高效释水外加剂、超塑化剂和抗裂剂；

2)将超细硅质矿物外加剂、硅铝质矿物外加剂、憎水剂、高效释水外加剂、超塑化剂和抗裂剂搅拌混合均匀，然后加入水泥，继续搅拌混合均匀，最后加入硅质细砂继续搅拌混合均匀，得水泥基刚性防水材料产品。

本发明与同传统的柔性防水材料相比，具有：1)制备工艺简单，成本低廉。本发明主要组分均为无机材料，材料来源广，成本低，只需将所有物料做均化处理即可。2)使用寿命长。本防水材料属于水泥基材料，和水泥、混凝土基材基本组分相同，与基材之间有反应性行为，可以根据基材服役寿命进行组分微调，达到和基体相同的使用寿命，整个服役期间不需大修。3)无毒，满足对建筑物的环保要求。4)本发明防水材料与基材变形协调性能好。5)采用了抗裂剂，抗裂性能好。

本发明与同现有刚性防水材料相比具有：适应不同施工环境要求；高效释水外加剂材料和硅铝质矿物外加剂(粉煤灰、矿粉)的掺入大大减小了收缩变形，使得自由收缩变形在万分之五以下，和基材具有较好的变形协调性；纤维在水泥石中形成三维杂向分布，能分散和均化水泥石的收缩应力，降低水泥石中微裂纹尖端的应力集中，有效抑制微裂纹的扩展，赋予材料优越的抗裂抗裂性能；除纤维长度尺寸以外，所有材料尺寸不超过1mm，相邻尺寸不同材料的粒径相差在一个数量级以内，不同材料不同尺寸的颗粒群形成连续级配，大幅度提高材料的整体密实度；超细硅质矿物外加剂的滞水作用和火山灰活性，大幅度减小界面过渡区尺寸；有机和无机材料组分的物理化学作用减小了水泥基材料收缩，赋予水泥基材料高的本体抗渗性和高的耐久性，能够满足防水材料和基材同寿命要求。

本刚性防水材料适用范围广泛，既适用于新建工程水泥基材料防水处理，也可以用于现有工程渗漏病害修复治理。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。

实施例1：

一种水泥基刚性防水材料的制备方法，它包括如下步骤：

1)按各组份所占质量数为：水泥8份、超细硅质矿物外加剂1份、硅铝质矿物外加剂2.4份、憎水剂0.24份、硅质细砂12份、高效释水外加剂0.3份、超塑化剂0.10份、抗裂剂0.03份选取水泥、超细硅质矿物外加剂、硅铝质矿物外加剂、憎水剂、硅质细砂、高效释水外加剂、超塑化剂和抗裂剂；

所述的水泥为强度等级52.5的硅酸盐水泥；所述的超细硅质矿物外加剂为超细硅灰，比表面积18000m²/kg，SiO₂含量92％；所述的硅铝质矿物外加剂为I级灰粉煤灰，比表面积550m²/kg；所述的憎水剂为Elotex国民淀粉化学有限公司生产的Seal80硅烷基粉末添加剂；所述的硅质细砂为100目的石英砂；所述的高效释水外加剂为甲基纤维素醚(MC100000)和膨胀蛭石的复合，甲基纤维素醚与膨胀蛭石的质量比例为1∶20；所述的超塑化剂为武汉科华高新材料有限公司生产KH聚羧酸系高效减水剂，粉剂，减水率32％；所述的抗裂剂为化学纤维和钢渣微粉的复合，化学纤维与钢渣微粉的质量比例为1∶10，钢渣微粉比表面积1800m²/kg。

2)将超细硅质矿物外加剂、硅铝质矿物外加剂、憎水剂、高效释水外加剂、超塑化剂和抗裂剂搅拌混合均匀(均化)，搅拌5min后加入水泥，继续搅拌混合均匀(均化)，搅拌时间5min，最后加入硅质细砂继续搅拌混合均匀(均化)，搅拌时间10min，得水泥基刚性防水材料产品。

本实施例得到的水泥基刚性防水材料产品适用于预制件防水层处理：该预制件基材为C50混凝土，设计寿命是75年。

实施例2：

一种水泥基刚性防水材料的制备方法，它包括如下步骤：

1)按各组份所占质量数为：水泥6份、超细硅质矿物外加剂0.6份、硅铝质矿物外加剂3份、憎水剂0.3份、硅质细砂14份、高效释水外加剂0.1份、超塑化剂0.09份、抗裂剂0.015份选取水泥、超细硅质矿物外加剂、硅铝质矿物外加剂、憎水剂、硅质细砂、高效释水外加剂、超塑化剂和抗裂剂；

所述的水泥为强度等级32.5普通硅酸盐水泥；所述的超细硅质矿物外加剂为超细硅灰，比表面积20000m²/kg，SiO₂含量93％；所述的硅铝质矿物外加剂为矿粉，矿粉比表面积1000m²/kg；所述的憎水剂为Elotex国民淀粉化学有限公司生产的Seal80硅烷基粉末添加剂；所述的硅质细砂为90目的石英砂；所述的高效释水外加剂为甲基纤维素醚(MC100000)和膨胀蛭石的复合，质量比例为1∶20；所述的超塑化剂为武汉科华高新材料有限公司生产KH聚羧酸系高效减水剂，粉剂，减水率32％。所述的抗裂剂为化学纤维和钢渣微粉的复合，质量比例为1∶10，钢渣微粉比表面积1800m²/kg。

2)将超细硅质矿物外加剂、硅铝质矿物外加剂、憎水剂、高效释水外加剂、超塑化剂和抗裂剂搅拌混合均匀(均化)，搅拌5min后加入水泥，继续搅拌混合均匀(均化)，搅拌时间5min，最后加入硅质细砂继续搅拌混合均匀(均化)，搅拌时间10min，得水泥基刚性防水材料产品。

本实施例得到的水泥基刚性防水材料产品适用于屋面防水。

实施例3：

一种水泥基刚性防水材料的制备方法，它包括如下步骤：

1)按各组份所占质量数为：水泥7份、超细硅质矿物外加剂0.63份、硅铝质矿物外加剂2.4份、憎水剂0.4份、硅质细砂14份、高效释水外加剂0.15份、超塑化剂0.10份、抗裂剂0.01份选取水泥、超细硅质矿物外加剂、硅铝质矿物外加剂、憎水剂、硅质细砂、高效释水外加剂、超塑化剂和抗裂剂；

所述的水泥为强度等级42.5水泥；所述的超细硅质矿物外加剂为超细硅灰，比表面积不20000m²/kg，SiO₂含量94％；所述的硅铝质矿物外加剂为I级灰粉煤灰，比表面积600m²/kg；所述的憎水剂为Elotex国民淀粉化学有限公司生产的Seal80硅烷基粉末添加剂；所述的硅质细砂为110目的石英砂；所述的高效释水外加剂为甲基纤维素醚(MC100000)和膨胀蛭石的复合，质量比例为1∶20；所述的超塑化剂为武汉科华高新材料有限公司生产KH聚羧酸系高效减水剂，粉剂，减水率35％；所述的抗裂剂为化学纤维和钢渣微粉的复合，质量比例为1∶10，钢渣微粉比表面积2000m²/kg。

2)将超细硅质矿物外加剂、硅铝质矿物外加剂、憎水剂、高效释水外加剂、超塑化剂和抗裂剂搅拌混合均匀(均化)，搅拌5min后加入水泥，继续搅拌混合均匀(均化)，搅拌时间5min，最后加入硅质细砂继续搅拌混合均匀(均化)，搅拌时间10min，得水泥基刚性防水材料产品。

本实施例得到的水泥基刚性防水材料产品适用于地下室混凝土材料防水：该地下室混凝土强度等级为C35。

实施例4：

一种水泥基刚性防水材料的制备方法，它包括如下步骤：

1)按各组份所占质量数为：水泥6份、超细硅质矿物外加剂0.6份、硅铝质矿物外加剂1.5份、憎水剂0.24份、硅质细砂11份、高效释水外加剂0.1份、超塑化剂0.08份、抗裂剂0.01份选取水泥、超细硅质矿物外加剂、硅铝质矿物外加剂、憎水剂、硅质细砂、高效释水外加剂、超塑化剂和抗裂剂；

所述的水泥为强度等级32.5普通硅酸盐水泥；所述的超细硅质矿物外加剂为超细硅灰，比表面积18000m²/kg，SiO₂含量92％；所述的硅铝质矿物外加剂为矿粉，矿粉比表面积800m²/kg；所述的憎水剂为Elotex国民淀粉化学有限公司生产的Seal80硅烷基粉末添加剂；所述的硅质细砂为70目的石英砂；所述的高效释水外加剂为甲基纤维素醚(MC100000)和膨胀蛭石的复合，质量比例为1∶20；所述的超塑化剂为武汉科华高新材料有限公司生产KH聚羧酸系高效减水剂，粉剂，减水率30％；所述的抗裂剂为化学纤维和钢渣微粉的复合，质量比例为1∶10，钢渣微粉比表面积1800m²/kg。

2)将超细硅质矿物外加剂、硅铝质矿物外加剂、憎水剂、高效释水外加剂、超塑化剂和抗裂剂搅拌混合均匀(均化)，搅拌5min后加入水泥，继续搅拌混合均匀(均化)，搅拌时间5min，最后加入硅质细砂继续搅拌混合均匀(均化)，搅拌时间10min，得水泥基刚性防水材料产品。

实施例5：

一种水泥基刚性防水材料的制备方法，它包括如下步骤：

1)按各组份所占质量数为：水泥8份、超细硅质矿物外加剂1份、硅铝质矿物外加剂3份、憎水剂0.4份、硅质细砂14份、高效释水外加剂0.3份、超塑化剂0.10份、抗裂剂0.03份选取水泥、超细硅质矿物外加剂、硅铝质矿物外加剂、憎水剂、硅质细砂、高效释水外加剂、超塑化剂和抗裂剂；

所述的水泥为强度等级32.5普通硅酸盐水泥；所述的超细硅质矿物外加剂为超细硅灰，比表面积20000m²/kg，SiO₂含量93％；所述的硅铝质矿物外加剂为I级灰粉煤灰，比表面积600m²/kg；所述的憎水剂为Elotex国民淀粉化学有限公司生产的Seal80硅烷基粉末添加剂；所述的硅质细砂为140目的石英砂；所述的高效释水外加剂为甲基纤维素醚(MC100000)和膨胀蛭石的复合，质量比例为1∶20；所述的超塑化剂为武汉科华高新材料有限公司生产KH聚羧酸系高效减水剂，粉剂，减水率30％；所述的抗裂剂为化学纤维和钢渣微粉的复合，质量比例为1∶10，钢渣微粉比表面积1800m²/kg。

2)将超细硅质矿物外加剂、硅铝质矿物外加剂、憎水剂、高效释水外加剂、超塑化剂和抗裂剂搅拌混合均匀(均化)，搅拌5min后加入水泥，继续搅拌混合均匀(均化)，搅拌时间5min，最后加入硅质细砂继续搅拌混合均匀(均化)，搅拌时间10min，得水泥基刚性防水材料产品。

所有粉状硅烷憎水剂、聚羧酸系高效减水剂都适用于本发明，在此不一一列举实施例。

所述超细硅灰比表面积不小于18000m²/kg，SiO₂含量不低于92％；所述的硅铝质矿物外加剂为矿粉或粉煤灰，矿粉比表面积不小于800m²/kg，粉煤灰为I级灰，比表面积不小于550m²/kg；所述的钢渣微粉比表面积不小于1800m²/kg；以上范围值都能实现本发明，在此不一一列举实施例。

Claims (9)

1.一种水泥基刚性防水材料，其特征在于它由水泥、超细硅质矿物外加剂、硅铝质矿物外加剂、憎水剂、硅质细砂、高效释水外加剂、超塑化剂和抗裂剂原料混合而成；各原料所占质量数为：水泥6～8份，超细硅质矿物外加剂0.6～1份，硅铝质矿物外加剂1.5～3份，憎水剂0.24～0.4份，硅质细砂11～14份，高效释水外加剂0.1～0.3份，超塑化剂0.08～0.10份，抗裂剂0.01～0.03份。

2.根据权利要求1所述的一种水泥基刚性防水材料，其特征在于：所述的超细硅质矿物外加剂为超细硅灰，比表面积不小于18000m²/kg，SiO₂含量不低于92％。

3.根据权利要求1所述的一种水泥基刚性防水材料，其特征在于：所述的硅铝质矿物外加剂为矿粉或粉煤灰，矿粉比表面积不小于800m²/kg，粉煤灰为I级灰，比表面积不小于550m²/kg。

4.根据权利要求1所述的一种水泥基刚性防水材料，其特征在于：所述的憎水剂为市售粉状硅烷憎水剂。

5.根据权利要求1所述的一种水泥基刚性防水材料，其特征在于：所述的硅质细砂为70～140目的石英砂。

6.根据权利要求1所述的一种水泥基刚性防水材料，其特征在于：所述的高效释水外加剂为甲基纤维素醚和膨胀蛭石的复合，甲基纤维素醚与膨胀蛭石的质量比例为1∶20。

7.根据权利要求1所述的一种水泥基刚性防水材料，其特征在于：所述的超塑化剂为市售聚羧酸系高效减水剂，减水率30％以上。

8.根据权利要求1所述的一种水泥基刚性防水材料，其特征在于：所述的抗裂剂为化学纤维和钢渣微粉的复合，化学纤维与钢渣微粉的质量比例为1∶10，钢渣微粉比表面积不小于1800m²/kg。

9.如权利要求1所述的一种水泥基刚性防水材料的制备方法，其特征在于它包括如下步骤：

1)按各组份所占质量数为：水泥6～8份、超细硅质矿物外加剂0.6～1份、硅铝质矿物外加剂1.5～3份、憎水剂0.24～0.4份、硅质细砂11～14份、高效释水外加剂0.1～0.3份、超塑化剂0.08～0.10份、抗裂剂0.01～0.03份选取水泥、超细硅质矿物外加剂、硅铝质矿物外加剂、憎水剂、硅质细砂、高效释水外加剂、超塑化剂和抗裂剂；

2)将超细硅质矿物外加剂、硅铝质矿物外加剂、憎水剂、高效释水外加剂、超塑化剂和抗裂剂搅拌混合均匀，然后加入水泥，继续搅拌混合均匀，最后加入硅质细砂继续搅拌混合均匀，得水泥基刚性防水材料产品。