CN102417334B

CN102417334B - 一种反应型混凝土防水粉及其制备方法

Info

Publication number: CN102417334B
Application number: CN 201110245647
Authority: CN
Inventors: 韩建国; 阎培渝
Original assignee: Tsinghua University
Current assignee: Tsinghua University
Priority date: 2011-08-25
Filing date: 2011-08-25
Publication date: 2012-12-26
Anticipated expiration: 2031-08-25
Also published as: CN102417334A

Abstract

本发明属于土木工程中防水材料领域，特别涉及一种反应型混凝土防水粉及其制备方法，反应型混凝土防水粉由硅酸盐水泥、石英粉、粉煤灰、高效减水剂、氢氧化钠、无定形二氧化硅、生石灰、无水石膏和煅烧明矾组成，各组分所占质量分数为：硅酸盐水泥15～20％，石英粉40～60％，粉煤灰5～10％，高效减水剂0.5～1.5％，氢氧化钠2～5％，无定形二氧化硅5～10％，生石灰5～10％，无水石膏3～7％，煅烧明矾0～12％。反应型混凝土防水粉为一种刚性的水泥基防水材料，具有裂纹修补能力强、长期潜伏性、永久寿命、高致密性、与基体之间的结合强度高、高体积稳定性的特点，适用于混凝土结构的防水工程。

Description

一种反应型混凝土防水粉及其制备方法

技术领域

本发明属于土木工程中防水材料领域，特别涉及一种反应型混凝土防水粉及其制备方法。

背景技术

混凝土结构的防水能力对于混凝土建筑的服役寿命具有决定性影响，同时，良好的防水能力对于维持建筑内部的温湿度环境、保证日常生活的正常进行和工业生产的顺利实施也是至关重要的。

要实现混凝土结构的防水能力，除了采用具有高防水能力的建筑材料外，在结构的基础、施工缝、地下室立面、电梯井周边、屋面、地下结构的顶板和民居的卫生间和厨房等处，需要采取额外的防水措施。

通常使用的防水材料分为有机防水材料和无机防水材料两大类。有机防水材料包括防水卷材和防水涂料，其优点是具有良好的柔性，有很好的延展性，在混凝土结构发生大变形开裂时具有良好的抗拉伸能力并保持其防水能力。有机防水材料的缺点为：与混凝土基层之间的粘结能力较差，在基层和防水材料之间容易出现分离并导致蹿水现象，这样在混凝土结构发生漏水时不易迅速定位漏水点并进行修补；相对于无机材料，有机防水材料的耐高低温能力和抗紫外线老化能力等耐候性指标较差，因此服役寿命较短，从而带来后期的维修费用并给难以进行后期施工维修的地点留下隐患；同时，有机防水材料在使用过程中，所用底油、溶剂、粘合剂和自身等挥发出来的化学物质对施工人员的健康会造成危害。相对于有机防水材料，无机防水材料的变形能力较差，属于刚性防水材料。无机防水材料的缺点是在结构发生大变形时，其作用效果变差甚至失去作用。无机防水材料的优点为：与混凝土基础之间的粘结力强，不需使用界面剂；同时，由于与混凝土基础的材质相同，均为硅酸盐材料，无机防水材料通常具有与基础混凝土相同的寿命。在工程中，为实现混凝土结构的防水功能，常采用刚性防水和柔性防水相结合的方式，旨在利用无机和有机两种防水材料的优点，实现双重防护，但实际上常由于无机防水材料的性能较差以及有机防水材料与基础之间的结合力不足而导致该防水措施失效。

针对无机防水材料刚性大、变形能力差，在混凝土结构发生开裂时防水层亦发生开裂从而导致防水能力严重受损的缺点，很多学者和研究机构开发了内置活性组分的无机防水材料，如渗透结晶型防水材料。最早的渗透结晶型防水材料是1942年由德国的化学家Lauritz Jensen发明的，并在德国、加拿大、美国和日本衍生了一系列的产品品牌VANDEX、XYPEX、PENETRON和PANDEX。加拿大的XYPEX产品于1994年进入中国市场并首先在上海地铁工程中进行了应用(薛绍祖.国外水泥基渗透结晶型防水材料的研究与发展，中国建筑防水，2001，06：9-12)。之后，我国学者在该产品性能的基础上，进行了自主研发，开发并申请了该产品的专利，武汉大学的马宝国和张风臣等人申请了“一种水泥基刚性防水材料及其制备方法”的发明专利，专利申请号：200810046932；同济大学蒋正武申请了“建筑用水泥基渗透结晶型防水材料及其制备方法”的发明专利，专利公开号：1472258。

防水材料的作用效果一方面取决于自身的化学组成和抗水渗透的能力，另一方面还取决于它在所处的外部环境中的适用性，该外界环境包括温度、湿度、风速、日照和外界水溶液中溶质的种类等。由于无机防水材料的刚性大、抗开裂能力差，因此如何提高和保证防水材料在施工和服役期间的体积稳定性是需要关注的重点；无机防水材料在施工过程中一般不使用界面剂，因此如何提高防水材料和基层之间的粘结能力亦是需要关注的重点；同时，无机防水材料一般采用现场施工的方式，因此如何保证施工的快捷性和便宜性是该防水材料能否被市场接受关键因素。

发明内容

本发明的目的在于解决背景技术所述的现有防水材料性能、发展趋势和与环境协调性要求，提供一种反应型混凝土防水粉及其制备方法，其特征在于，反应型混凝土防水粉由硅酸盐水泥、石英粉、粉煤灰、高效减水剂、氢氧化钠、无定形二氧化硅、生石灰、无水石膏和煅烧明矾组成，各组分所占质量分数为：硅酸盐水泥15～20％；石英粉40～60％；粉煤灰5～10％；高效减水剂0.5～1.5％；氢氧化钠2～5％；无定形二氧化硅5～10％；生石灰5～10％；无水石膏3～7％；煅烧明矾0～12％；

所述硅酸盐水泥为强度等级不低于42.5的硅酸盐水泥；

所述石英粉为50～300目的级配砂；

所述粉煤灰为F级I级或F级II级粉煤灰；

所述高效减水剂为固态粉状的聚羧酸系高效减水剂；

所述氢氧化钠为工业纯产品，细度不低于200目；

所述无定形二氧化硅为非凝聚态，其中SiO₂含量大于90％，颗粒的最可几直径为100nm；

所述生石灰的CaO含量大于85％，细度不低于200目；

所述无水石膏的细度不低于200目；

所述煅烧明矾的煅烧温度为650℃，细度不低于200目。

反应型混凝土防水粉的制备方法的步骤为：

1)按所需制备的反应型混凝土防水粉总量及各组分所占质量分数分别为，硅酸盐水泥15～20％，石英粉40～60％，粉煤灰5～10％，高效减水剂0.5～1.5％，氢氧化钠2～5％，无定形二氧化硅5～10％，生石灰5～10％，无水石膏3～7％，煅烧明矾0～12％的要求，计量各组分的原材料；

2)将步骤1)计量后各组分的原材料放入混料机中进行第一次搅拌，持续时间为10～15分钟，获得搅拌后的混合料；

3)将步骤2)获得搅拌后的混合料放入球磨机中进行第二次搅拌和球磨，持续时间为30～40分钟，获得反应型混凝土防水粉成品；

4)在包装机用具有良好的气密性，能防止外界空气和水分进入的容器包装步骤3)获得的反应型混凝土防水粉成品，防止产品吸水受潮降低效用。

本发明的反应型混凝土防水粉为一种刚性的水硬性防水材料，其属性是一种无机刚性防水材料；其应用对象是混凝土结构的防水工程；其作用机理是利用防水材料中的活性组分和催化组分，在初始拌合阶段利用浓差原理，迁移到混凝土基层中的微裂纹中和毛细孔中，然后进行活性组分之间进行水化反应，生成硅酸钙凝胶和钙矾石晶体等产物，同时，防水材料中的催化组分会加速混凝土基体中未水化水泥颗粒的水化并生成硅酸钙凝胶，随着水化反应的进行，所生成的水化产物之间相互联接并致密化，使得混凝土基层的微裂纹被修补、毛细孔被填充；其结果是使得混凝土基层的抗渗透能力增强，防水能力提高。同时，防水材料中未被完全消耗的组分在水化反应后会停止并潜伏下来，如混凝土结构再次发生开裂和漏水现象，该活性组分会被再次激活，基于浓差原理进行迁移并再次进行水化反应，形成水化产物并产生防水效果。

本发明的有益效果为：

(1)裂纹修补能力强：本发明的反应型混凝土防水粉的组分在溶解后向混凝土微裂纹和基体中迁移，通过组分间的反应和催化基体中未反应水泥颗粒的水化，从而在裂纹和基体的毛细孔中生成不溶于水的水化产物，达到裂纹修补和增强基体的目的；

(2)长期潜伏性：除了在新拌阶段用于提高浆体工作性的高效减水剂外，材料中所含的其它物质均为无机材料，在未被完全消耗时可在涂层和基体的毛细孔中长期存在，当混凝土基体发生开裂导致外界水分可见时即被活化并再次进行反应；

(3)永久寿命：由于所生成的水化产物为硅酸盐类物质，与基体混凝土的成分相同，因此具有长期的永久寿命；

(4)高致密性：所生成涂层和水化产物具有很低的孔隙率，所生成的水化产物绝大部分为硅酸盐凝胶，因此具有很高的致密性；

(5)与基体之间的结合强度高：所生成的硅酸盐凝胶类水化产物与基层混凝土的成分相同，同时，较高的水化产物强度和在基体毛细孔中的锚固功能，使得涂层与混凝土基体之间的结合强度高；

(6)高体积稳定性：水化产物中的钙矾石晶体和氢氧化钙晶体在生成的过程中具有体积膨胀效应，从而使得涂层在硬化的过程中产生补偿收缩效应，具有高体积稳定性。

本发明的反应型混凝土防水粉为一种刚性的水泥基防水材料，适用于混凝土结构的防水工程。

附图说明

图1反应型混凝土防水粉的制备工艺流程示意图。

具体实施方式

本发明提供了一种反应型混凝土防水粉及其制备方法，下面结合实施例和附图对本发明作进一步的说明。

反应型混凝土防水粉由硅酸盐水泥、石英粉、粉煤灰、高效减水剂、氢氧化钠、无定形二氧化硅、生石灰、无水石膏和煅烧明矾组成，四种反应型混凝土防水粉实施例中各组分的质量分数如表1所示：

表1四种反应型混凝土防水粉实施例中各组分的质量分数

各实施例的反应型混凝土防水粉的制备方法的工艺流程如图1所示，具体步骤为：

1)按所需制备的反应型混凝土防水粉总量及表1所示的各组分所占质量分数值的要求，计量各组分的原材料；

2)将步骤1)计量后各组分的原材料放入混料机中进行第一次搅拌，持续时间为10分钟，获得搅拌后的混合料；

3)将步骤2)获得搅拌后的混合料放入球磨机中进行第二次搅拌和球磨，持续时间为40分钟，获得反应型混凝土防水粉成品；

包装后的反应型混凝土防水粉成品即可运输到施工现场使用。

使用方法之一：本方法适用于已有混凝土结构。使用时将反应型混凝土防水粉和水按一定的质量比进行混合，推荐的水和防水材料的质量比为0.45∶1，然后使用手持式或固定式高速搅拌机制备出稠度适宜的浆体，将浆体涂刷到混凝土基体的表面，其用量一般为每平方米1.5～2.0公斤，涂刷时一般采用两次涂刷的方式，即先涂刷一层，等表面触干后再涂刷第二层，涂刷完成后应及时对涂层进行养护。所制备的涂层及其在混凝土基体中生成的水化产物可达到修补混凝土基体微裂纹、增强混凝土基体的抗渗透能力的目的。

使用方法之二：本方法适用于新浇注的混凝土结构。在混凝土结构浇注后的8小时内，将反应型混凝土防水粉均匀地撒在混凝土结构的表面，依靠新浇注的混凝土在凝结硬化过程中表面泌出的水分进行水化反应。如果混凝土结构的表面为最终的暴露面，则需使用抹刀进行表面的抹平和修饰；如果混凝土结构的表面上还要继续浇注混凝土，则不必进行抹面处理，所形成的比较粗糙的表面为后续的浇注的混凝土可提供一个良好的结合面。

本文发明针对强度60MPa～120MPa范围的高强高性能混凝土，用于高强高性能混凝土抗裂性能及其改性技术研究、高强高性能混凝土脆性及其改性技术研究和高强高性能混凝土收缩和徐变性能研究，解决了高强高性能混凝土推广应用的关键技术问题。

Claims

1.一种反应型混凝土防水粉，其特征在于，反应型混凝土防水粉由硅酸盐水泥、石英粉、粉煤灰、高效减水剂、氢氧化钠、无定形二氧化硅、生石灰、无水石膏和煅烧明矾组成，各组分所占质量分数为：硅酸盐水泥15～20%；石英粉40～60%；粉煤灰5～10%；高效减水剂0.5～1.5%；氢氧化钠2～5%；无定形二氧化硅5～10%；生石灰5～10%；无水石膏3～7%；煅烧明矾0～12%。

2.根据权利要求1所述的一种反应型混凝土防水粉，其特征在于，所述硅酸盐水泥为强度等级不低于42.5的硅酸盐水泥。

3.根据权利要求1所述的一种反应型混凝土防水粉，其特征在于，所述石英粉为50～300目的级配砂。

4.根据权利要求1所述的一种反应型混凝土防水粉，其特征在于，所述高效减水剂为固态粉状的聚羧酸系高效减水剂。

5.根据权利要求1所述的一种反应型混凝土防水粉，其特征在于，所述氢氧化钠为工业纯产品，细度不低于200目。

6.根据权利要求1所述的一种反应型混凝土防水粉，其特征在于，所述无定形二氧化硅为非凝聚态，其中SiO₂含量大于90%，颗粒的最可几直径为100nm。

7.根据权利要求1所述的一种反应型混凝土防水粉，其特征在于，所述生石灰的CaO含量大于85%，细度不低于200目。

8.根据权利要求1所述的一种反应型混凝土防水粉，其特征在于，所述无水石膏的细度不低于200目。

9.根据权利要求1所述的一种反应型混凝土防水粉，其特征在于，所述煅烧明矾的煅烧温度为650℃，细度不低于200目。

10.一种反应型混凝土防水粉的制备方法，其特征在于，制备反应型混凝土防水粉的步骤为：

1）按所需制备的反应型混凝土防水粉总量及各组分所占质量分数分别为，硅酸盐水泥15～20%，石英粉40～60%，粉煤灰5～10%，高效减水剂0.5～1.5%，氢氧化钠2～5%，无定形二氧化硅5～10%，生石灰5～10%，无水石膏3～7%，煅烧明矾0～12% 的要求，计量各组分的原材料；

2）将步骤1）计量后各组分的原材料放入混料机中进行第一次搅拌，持续时间为10～15分钟，获得搅拌后的混合料；

3）将步骤2）获得搅拌后的混合料放入球磨机中进行第二次搅拌和球磨，持续时间为30～40分钟，获得反应型混凝土防水粉成品；

4）在包装机用具有良好的气密性，能防止外界空气和水分进入的容器包装步骤3）获得的反应型混凝土防水粉成品。