CN102795804A

CN102795804A - 一种混凝土和砂浆用防水凝胶及其制备、应用方法

Info

Publication number: CN102795804A
Application number: CN2012102893740A
Authority: CN
Inventors: 王万金; 贺奎; 赖振峰; 夏义兵; 李海峰; 王靖
Original assignee: Beijing Building Construction Research Institute Co Ltd
Current assignee: Beijing Building Construction Research Institute Co Ltd
Priority date: 2012-08-14
Filing date: 2012-08-14
Publication date: 2012-11-28
Anticipated expiration: 2032-08-14
Also published as: CN102795804B

Abstract

一种混凝土和砂浆用防水凝胶及其制备、应用方法，属于建筑防水材料技术领域。该种材料包括植物油15～20wt%、硬脂酸4～8wt%、碱性化合物5～12wt%、三聚氰胺8～11wt%、硫酸铝3～6wt%、硅酸钠5～10wt%、聚乙烯醇5～8wt%、磷酸三丁酯0.5～2wt%，其余为水。优点在于，该材料在混凝土、砂浆内部形成互穿凝胶网络防水结构，具有较好的防水抗渗性能，延长防水寿命，增强混凝土和砂浆的结构强度。

Description

一种混凝土和砂浆用防水凝胶及其制备、应用方法

技术领域

本发明属于建筑防水材料技术领域，特别涉及一种混凝土和砂浆用防水凝胶及其制备、应用方法。

背景技术

以水泥为胶凝材料的建筑制品内部存在大量的凝胶孔以及由于收缩和受到外力作用下形成的开裂，在雨水或地下水浸泡下普遍存在渗漏现象，通常采用建筑混凝土、砂浆中添加防水剂实现刚性防水，以及铺设、涂布柔性防水材料来达到防止渗漏的目的。目前，市场有各种各样的防水剂，如无机铝盐系、铬盐系、氯化钙、氯化铁等防水剂，但存在抗渗能力较差、施工复杂、腐蚀钢筋、对环境污染大的缺点。有机金属皂类也经常用于刚性防水，如专利[CN 1587175 A]所述，将脂肪酸、乳化改性剂、外加剂在水中加热搅拌，混合均匀即得到防水剂。专利[CN 102344263 A]所述，将十八烷酸、硅烷、松香酸钠、三乙醇胺等通过加热混合的工艺制备防水剂。专利[CN200410058200.9]所述，将脂肪酸、改性乳化剂、消泡剂加热而成防水剂。上述专利均采用脂肪酸作为有效防水成分，属于小分子化合物，防水效果单一而不稳固，并且混凝土、砂浆在外部水长时间浸泡下，防水有效成分会逐渐溶于水而流失，影响了材料的长期防水效果。本发明提供了一种能够长期稳定于混凝土、砂浆中的有机无机防水凝胶材料的制备方法，有效防水成分形成网络凝胶螯合大分子，提高了在混凝土、砂浆中的稳定性，大大提高了刚性防水的效果和使用寿命。

发明内容

本发明的目的在于提供一种混凝土和砂浆用防水凝胶及其制备、应用方法。克服建筑防水施工工艺繁杂、防水寿命短、综合造价高的问题。通过该工艺生产的防水剂，在混凝土、砂浆内部形成一种互穿凝胶网络防水结构，有效防水成分能够牢固填充于混凝土、砂浆中微小孔隙，可以解决植物油、脂肪酸等防水成分在混凝土、砂浆中易流失、不稳定、影响防水效果的问题，延长防水使用寿命，增强混凝土、砂浆抗渗、抗老化能力。

一种混凝土和砂浆用防水凝胶包括：植物油：15~20wt%；硬脂酸：4~8wt%；碱性化合物：5~12wt%；三聚氰胺：8~11wt%；硫酸铝：3~6wt%；硅酸钠：5~10wt%；聚乙烯醇：5~8wt%；磷酸三丁酯：0.5~2wt%；其余为水。形态为淡黄色凝胶。其中，植物油为棕榈油、椰子油、橄榄油、蓖麻油和花生油等中的一种或多种，碱性化合物为氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙和氨水等中的一种或多种。

针对一种混凝土和砂浆用防水凝胶的制备方法，其具体步骤如下：

1、将35~45wt%的水、15~20wt%的植物油和4~8wt%的硬脂酸分别加入反应器中，加热至65~75℃，搅拌30~60分钟，搅拌速率为60~150转/分钟；

2、在步骤1的基础上，将5~12wt%的碱性化合物加入反应器中，在75~85℃温度下，加热搅拌30~60分钟，搅拌速率为60~150转/分钟；

3、在步骤2的基础上，将8~11wt%的三聚氰胺、3~6wt%的硫酸铝和5~8wt%的聚乙烯醇分别加入反应器中，在75~85℃温度下，加热搅拌60~120分钟，搅拌速率为60~150转/分钟；

4、在步骤3的基础上，将5~10wt%的硅酸钠和0.5~2wt%的磷酸三丁酯加入反应器中，降温至55~65℃，搅拌30~60分钟，冷却至40℃形成防水凝胶。

其中，步骤1中的优选范围为：水：36~40wt%、植物油：15~18wt%、硬脂酸：5~8wt%，搅拌30~40分钟；

步骤2中的优选范围为：碱性化合物：7~10wt%，加热搅拌30~40分钟；

步骤3中的优选范围为：三聚氰胺：8~10wt%、硫酸铝：4~6wt%，加热搅拌60~80分钟；

步骤4中的优选范围为：硅酸钠：5~8wt%、磷酸三丁酯：0.5~1wt%，搅拌30~40分钟。

该材料的制备原理为：所述的三聚氰胺、硫酸铝在配方体系中起交联剂的作用，与植物油、硬脂酸、聚乙烯醇相互作用，形成稳定的有机无机网络凝胶体系。硅酸钠贯穿于有机网络体系内，与水泥在水化过程中形成无机凝胶相，起填充孔隙、增强防水网的作用。

针对一种混凝土和砂浆用防水凝胶的应用方法为：将1份混凝土和砂浆用防水凝胶与5~20份40~100℃热水搅拌溶解后，再加入60~150份水稀释，静置10~120分钟，形成果冻状凝胶，与水泥、砂、石和轻骨料中的一种或多种混合，搅拌形成混凝土或砂浆，用于抗渗、防水、防潮施工。

本发明的优点在于：

1、通过该方法制备的防水材料通过有机无机络合反应，形成稳定的大分子凝胶束，大分子中无机部分与水泥成分形成稳定锚固，有机部分在混凝土、砂浆内部形成一种互穿凝胶网络形成防水结构，牢固填充于混凝土、砂浆中微小孔隙和堵塞毛细通道、切断和减少渗水孔道，增加了结构的密实性，具有优异的抗渗抗裂性能，大大延长防水寿命，同时能够增强混凝土和砂浆结构强度。

2、在没有水浸泡情况下，防水凝胶干燥收缩，可形成气体分子通过的凝胶孔，使得混凝土、砂浆具有可呼吸性，提高建筑物的舒适性，防止结露、发潮和霉变产生。遇水情况下，防水凝胶吸湿溶胀，防水作用自动生效。

3、本发明在生产、使用过程中无毒、无味，无三废排放。

具体实施方式

实施例1：

一种混凝土和砂浆用防水凝胶包括：植物油：16wt%；硬脂酸：7wt%；碱性化合物：8wt%；三聚氰胺：8.5wt%；硫酸铝：5wt%；硅酸钠：8wt%；聚乙烯醇：6.8wt%；磷酸三丁酯：0.7wt%；水：40wt%。形态为淡黄色凝胶。其中，植物油为棕榈油，碱性化合物为氢氧化钾。

1、称取40g水、16g棕榈油和7g硬脂酸于反应器中，加热至70℃，搅拌30分钟，搅拌速率为60转/分钟；

2、在步骤1的基础上，称取8g氢氧化钾加入反应器，在75℃下，加热搅拌30分钟，搅拌速率为80转/分钟；

3、在步骤2的基础上，称取8.5g三聚氰胺、5g硫酸铝和6.8g聚乙烯醇投入反应器中，在75℃温度下，加热搅拌60分钟，搅拌速率80转/分钟；

4、在步骤3的基础上，称取8g硅酸钠和0.7g磷酸三丁酯投入反应器中，降温至55℃，搅拌30分钟，冷却至40℃形成防水凝胶。

针对一种混凝土和砂浆用防水凝胶的应用方法为：将1份混凝土和砂浆用防水凝胶与5份90℃热水搅拌溶解后，再加入75份水稀释，静置45分钟，形成果冻状凝胶，与水泥、砂和轻骨料混合，搅拌形成砂浆，用于抗渗、防水、防潮施工。

实施例2：

一种混凝土和砂浆用防水凝胶包括：植物油：17wt%；硬脂酸：8wt%；碱性化合物：10wt%；三聚氰胺：8wt%；硫酸铝：5.5wt%；硅酸钠：6wt%；聚乙烯醇：6.5wt%；磷酸三丁酯：1wt%；水：38wt%。形态为淡黄色凝胶。其中，植物油为椰子油，碱性化合物为氨水。

1、称取38g水、17g椰子油和8g硬脂酸于反应器中，加热至70℃，搅拌30分钟，搅拌速率为60转/分钟；

2、在步骤1的基础上，称取10g氨水加入反应器，在75℃下，加热搅拌30分钟，搅拌速率为80转/分钟；

3、在步骤2的基础上，称取8g三聚氰胺、5.5g硫酸铝和6.5g聚乙烯醇投入反应器中，在80℃温度下，加热搅拌60分钟，搅拌速率为80转/分钟；

4、在步骤3的基础上，称取6g硅酸钠和1 g磷酸三丁酯投入反应器中，降温至55℃，搅拌30分钟，冷却至40℃形成防水凝胶。

针对一种混凝土和砂浆用防水凝胶的应用方法为：将1份混凝土和砂浆用防水凝胶与10份80℃热水搅拌溶解后，再加入80份水稀释，静置50分钟，形成果冻状凝胶，与水泥、砂和轻骨料混合，搅拌形成砂浆，用于抗渗、防水、防潮施工。

实施例3：

一种混凝土和砂浆用防水凝胶包括：植物油：20wt%；硬脂酸：5wt%；碱性化合物：8wt%；三聚氰胺：9.6wt%；硫酸铝：5.8wt%；硅酸钠：5.3wt%；聚乙烯醇：5.5wt%；磷酸三丁酯：0.8wt%；水：40wt%。形态为淡黄色凝胶。其中，植物油为椰子油，碱性化合物为氢氧化钠。

1、称取40g水、20g椰子油和5g硬脂酸于反应器中，加热至75℃，搅拌30分钟，搅拌速率为60转/分钟；

2、在步骤1的基础上，称取8g氢氧化钠加入反应器，在75℃下，加热搅拌30分钟，搅拌速率为80转/分钟；

3、在步骤2的基础上，称取9.6g三聚氰胺、5.8g硫酸铝和5.5g聚乙烯醇投入反应器中，在80℃温度下，加热搅拌60分钟，搅拌速率为80转/分钟；

4、在步骤3的基础上，称取5.3g硅酸钠和0.8 g磷酸三丁酯投入反应器中，降温至55℃，搅拌30分钟，冷却至40℃形成本防水凝胶。

针对一种混凝土和砂浆用防水凝胶的应用方法为：将1份混凝土和砂浆用防水凝胶与10份80℃热水搅拌溶解后，再加入90份水稀释，静置60分钟，形成果冻状凝胶，与水泥、砂、石混合，搅拌形成混凝土，用于抗渗、防水、防潮施工。

上述实施例只用以说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种混凝土和砂浆用防水凝胶，其特征在于，包括植物油：15~20wt%；硬脂酸：4~8wt%；碱性化合物：5~12wt%；三聚氰胺：8~11wt%；硫酸铝：3~6wt%；硅酸钠：5~10wt%；聚乙烯醇：5~8wt%；磷酸三丁酯：0.5~2wt%；其余为水；形态为淡黄色凝胶。

2.根据权利要求1所述的防水凝胶，其特征在于，所述的植物油为棕榈油、椰子油、橄榄油、蓖麻油和花生油中的一种或多种。

3.根据权利要求1所述的防水凝胶，其特征在于，所述的碱性化合物为氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙和氨水中的一种或多种。

4.一种权利要求1所述的混凝土和砂浆用防水凝胶的制备方法，其特征在于，制备步骤为：

1）将35~45wt%的水、15~20wt%的植物油和4~8wt%的硬脂酸分别加入反应器中，加热至65~75℃，搅拌30~60分钟，搅拌速率为60~150转/分钟；

2）在步骤1）基础上，将5~12wt%的碱性化合物加入反应器中，在75~85℃温度下，加热搅拌30~60分钟，搅拌速率为60~150转/分钟；

3）在步骤2）基础上，将8~11wt%的三聚氰胺、3~6wt%的硫酸铝和5~8wt%的聚乙烯醇分别加入反应器中，在75~85℃温度下，加热搅拌60~120分钟，搅拌速率为60~150转/分钟；

4）在步骤3）基础上，将5~10wt%的硅酸钠和0.5~2wt%的磷酸三丁酯加入反应器中，降温至55~65℃，搅拌30~60分钟，冷却至40℃形成防水凝胶。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤1）中所述的水：36~40wt%、植物油：15~18wt%、硬脂酸：5~8wt%，加热搅拌30~40分钟。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤2）中所述的碱性化合物：7~10wt%，加热搅拌30~40分钟。

7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤3）中所述的三聚氰胺：8~10wt%、硫酸铝：4~6wt%、聚乙烯醇：5~8wt%，加热搅拌60~80分钟。

8.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤4）中所述的硅酸钠：5~8wt%、磷酸三丁酯：0.5~1wt%，搅拌30~40分钟。

9.一种权利要求1所述的混凝土和砂浆用防水凝胶的应用方法，其特征在于，将1份混凝土和砂浆用防水凝胶与5~20份40~100℃热水搅拌溶解后，再加入60~150份水稀释，静置10~120分钟，形成果冻状凝胶，与水泥、砂、石和轻骨料中的一种或多种混合，搅拌形成混凝土或砂浆，用于抗渗、防水、防潮施工。