CN102942345A - 持续修复混凝土微裂缝防水材料及其制备工艺和施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种持续修复混凝土微裂缝防水材料及其制备工艺和施工方法，以重量百分含量计，防水材料的原料组成如下：胶凝组分 50%~70% 、改性环糊精包裹的活性组分 5%~15% 、超细石英粉 15%~30% 、增韧剂 1%~10% 和缓凝型减水剂 1%~2% ，其中：改性环糊精包裹的活性组分中，活性组分处于改性环糊精的纳米空腔内。本发明的持续修复混凝土微裂缝防水材料，解决了防水材料后期不能修复混凝土微裂缝或修复效果差的问题，能够对混凝土微裂缝进行持续修复。

Description

持续修复混凝土微裂缝防水材料及其制备工艺和施工方法

技术领域

本发明涉及一种防水涂料，具体涉及一种持续修复混凝土微裂缝防水材料及其制备工艺和施工方法。

背景技术

在建筑工程中使用的混凝土是一种多孔物质，由于热胀冷缩、不均匀沉降、外部动态荷载等会造成混凝土表面发生微裂纹，毛细孔和微裂纹是引起混凝土发生渗漏的根本原因。

为了提高混凝土的抗渗能力，目前市场上开发出了一种水泥基渗透结晶防水材料，并形成了一系列具有自主知识产权的新品牌。2004年姜哲申报了“水泥基渗透结晶型防水材料及其生产工艺和施工方法”发明专利，发明中涉及的水泥基渗透结晶防水材料由水泥、活性材料、甲基纤维素增稠剂、无水柠檬酸缓凝剂和磨细石英砂组成，当其应用于混凝土结构基面时可以自行修补混凝土自身小于0.4mm以下的裂缝，并渗透到混凝土内部，与混凝土反应，产生结晶，增强混凝土的抗渗、防潮效果，从检测数据来看，56天的第二次抗渗压力比28天的第一次抗渗压力有所减小，也就是说该水泥基渗透结晶型防水材料不能持续发挥作用，只是在应用初期能取得较好的防水修复效果。2007年天津市耀新科技发展有限公司的许晓秋等人申报了“一种无机粉体渗透结晶防水涂料”，该防水涂料主要由胶凝材料、母料、骨架剂、高效缓凝型减水剂和高分子增韧剂组成，当其与水混合涂刷于混凝土表面时，涂料中的活性化学物质在浓度梯度作用下向混凝土内部渗透，并促使混凝土中未水化水泥的水化，生成不溶性的枝蔓状晶体，堵塞、封闭毛细孔通道，修复表面微裂缝，从而提高混凝土的抗渗能力，该防水涂料可用于各种抗渗、防水、防潮、堵漏工程，但是该防水涂料中的活性化学物质一次性起作用，随着时间的延长，修复抗渗效果会越来越差。

综上所述，这类产品只要接触水分，其中的活性物质就会一次性全部参与结晶反应，也就意味着随着时间的推移，后期没有活性成分持续发挥作用，随着混凝土的持续形变，新的微裂缝无法进一步被修复。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种可持续的修复混凝土微裂缝的防水材料，该防水材料采用微胶囊包覆技术，对活性组分进行包覆处理，在水的作用下缓慢持续释放，从而达到持续修复混凝土微裂缝的目的。

本发明同时还要提供一种持续修复混凝土微裂缝防水材料的制备工艺。

本发明最后还要提供一种持续修复混凝土微裂缝防水材料的施工方法。

为解决以上技术问题，本发明采取的一种技术方案是：

一种持续修复混凝土微裂缝防水材料，以重量百分含量计，其原料组成如下：胶凝组分50％～70％、改性环糊精包裹的活性组分5％～15％、超细石英粉15％～30％、增韧剂1％～10％和缓凝型减水剂1％～2％，其中：所述的改性环糊精包裹的活性组分中，活性组分处于改性环糊精的纳米空腔内。

根据本发明，所述的改性环糊精包裹的活性组分为氟化钠、硫酸钠、铝酸钠、硅酸钠和碳酸钠五种的组合物。

优选地，所述的改性环糊精包裹的活性组分的混合重量比例分别是：氟化钠20％、硫酸钠20％、铝酸钠20％、硅酸钠20％、碳酸钠20％。

根据本发明，所述的超细石英粉的细度为1μm～100μm，二氧化硅重量含量70％以上。

根据本发明，所述的缓凝型减水剂为聚萘磺酸盐减水剂或聚羧酸盐减水剂中的一种或两种的混合物。

根据本发明，所述的胶凝组分为硅酸盐水泥与硫铝酸盐水泥的混合物，二者的混合重量比例为1∶1，主要提高防水材料的自身强度和刚度。

根据本发明，所述的增韧剂为粉状纤维素，以提高产品的粘结性和韧性。

根据本发明，改性环糊精包裹的活性组分属于一种包覆活性组分微胶囊。该种活性组分微胶囊的一个具体的制备方法是：将需要包覆的各活性组分溶于蒸馏水中，充分搅拌溶解，配成浓度为20％的水溶液，边搅拌边加入作为包覆材料的改性环糊精，控制溶液浓度在50％以内，将溶液体系温度加热到60～65℃，让活性组分更多更快地进入到改性环糊精的纳米空腔，然后将溶液体系送入鼓风喷雾干燥塔中进行干燥，即得纳米级的包覆活性组分微胶囊。利用改性环糊精的纳米空腔将活性组分包裹起来，应用过程中，当改性环糊精遇到水，其纳米空腔会慢慢扩张，释放活性组分，形成结晶堵住混凝土毛细孔和修复微裂缝，当混凝土中水分不再渗出，改性环糊精的纳米空腔在干燥环境下会慢慢关闭，通过如此反复打开与关闭纳米空腔来控制活性组分的释放，达到持续修复混凝土微裂缝的效果。

本发明采取的又一技术方案是：一种上述的持续修复混凝土微裂缝防水材料的制备工艺，该制备工艺实施如下：首先将胶凝组分和超细石英粉通过方孔尺寸≤0.2mm筛，然后在密闭反应器中，加入配方量的胶凝组分、改性环糊精包裹的活性组分、超细石英粉、增韧剂以及缓凝型减水剂，混合均匀，出料密封包装即得所述的持续修复混凝土微裂缝防水材料。

本发明采取的又一技术方案是：一种上述的持续修复混凝土微裂缝防水材料的施工方法，具体为：将所述的防水材料的干粉与水按照水灰重量比0.20～0.30的比例充分搅拌，然后涂刷或喷涂在混凝土表面。

本发明提供的持续修复混凝土微裂缝防水材料具有如下特点：

(1)该防水材料采用无毒无污染的原料组成，属于绿色环保产品；

(2)该防水材料中纳米级的活性组分可提高混凝土的抗渗压力；

(3)该防水材料中改性环糊精包裹的活性组分通过间歇释放，可持续对混凝土表面微裂缝进行修复；

(4)该防水材料施工方便快捷，可涂刷或喷涂。

由于以上技术方案的采用，本发明与现有技术相比具有如下优点：

本发明的持续修复混凝土微裂缝防水材料，在现有水泥基渗透结晶防水材料的基础上，通过对活性组分进行包覆，使活性成分的尺寸达到了纳米级，从而提升了深入深度，同时使活性组分间歇式释放，实现了对混凝土的持续修复作用。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明做进一步详细说明。应理解，这些实施例是用于说明本发明的基本原理、主要特征和优点，而本发明不受以下实施例的范围限制。实施例中采用的实施条件可以根据具体要求做进一步调整，未注明的实施条件通常为常规实验中的条件。

实施例1

本实施例提供一种持续修复混凝土微裂缝防水材料及其制备工艺和施工方法。

按重量份计，持续修复混凝土微裂缝防水材料的原料组成为：42.5硅酸盐水泥35份(安徽海螺水泥股份有限公司)、42.5硫铝酸盐水泥35份(唐山六九水泥有限公司)、改性环糊精包裹的活性组分5份、石英2号微粉21份(潍坊宏兴石英砂有限公司)、羟丙基甲基纤维素2份(山东方达康工业纤维素有限公司)、HSC聚羧酸减水剂1份(青岛虹夏高分子材料有限公司)、HSN萘系减水剂1份(青岛虹夏高分子材料有限公司)。

持续修复混凝土微裂缝防水材料的制备工艺如下：

第一步：将42.5硅酸盐水泥、42.5硫铝酸盐水泥和石英2号微粉通过方孔尺寸0.20mm筛；

第二步：在密闭混合罐中，加入42.5硅酸盐水泥、42.5硫铝酸盐水泥、改性环糊精包裹的活性组分、石英2号微粉、羟丙基甲基纤维素、HSC聚羧酸减水剂以及HSN萘系减水剂，搅拌混合均匀，出料密封包装即得。

持续修复混凝土微裂缝防水材料的制备施工方法如下：

将防水材料的干粉与水按照水灰重量比0.20比例充分搅拌，然后涂刷在混凝土表面。

实施例2

本实施例提供一种持续修复混凝土微裂缝防水材料及其制备工艺和施工方法。

按重量份计，持续修复混凝土微裂缝防水材料的原料组成为：42.5硅酸盐水泥27份(安徽海螺水泥股份有限公司)、42.5硫铝酸盐水泥27份(唐山六九水泥有限公司)、改性环糊精包裹的活性组分10份、石英2号微粉30份(潍坊宏兴石英砂有限公司)、羟丙基甲基纤维素5份(山东方达康工业纤维素有限公司)、HSC聚羧酸减水剂1份(青岛虹夏高分子材料有限公司)。

持续修复混凝土微裂缝防水材料的制备工艺如下：

第一步：将42.5硅酸盐水泥、42.5硫铝酸盐水泥和石英2号微粉通过方孔尺寸0.15mm筛；

第二步：在密闭混合罐中，加入42.5硅酸盐水泥、42.5硫铝酸盐水泥、改性环糊精包裹的活性组分、石英2号微粉、羟丙基甲基纤维素以及HSC聚羧酸减水剂，搅拌混合均匀，出料密封包装即得。

持续修复混凝土微裂缝防水材料的制备施工方法如下：

将防水材料的干粉与水按照水灰重量比0.30比例充分搅拌，然后喷涂在混凝土表面。

实施例3

本实施例提供一种持续修复混凝土微裂缝防水材料及其制备工艺和施工方法。

按重量份计，持续修复混凝土微裂缝防水材料的原料组成为：42.5硅酸盐水泥25份(安徽海螺水泥股份有限公司)、42.5硫铝酸盐水泥25份(唐山六九水泥有限公司)、改性环糊精包裹的活性组分15份、石英2号微粉25份(潍坊宏兴石英砂有限公司)、羟丙基甲基纤维素9份(山东方达康工业纤维素有限公司)、HSN萘系减水剂1份(青岛虹夏高分子材料有限公司)。

持续修复混凝土微裂缝防水材料的制备工艺如下：

第一步：将42.5硅酸盐水泥、42.5硫铝酸盐水泥和石英2号微粉通过方孔尺寸0.10mm筛；

第二步：在密闭混合罐中，加入42.5硅酸盐水泥、42.5硫铝酸盐水泥、改性环糊精包裹的活性组分、石英2号微粉、羟丙基甲基纤维素以及HSN萘系减水剂，搅拌混合均匀，出料密封包装即得。

持续修复混凝土微裂缝防水材料的制备施工方法如下：

将防水材料的干粉与水按照水灰重量比0.25比例充分搅拌，然后喷涂在混凝土表面。

对上述实施例1～3的防水材料及专利申请号为200710058612.6中实施例1的XY-I的防水涂料的各项技术指标进行测试，结果参见表1。

表1 XY-I及实施例1～3的性能测试结果

检测项目	XY-I	实施例1	实施例2	实施例3
					初凝时间/25℃，min	390	150	165	170
终凝时间/25℃，min	485	245	260	285
					28d抗压强度/MPa	25	27.5	26	24.5
28d抗渗压力/MPa	1.4	1.65	1.68	1.70
					56d抗渗压力/MPa	0.8	1.68	1.71	1.71
84d抗渗压力/MPa	-	1.66	1.70	1.70
					潮湿基面粘结强度/MPa	1.0	1.05	1.09	1.1

注：测试在标准试验条件下进行。

从表1可以看出，本发明的持续修复混凝土微裂缝防水材料抗渗压力高于现有产品XY-I，说明本发明中纳米级的活性组分渗透能力更强；本发明的防水材料连续84天的抗渗压力基本保持不变，说明本发明对混凝土具有持续修复渗透能力。

为了进一步说明本发明的持续修复混凝土微裂缝防水材料的优点，对上述实施例1的防水材料及专利申请号为200710058612.6中实施例1的XY-I的防水涂料进行对比渗透试验，结果参见表2。

表2渗水试验测试结果

检测项目	水泥填充	XY-I	实施例1
				1d渗水时间/s	185	340	335
28d渗水时间/s	2340	3120	3000
				56d渗水时间/s	900	2300	3035
84d渗水时间/s	760	1960	3010

注：制作标准混凝土抗渗试模时，将长200mm、厚0.2mm的铁片插入模块中间，等试模终凝后拔出铁片，缝隙为贯穿整个模块，产品养护条件为：在-20℃低温箱放置1天，拿出浸水后放入80℃恒温箱放置1天，高低温条件循环养护，测试时在标准试验条件(23±2℃，湿度60±15％)放置24h。分别对模块使用XY-I和本发明实施例1产品进行填充，利用抗渗仪加压(水压0.1MPa)，观察记录试块出水时间。

由表2测试结果可以看出，使用XY-I防水涂料填充的试模渗水时间呈现先增大后减小的变化，说明后期XY-I的自我修复和抗渗能力下降，而使用本发明提供的产品填充的试模，渗水时间基本保持不变，说明本发明产品能够持续发挥作用。

以上对本发明做了详尽的描述，实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想，其目的在于让熟悉此领域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 (10)

1.一种持续修复混凝土微裂缝防水材料，其特征在于：以重量百分含量计，所述的防水材料的原料组成如下：胶凝组分50%~70%、改性环糊精包裹的活性组分5%~15%、超细石英粉15%~30%、增韧剂1%~10%和缓凝型减水剂1%~2%，其中：所述的改性环糊精包裹的活性组分中，活性组分处于改性环糊精的纳米空腔内。

2.根据权利要求1所述的持续修复混凝土微裂缝防水材料，其特征在于：所述的改性环糊精包裹的活性组分为氟化钠、硫酸钠、铝酸钠、硅酸钠和碳酸钠五种的组合物。

3.根据权利要求2所述的持续修复混凝土微裂缝防水材料，其特征在于：所述的改性环糊精包裹的活性组分的混合重量比例分别是：氟化钠20%、硫酸钠20%、铝酸钠20%、硅酸钠20%、碳酸钠20%。

4.根据权利要求1所述的持续修复混凝土微裂缝防水材料，其特征在于：所述的超细石英粉的细度为1μm ~100μm，二氧化硅重量含量70%以上。

5.根据权利要求1所述的持续修复混凝土微裂缝防水材料，其特征在于：所述的缓凝型减水剂为聚萘磺酸盐减水剂或聚羧酸盐减水剂中的一种或两种的混合物。

6.根据权利要求1所述的持续修复混凝土微裂缝防水材料，其特征在于：所述的胶凝组分为硅酸盐水泥与硫铝酸盐水泥的混合物。

7.根据权利要求6所述的持续修复混凝土微裂缝防水材料，其特征在于：所述的硅酸盐水泥与硫铝酸盐水泥的混合重量比例为1:1。

8.根据权利要求1所述的持续修复混凝土微裂缝防水材料，其特征在于：所述的增韧剂为粉状纤维素。

9.一种如权利要求1至8中任一项权利要求所述的持续修复混凝土微裂缝防水材料的制备工艺，其特征在于：所述制备工艺实施如下：首先将胶凝组分和超细石英粉通过方孔尺寸≤0.2mm筛，然后在密闭反应器中，加入配方量的胶凝组分、改性环糊精包裹的活性组分、超细石英粉、增韧剂以及缓凝型减水剂，混合均匀，出料密封包装即得所述的持续修复混凝土微裂缝防水材料。

10.一种如权利要求1至8中任一项权利要求所述的持续修复混凝土微裂缝防水材料的施工方法，其特征在于：将所述的防水材料的干粉与水按照水灰重量比0.20~0.30的比例充分搅拌，然后涂刷或喷涂在混凝土表面。