CN103553408B - 一种柔性防水粉及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种柔性防水粉及制备方法，其特征是各组分按重量份计为：矿物粉体40-60份，柔性石墨20-30份，游离钙剂5-15份，触变润滑剂5-15份，无机聚合物3-8份，分散剂2-3份，增塑剂1-2份。本发明以柔性石墨为弹性缓冲材料，利用柔性石墨的层状疏松结构，通过浸润、焙烧、分散得到携带钙离子柔性石墨，富有弹性的柔性石墨可消除混凝土后期形变，并通过携带钙离子的滞后反应，在防水砂浆或混凝土渗水或出现湿润时，置换钠、钾离子形成柔性致密的胶体。可防止后期使用中建筑物收缩产生微小裂纹渗漏，有效避免了目前聚合物柔性防水材料易老化、刚性防水粉易开裂的缺陷。可广泛应用于地下室的防水防潮、建筑物的屋顶和外墙的防水、地下车库防水、水池水塔等的整体防水，也可直接掺入水泥砂浆中配制成柔性防水砂浆。

Description

一种柔性防水粉及制备方法

技术领域

本发明涉及防水材料领域，具体涉及一种具有柔性的防水粉及制备方法。

背景技术

建筑物的渗漏主要是在混凝土、砂浆使用过程中采用了水作为混合剂，水硬性凝胶（水泥）硬化时，凝胶内部的水分随即蒸发，留下大量的毛细孔，大孔一般可以通过添加细集料进行堵塞，但毛细孔无法通过一般的细集料封堵，因此直接导致混凝土、砂浆抗渗性能下降，这也是建筑物存在渗漏的根本原因。

传统的防水材料主要是以沥青卷材、丙纶卷材为主材，通过对漏水面覆盖达到防水的目的。防水卷材在防水施工中需要根据防水基层的形状而进行量体裁衣，对于外形复杂的基层需多块拼接，防水卷材相互搭接处的粘结难度较大，导致搭接部位成为漏水的隐患。鉴于防水卷材高能耗、高污染、施工难、易漏水的缺陷，出现了防水涂料，防水涂料由于其可以形成整体无接缝封闭层，防水完全，可以完全隔绝外界的雨水、潮气，在防水工程中的到了较好的应用，但防水涂料是依靠高分子乳液的成膜进行防水，目前国内聚合物水泥基防水涂料应用中，主要通过提高聚合物改性水泥材料的柔性来达到防止开裂的目的，例如通过增加聚合物的用量、改善聚合物的性能等手段解决，这样不但使成本升高，而且随着聚合物的增多，水泥材料的耐水性、耐候性、强度等性能逐渐减弱，未能发挥聚合物水泥基防水涂料刚柔相济的性能，尤其是防水层在后期一但产生裂纹将无法自动修复。防水卷材和防水涂料由于采用了高分子聚合物，均属于柔性防水材料，具有良好的抗裂性，但在使用中高分子聚合物和成膜物随着时间的迁移逐渐老化失效，导致后期防水失败，无法改变砂浆、混凝土自身的渗漏性。

为了改进砂浆、混凝土自身的抗渗防水性能，出现了可加入砂浆的防水粉。通过添加在混凝土和砂浆中的防水粉堵塞毛细孔达到防渗、防水、防潮的目的。通常使用的增密组分主要有偏高岭土、白碳黑、火山灰、沸石粉、硅灰、超细粉煤灰和矿渣等超细粉体。中国发明专利公开号 CN201210412791.X 公开了一种复合型粉末防水剂及其制备方法，该复合型粉末防水剂的原料中包括硬脂酸盐类、木质素类、羟甲基类、钙物质及二氧化硅，添加了这种复合型粉末防水剂的混凝土、水泥砂浆的密实性、抗渗性均大大增强。中国发明专利公开号CN102211890A公开了一种高性能砂浆混凝土无机环保防水粉，该专利包含硫酸铝、硫酸铝钾、硫酸亚铁、氯化钠、尿素、元明粉、粉煤灰等，通过胶体物质和粉煤灰可以有效添堵混凝土微孔从而达到防水的目的。另外，我国先后应用了三氯化铁防水混凝土、三乙醇胺防水混凝土、减水剂防水混凝土等，其原理都是在混凝土中添加这些外加剂后，形成不溶性胶体化合物或络合物，用来堵塞填充毛细孔缝，增加混凝土的密实度，以提高它的抗渗性。这些外加剂防水混凝土在一定条件下的应用效果不错，然而，一些工程实践表明，这些防水剂并未取得令人满意的效果，究其原因，主要是忽视了水泥收缩的致命弱点，尽管混凝土很致密，但干缩和冷缩会使混凝土结构开裂，从而破坏结构的整体防水功能。

为了防止砂浆、混凝土的冷缩和干缩开裂，出现了膨胀性防水剂，这种膨胀剂适量掺入到水泥中，拌水后生成大量膨胀性结晶水化物产生的压应力可大致抵消混凝土干缩时产生的拉应力，从而防止或减少混凝土收缩开裂，补偿收缩混凝土（砂浆），具有抗裂防渗功能。中国发明专利公开号CN101648786B公开了一种砂浆阻裂抗渗防水粉及制备方法，该砂浆阻裂抗渗防水粉由密实粉料、膨胀料、减水剂、憎水剂和引气剂组成，掺入水泥混凝土和砂浆中能够改变水泥胶硬材料的脆性、开裂、密实度不够的弊端。

上述柔性防水自身有一定的伸缩延展性，具有较好的变形能力，能抵抗在防水材料弹性范围内的基层开裂，在一定程度上可防止裂纹产生，但由于其价格高，使用寿命短，易老化失效；防水粉是属于刚性防水，耐久年限长，与建筑寿命同步，是永久性防水材料，但刚性防水在受到拉伸外力大于防水材料的抗拉强度时容易因沉降变形，收缩开裂，发生脆性开裂而造成渗漏水。尽管目前防水粉通过增加膨胀剂来抵消混凝土干缩时产生的拉应力收缩开裂，但也仅限于混凝土养护期和前期，建筑物在后期受沉降等仍然产生的裂纹，成为新的漏水隐患。

发明内容

本发明针对目前聚合物柔性防水材料易老化、刚性防水粉易开裂的缺陷，提出一种柔性防水粉，该柔性防水粉是以携带钙离子的柔性石墨为柔性缓冲材料，利用柔性石墨富有弹性和缓冲的特性，消除混凝土后期形变，并通过携带钙离子的滞后反应，在防水砂浆或混凝土渗水或出现湿润时，置换钠、钾离子形成柔性致密的胶体。与传统防水粉相比，该柔性防水粉在掺入到水泥砂浆或混凝土中后，本身不与水泥发生化学反应，具有良好的柔韧性，可防止后期使用中建筑物收缩产生微小裂纹渗漏，并能通过离子交换和吸附作用，将钠、钾离子牢固地吸收和稳定在柔性石墨的层间空腔中，湿润的渗透液与交换电离出的钙离子络合,形成柔性稳定胶体。

本发明进一步的目的是提供一种柔性防水粉的制备方法。

本发明一种柔性防水粉，其特征是各组分按重量份计为：

矿物粉体           40-60份，

柔性石墨           20-30份，      

游离钙剂           5-15份，

触变润滑剂         5-15份，

无机聚合物         3-8份，

分散剂             2-3份，

增塑剂             1-2份，

其中所述的矿物粉体是海绵状无机粉体材料，优选海泡石绒；柔性石墨是在800-1000℃的高温下，通过气化使鳞片石墨延C轴方向膨胀二百倍左右形成的具有柔软性、回弹性、可塑性的膨胀石墨，层间疏松多孔，富有弹性；游离钙剂是无水柠檬酸钙、磷酸氢钙、草酸钙中的至少一种；触变润滑剂是皂石粉、硅酸镁、磷酸铝、钙质膨润土、钙质片层硅酸盐中的至少一种，优选钙质膨润土；无机聚合物是羟基氯化铝、聚合硫酸铝中的一种；分散剂为烯丙基醚酯、烯丙基聚乙二醇、丙烯酰胺、甲基丙烯磺酸钠中的一种；增塑剂是聚羧酸系塑化剂。

本发明一种柔性防水粉，其特征是所述的柔性防水粉的制备方法按照如下方式进行： 

1）将所述5-15重量份的游离钙剂与PH值6-8的自来水以质量比1：1在混合设备中浸湿，然后加入20-30重量份的柔性石墨，控制混合设备以200-400rpm速度分散混合10-30min，游离钙剂在柔性石墨吸附下驻留在其层状疏松结构中；

2）将40-60重量份的海绵状矿物粉体加入步骤1），以200-400rpm速度分散混合3-5min，然后送入低温焙烧炉，在300-500℃的条件下焙烧10-20 min；

3）将步骤2）得到焙烧料与5-15重量份的触变润滑剂、3-8重量份的无机聚合物、2-3重量份的分散剂、1-2重量份的增塑剂加入反射型粉碎机，设定分散速度为1200-1500rpm，分散反应3-8min，得到柔性防水粉。

在上述一种柔性防水粉的制备方法中，其中步骤1）所述的混合设备为高速混合机。

在上述一种柔性防水粉的制备方法中，其中步骤2）所述的低温焙烧炉为隧道式焙烧炉，由装料、焙烧、流化床冷凝组成连续生产。

在上述一种柔性防水粉的制备方法中，其中步骤3）所述的反射型粉碎机为涡旋气流反射粉碎机，是由机械粉碎和气体互相撞击，从而达到柔性粉体分散的目的，被分散的物料随气流进入分级区，通过1200-1500rpm的分散速度由分级机分选出所需物料细度。

本发明一种柔性防水粉及制备方法，以柔性石墨为弹性缓冲材料，利用柔性石墨的层状疏松结构，通过浸润、焙烧、分散得到携带钙离子柔性石墨，富有弹性的柔性石墨可消除混凝土后期形变，并通过携带钙离子的滞后反应，在防水砂浆或混凝土渗水或出现湿润时，置换钠、钾离子形成柔性致密的胶体。与传统防水粉相比，该柔性防水粉在掺入到水泥砂浆或混凝土中后，本身不与水泥发生化学反应，具有良好的柔韧性，柔性石墨的回弹性可防止后期使用中建筑物收缩产生微小裂纹，并能通过钙离子交换和吸附作用，将砂浆和混凝土中的钠、钾离子牢固地吸收和稳定在柔性石墨的层间空腔中，湿润的渗透液与交换电离出的钙离子络合,形成柔性稳定胶体。柔性稳定胶体具有柔性而不溶胀，不但缓冲混凝土裂纹的产生，而且稳定了钠、钾离子可以使混凝土碱—骨料的反应停止，防止混凝土碱浸蚀和钢筋锈蚀。

本发明突出的特点在于：

1、本发明提出一种柔性防水粉，以柔性石墨为弹性缓冲材料，柔性石墨层间携带游离钙离子，通过离子交换和吸附作用，将钠、钾离子牢固地吸收和稳定在柔性石墨的层间空腔中，使其不能参与反应并降低碱含量，从而抑制碱—骨料的反应，防止混凝土碱浸蚀和钢筋锈蚀，可防止后期使用中建筑物收缩产生微小裂纹渗漏，有效避免了目前聚合物柔性防水材料易老化、刚性防水粉易开裂的缺陷；

2、本发明一种柔性防水粉，通过分散海绵体形成的微粉，具有较高的反应活性，在混凝土前期，能改善水泥拌合物的均匀性、和易性，促进水泥水化并形成憎水性吸附层和憎水性胶体物质，同时还能与水泥水化后产生的氢氧化钙及石膏发生二次反应，生成柔性硅铝酸钙，使其内部微小孔隙结构致密而具有伸缩柔性，可防止砂浆、混凝土养护过程中由于形变收缩而产生裂纹；

3、本发明一种柔性防水粉，生产过程简短，工艺易控，生产投资小，适合于大规模工业化生产；

4、本发明一种柔性防水粉，采用无机材料达到高分子聚合物的柔性功能，原料环保节能，其防水效果持续长久，是建筑防水领域优选的绿色建材，可广泛应用于地下室的防水防潮、建筑物的屋顶和外墙的防水、地下车库防水、水池水塔等的整体防水，也可直接掺入水泥砂浆中配制成柔性防水砂浆。

具体实施方式

以下通过具体实施方式对本发明作进一步的详细说明，但不应将此理解为本发明的范围仅限于以下的实例。在不脱离本发明上述方法思想的情况下,根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种替换或变更,均应包含在本发明的范围内。

 实施例1

1）将10重量份的草酸钙与PH值6-8的自来水以质量比1：1在高速混合机中浸湿，然后加入20重量份的柔性石墨，控制高速混合机以400rpm速度分散混合20min，草酸钙在柔性石墨吸附下驻留在其层状疏松结构中；

2）将50重量份的海绵状海泡石绒粉体加入步骤1），以400rpm速度分散混合5min，然后送入低温隧道焙烧炉，在500℃的条件下焙烧20 min；

3）将步骤2）得到焙烧料与10重量份的钙质膨润土、5重量份的羟基氯化铝、3重量份的甲基丙烯磺酸钠、1重量份的聚羧酸系塑化剂加入反射型粉碎机，设定分散速度为1200rpm，分散反应3min，得到柔性防水粉。

将所得的柔性防水粉、水泥、细砂按照0.1：1：2混配，强力搅拌1-2分钟混合均匀。依照JC474-2008 《砂浆、混凝土防水剂》相关指标进行检测，检测结果如下表：

检测项目	JC474-2008指标	本实施性能
			泌水率比  %		≤50
凝结时间差h	≤10	1.5
			抗压强度比（7d） %	≥85	160
抗压强度比（28d）%	≥80	240
			收缩率比（28d）%	≤135	32
混凝土裂缝降低系数%		≥87
			透水压力比(7d) %	≥200	456
透水压力比 (28d)%	≥200	512
			透水压力比 (90d)%	≥200	545

通过使用本发明柔性防水剂，砂浆裂缝明显降低，收缩率较低，尤其是透水压力比随着时间推移，并未出现降低，反而出现上升趋势，其后期阻裂抗渗性能优异。

实施例2

1）将15重量份的无水柠檬酸钙与PH值6-8的自来水以质量比1：1在高速混合机中浸湿，然后加入200重量份的柔性石墨，控制高速混合机以200rpm速度分散混合10min，无水柠檬酸钙在柔性石墨吸附下驻留在其层状疏松结构中；

2）将60重量份的海绵状海泡石绒矿物粉体加入步骤1），以200rpm速度分散混合5min，然后送入低温焙烧炉，在300℃的条件下焙烧20 min；

3）将步骤2）得到焙烧料与15重量份的磷酸铝、8重量份的聚合硫酸铝、2重量份的烯丙基醚酯、2重量份的聚羧酸系塑化剂加入反射型粉碎机，设定分散速度为1500rpm，分散反应5min，得到柔性防水粉。

将所得的柔性防水粉取水泥量的6.0%，配制成1:2砂浆，对其形变和强度进行测试：

检测项目	养护28天	养护90天
			干缩率  %	1.5	1.6
抗压强度MPa	55	67
			抗压强度MPa	12	15

通过使用本发明柔性防水剂，砂浆前期和后期干收缩变化不大，随着时间推移，其强度和抗折性均出现上升，具有良好的柔韧性。

实施例3

1）将5重量份的磷酸氢钙与PH值6-8的自来水以质量比1：1在高速混合机中浸湿，然后加入20重量份的柔性石墨，控制高速混合机以300rpm速度分散混合30min，磷酸氢钙剂在柔性石墨吸附下驻留在其层状疏松结构中；

2）将60重量份的海绵状海泡石绒矿物粉体加入步骤1），以300rpm速度分散混合5min，然后送入低温焙烧炉，在500℃的条件下焙烧15 min；

3）将步骤2）得到焙烧料与10重量份的钙质片层硅酸盐、3重量份的无机聚合物羟基氯化铝、2重量份的丙烯酰胺、1重量份的聚羧酸系塑化剂加入反射型粉碎机，设定分散速度为1400rpm，分散反应5min，得到柔性防水粉。

将所得的柔性防水粉、水泥、细砂按照0.1：1：2.5混配，强力搅拌1-2分钟混合均匀。依照JC474-2008 《砂浆、混凝土防水剂》相关指标进行检测，检测结果如下表：

检测项目	JC474-2008指标	本实施性能
			泌水率比  %		≤50
凝结时间差h	≤10	1.5
			抗压强度比（7d） %	≥85	160
抗压强度比（28d）%	≥80	240
			收缩率比（28d）%	≤135	32
混凝土裂缝降低系数%		≥87
			透水压力比(7d) %	≥200	426
透水压力比 (28d)%	≥200	533
			透水压力比 (90d)%	≥200	552

通过使用本发明柔性防水剂，砂浆裂缝明显降低，收缩率较低，尤其是透水压力比随着时间推移，并未出现降低，反而出现上升趋势，其后期阻裂抗渗性能优异。

Claims (6)

1.一种柔性防水粉，其特征是各组分按重量份计为：

矿物粉体 40-60 份，

柔性石墨 20-30 份，

游离钙剂 5-15 份，

触变润滑剂 5-15 份，

无机聚合物 3-8 份，

分散剂 2-3 份，         

增塑剂 1-2 份，

其中所述的矿物粉体是海绵状无机粉体材料；柔性石墨是膨胀石墨；游离钙剂是无水柠檬酸钙、磷酸氢钙、草酸钙中的至少一种；触变润滑剂是皂石粉、硅酸镁、磷酸铝、钙质膨润土、钙质片层硅酸盐中的至少一种；无机聚合物是羟基氯化铝、聚合硫酸铝中的一种；分散剂为烯丙基醚酯、烯丙基聚乙二醇、丙烯酰胺、甲基丙烯磺酸钠中的一种；增塑剂是聚羧酸系塑化剂。

2.根据权利要求1所述的一种柔性防水粉，其特征是所述的海绵状无机粉体材料优选海泡石绒。

3.根据权利要求1所述的一种柔性防水粉，其特征是所述的膨胀石墨是在800-1000℃的高温下，通过气化使鳞片石墨沿C轴方向膨胀二百倍左右形成的具有柔软性、回弹性、可塑性的膨胀石墨，层间疏松多孔，富有弹性。

4. 根据权利要求1至3中任一项所述的一种柔性防水粉，其特征是所述的一种柔性防水粉的制备方法按照如下方式进行：

1）将所述5-15 重量份的游离钙剂与pH值6-8的自来水以质量比1：1 在混合设备中浸湿，然后加入20-30 重量份的柔性石墨，控制混合设备以200-400rpm 速度分散混合10-30min，游离钙剂在柔性石墨吸附下驻留在其层状疏松结构中；

2）将40-60 重量份的海绵状矿物粉体加入步骤1），以200-400rpm 速度分散混合3-5min，然后送入低温焙烧炉，在300-500℃的条件下焙烧10-20 min ；

3）将步骤2）得到焙烧料与5-15 重量份的触变润滑剂、3-8 重量份的无机聚合物、2-3重量份的分散剂、1-2 重量份的增塑剂加入反射型粉碎机，设定分散速度为1200-1500rpm，分散反应3-8min，得到柔性防水粉。

5.根据权利要求4 所述的一种柔性防水粉，其特征是制备方法中柔性石墨、海绵状矿物粉体具有柔性的粉体通过反射型粉碎机分散为微粉。

6.根据权利要求4所述的一种柔性防水粉，其特征是制备方法中所述的反射型粉碎机为涡旋气流反射粉碎机。