CN105801072A

CN105801072A - 一种渗透型防水材料及其制备方法

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Publication number: CN105801072A
Application number: CN201610095169.9A
Authority: CN
Inventors: 张少高
Original assignee: Shenzhen Qianhai Kezhongda Low Carbon Environmental Protection New Material Co Ltd
Current assignee: Shenzhen Qianhai Kezhongda Low Carbon Environmental Protection New Material Co Ltd
Priority date: 2016-02-19
Filing date: 2016-02-19
Publication date: 2016-07-27
Anticipated expiration: 2036-02-19
Also published as: CN105801072B

Abstract

本发明适用于防水材料领域，提供了一种渗透型防水材料及其制备方法。以所述防水材料的总重为100％计，包括下述重量百分含量的下列组分：钠基膨润土1‑8％；EDTA1‑10％；轻质硫酸钙0.1‑2.5％；去离子水50‑60％；改性硅酸钠30‑40％。所述防水材料的制备方法，包括以下步骤：按照权利要求1‑6任一所述防水材料的配方称取各组分；将改性硅酸钠添加到去离子水中，得到第一物料；在所述第一物料中加入EDTA混合处理后，加入钠基膨润土和轻质硫酸钙混合，得到混合物料；将所述混合物料进行加热反应，冷却处理。

Description

一种渗透型防水材料及其制备方法

技术领域

本发明属于防水材料领域，尤其涉及一种渗透型防水材料及其制备方法。

背景技术

水泥混凝土材料由于具有优越的性能被广泛用于交通、房屋建筑中，尤其用于交通路面建设。水泥混凝土路面是一种刚度大、扩散荷载应力能力强、稳定性好和使用寿命长的路面结构，与其它路面相比，具有强度高、稳定性好、耐久性好、养护费用小、抗滑性能好、利于夜间行车的优点。

尽管水泥混凝土路面具有一系列优越性能，然而由于水泥混凝土中存在各种孔隙、且会产生裂缝和裂纹，因此，气相、液相和可溶性离子容易进入孔隙或裂缝、裂纹中。其中，水相的存在，不但会产生冻融破坏、疏松混凝土结构，而且作为反应物可参与碳化、碱-集料反应等，腐蚀材料结构，影响路面与建筑的强度和稳定度，导致水泥混凝土结构出现严重渗水现象，耐久性降低，减短其使用寿命，给工程带来巨大的经济损失，也给人们日常生活带来许多不利。据美国腐蚀工程师学会发布的数据表明，美国国内因腐蚀造成的损失，每年可达到3000亿美元。

为防止腐蚀性物质的侵入，提高混凝土的密实度，可在其表面喷洒渗透型防水材料。目前，虽然有科研机构研究出了几种有机硅渗透型防水材料和水泥基渗透型防水材料，但材料的渗入深度不够，在比较潮湿环境中抗渗水能力仍然不足。

发明内容

本发明的目的在于提供一种性价比高、操作简便、提高混凝土密实性、增强抗渗水性能的渗透型防水材料，旨在解决现有技术存在的上述问题。

本发明的另一目的在于提供一种渗透型防水材料的制备方法。

本发明是这样实现的，一种防水材料，以所述防水材料的总重为100％计，包括下述重量百分含量的下列组分：

以及，一种防水材料的制备方法，包括以下步骤：

按照上述防水材料的配方称取各组分；

将改性硅酸钠添加到去离子水中，得到第一物料；

在所述第一物料中加入EDTA混合处理后，加入钠基膨润土和轻质硫酸钙混合，得到混合物料；

将所述混合物料进行加热反应，冷却处理。

本发明提供的防水材料，含有钠基膨润土、EDTA、轻质硫酸钙和改性硅酸钠，其中，所述改性硅酸钠作为反应前驱体，可以与水泥混凝土中的水化产物生成硅凝胶；所述EDTA作为活性反应物，与混凝土中、轻质硫酸钙中的钙离子螯合，最终生成稳定不溶物，而活性物质又形成新的自由基。此外，所述钠基膨润土和改性硅酸钠协同增强对外表面拒水的性能，所述轻质硫酸钙调节粘度和流变性能，使所述防水材料更好地渗入混凝土中。

本发明提供的防水材料以液体形式渗透到混凝土内部，从毛细管及其它细孔中渗透到内部与水化产物如氢氧化钙反应，将它转变为强度、密度更高的晶体物质，填充毛细管及通道，使混凝土形成紧密结构，外界的水分不能进入。由此得到的防水材料填补了可进入的孔隙空间和网状通道，能显著降低混凝土内液体渗透性。且本发明防水材料在水泥混凝土中的渗入深度高、抗渗水能力强，可适用于长年湿度高的环境；能有效改善和提高水泥混凝土的综合性能，延长使用寿命。

本发明提供的防水材料的制备方法，制备简洁、施工方便、性价比高，在生产及施工过程对环境无害。

具体实施方式

为了使本发明要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例提供了一种防水材料，以所述防水材料的总重为100％计，包括下述重量百分含量的下列组分：

具体的，本发明实施例中，所述改性硅酸钠是一种水溶性硅酸盐，作为核心反应物之一，被用作反应前驱体，与水泥混凝土中的水化产物反应生成硅凝胶，从而填补可进入的孔隙空间和网状通道，显著降低混凝土内液体渗透性。此外，所述改性硅酸钠价格便宜安全无毒，符合安全环保理念。

作为具体优选实施例，所述改性硅酸钠为采用纳米氧化锌、硅烷偶联剂和乳化剂对硅酸钠进行表面改性得到的改性硅酸钠。本发明实施例采用纳米氧化锌、硅烷偶联剂和乳化剂对硅酸钠改性，在所述硅酸钠表面进行化学改性，可以利用有机物分子中的官能团与硅酸钠表面发生物理吸附和化学反应，实现对硅酸钠表面的局部包覆，从而改善硅酸钠的分散性、渗透反应的活性增强，并且增加抗水性，提高对水泥混凝土材料的粘结性能。

进一步的，作为优选实施例，所述硅烷偶联剂为KH570、KH550中的至少一种。作为优选实施例，所述乳化剂为OP-10、SR-10中的至少一种。优选的所述硅烷偶联剂和所述乳化剂，可以使得所述改性硅酸钠充分发挥上述性能。

作为具体实施例，所述改性硅酸钠的重量百分含量可为30％、31％、32％、33％、34％、35％、36％、37％、38％、39％、40％等具体含量。

所述EDTA作为活性物质，能与混凝土中、轻质硫酸钙中的钙离子螯合，生成短暂可溶性络合物，并最终生成稳定不溶物钙离子络合剂EDTA，而活性物质钙离子络合剂EDTA又转化成反应活性高的自由基。作为具体实施例，所述EDTA的重量百分含量可为1％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％等具体含量。

所述钠基膨润土作为添加物质，具有吸附膨胀拒水作用，并有粘结性能。此外，所述钠基膨润土和改性硅酸钠协同增强对外表面拒水的性能。作为具体优选实施例，所述钠基膨润土为碳酸钠对钙基膨润土进行钠化得到的钠基膨润土。相比钙基膨润土，所述钠基膨润土分散程度较高、吸水率高、膨胀倍数大。进一步优选的，所述钠基膨润土的平均粒径为20-200nm。该优选粒径的纳米级钠基膨润土具有优良表面效应、体积效应等特征，更有利于本发明所述防水材料充分发挥其性能。此外，本发明实施例所述钠基膨润土和改性硅酸钠之间能够发生协同作用，从而增强对外表面拒水的性能。作为具体实施例，所述钠基膨润土的重量百分含量可为1％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％等具体含量。

硫酸钙作为填料有轻质硫酸钙和重质硫酸钙两种形态，重质硫酸钙粒度比轻质碳酸钙大，主要作用是使涂料不易沉降，增强分散性，同时改善材料光泽度；而轻质硫酸钙是改善加工性能如流度性能、溶液粘度等，并且增强材料的耐磨性能。为了调节防水材料的粘度和流变性能，改善防水材料的加工性，并提高物理性能，使所述防水材料能更好地渗入混凝土中，本发明实施例加入轻质硫酸钙作为填料。此外，所述轻质硫酸钙还具有提供钙离子的作用。作为具体实施例，所述轻质硫酸钙的重量百分含量可为0.1％、0.25％、0.5％、0.75％、0.8％、1.0％、1.25％、1.5％、1.8％、2.0％、2.25％、2.5％等具体含量。

本发明实施例所述去离子水作为溶剂，不含任何杂质离子，可以将各组分充分融合在一起，形成溶液。作为具体实施例，所述去离子水的重量百分含量可为50％、51％、52％、53％、54％、55％、56％、57％、58％、59％、60％等具体含量。

本发明实施例中，由于组分之间发生了化学发应，并相互之间存在协同作用，因此，各组分的含量对所述防水材料性能的实现影响较大，本发明实施例所述防水材料在上述含量范围内可以保证较佳的抗渗水性能。

本发明实施例提供的防水材料，含有钠基膨润土、EDTA、轻质硫酸钙和改性硅酸钠，其中，所述改性硅酸钠作为反应前驱体，可以与水泥混凝土中的水化产物生成硅凝胶；所述EDTA作为活性反应物，与混凝土中、轻质硫酸钙中的钙离子螯合，最终生成稳定不溶物，而活性物质又形成新的自由基。此外，所述钠基膨润土和改性硅酸钠协同增强对外表面拒水的性能，所述轻质硫酸钙调节粘度和流变性能，使所述防水材料更好地渗入混凝土中。

本发明实施例提供的防水材料以液体形式渗透到混凝土内部，从毛细管及其它细孔中渗透到内部与水化产物如氢氧化钙反应，将它转变为强度、密度更高的晶体物质，填充毛细管及通道，使混凝土形成紧密结构，外界的水分不能进入。由此得到的防水材料填补了可进入的孔隙空间和网状通道，能显著降低混凝土内液体渗透性。且本发明实施例防水材料在水泥混凝土中的渗入深度高、抗渗水能力强，可适用于长年湿度高的环境；能有效改善和提高水泥混凝土的综合性能，延长使用寿命。

本发明实施例所述防水材料，可以通过下述方法制备获得。

以及，本发明实施例还提供了一种防水材料的制备方法，包括以下步骤：

S01.按照上述防水材料的配方称取各组分；

S02.将改性硅酸钠添加到去离子水中，得到第一物料；

S03.在所述第一物料中加入EDTA混合处理后，加入钠基膨润土和轻质硫酸钙混合，得到混合物料；

S04.将所述混合物料进行加热反应，冷却处理。

具体的，上述步骤S01中，所述防水材料的配方及其优选情况如上文所述，为了节约篇幅，此处不再赘述。

为了将所述防水材料各组分充分分散均匀，本发明实施例按照下述次序进行投料。具体的，上述步骤S02中，将改性硅酸钠添加到去离子水中，得到第一物料。上述步骤S03中，现在在所述第一物料中加入EDTA混合处理后，再加入钠基膨润土和轻质硫酸钙混合，得到混合物料。由此得到的混合物料仅为各组分的混匀体，彼此之间还没发生化学反应。上述步骤可在反应釜中进行。

上述步骤S04中，将所述混合物料进行加热反应，使防水材料组分之间相互反应，最终得到防水材料。作为优选实施例，所述加热反应的温度为160-180℃，反应温度过高，容易出现副反应，影响防水材料的性能，并且加大能耗、增加生产成本；温度过低则使反应不完全，存在中间产物，同样影响防水材料的性能。

本发明实施例中，为了保证所述防水材料的性能，所述冷却处理优选采用在常温下自然冷却的方式实现。

本发明实施例提供的防水材料的制备方法，制备简洁、施工方便、性价比高，在生产及施工过程对环境无害。

下面结合具体实施例进行说明。

实施例1

将30％改性硅酸钠和60％去离子水放置在反应釜中，加入5％EDTA并混合均匀，再加入3％钠基膨润土和2％轻质硫酸钙，继续混合均匀，加热至160℃，使其反应形成溶液状物质，在常温下自然冷却。

实施例2

将35％改性硅酸钠和50％去离子水放置在反应釜中，加入8％EDTA并混合均匀，再加入5％钠基膨润土和2％轻质硫酸钙，继续混合均匀，加热至170℃，使其反应形成溶液状物质，在常温下自然冷却。

实施例3

将40％改性硅酸钠和50％去离子水放置在反应釜中，加入5％EDTA并混合均匀，再加入4％钠基膨润土和1％轻质硫酸钙，继续混合均匀，加热至180℃，使其反应形成溶液状物质，在常温下自然冷却。

参考JC/T1018-2006水性渗透型无机防水剂，使用本发明实施例产品喷洒在混凝土路面进行分析测试，得到下表1所述数据。

表1

由上表1可见，本发明实施例具有优异的增强抗渗水性能。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种防水材料，其特征在于，以所述防水材料的总重为100％计，包括下述重量百分含量的下列组分：

2.如权利要求1所述的防水材料，其特征在于，所述钠基膨润土为碳酸钠对钙基膨润土进行钠化得到的钠基膨润土。

3.如权利要求2所述的防水材料，其特征在于，所述钠基膨润土的平均粒径为20-200nm。

4.如权利要求1-3任一所述的防水材料，其特征在于，所述改性硅酸钠为采用纳米氧化锌、硅烷偶联剂和乳化剂对硅酸钠进行表面改性得到的改性硅酸钠。

5.如权利要求4所述的防水材料，其特征在于，所述硅烷偶联剂为KH570、KH550中的至少一种。

6.如权利要求4所述的防水材料，其特征在于，所述乳化剂为OP-10、SR-10中的至少一种。

7.一种防水材料的制备方法，包括以下步骤：

按照权利要求1-6任一所述防水材料的配方称取各组分；

将改性硅酸钠添加到去离子水中，得到第一物料；

将所述混合物料进行加热反应，冷却处理。

8.如权利要求7所述的防水材料的制备方法，其特征在于，所述加热反应的温度为160-180℃。