CN106517855A - 种植屋面用高性能whdf‑w无机抗裂防水剂 - Google Patents

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喻幼卿
杨作齐
李新玲
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    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
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    • C04B40/00—Processes, in general, for influencing or modifying the properties of mortars, concrete or artificial stone compositions, e.g. their setting or hardening ability
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2103/00—Function or property of ingredients for mortars, concrete or artificial stone
    • C04B2103/60—Agents for protection against chemical, physical or biological attack
    • C04B2103/65—Water proofers or repellants

Abstract

本发明提供了一种种植屋面用高性能WHDF‑W无机抗裂防水剂，其组分如下，各组分含量按重量百分数计为：晶化激发组分15‑20％；活性激发组分7‑10％；铝酸三钙抑制组分10‑15％；和易调节组分9‑13％；隔热组分8‑15％；防微生物组分2‑6％；水30‑40％。本发明的种植屋面用高性能WHDF‑W无机抗裂防水剂通过促进水泥水化程度，优化水化产物，抑制铝酸三钙早期快速水化，降低早期水化热等作用，使体系凝胶增多，孔隙下降，骨料界面结构及早期水化热得以改善，在显著提高混凝土抗裂、抗渗及耐久性的同时，有效改善混凝土拌合物的和易性及防水送性能。

Description

种植屋面用高性能WHDF-W无机抗裂防水剂
技术领域
本发明属于混凝土技术领域，具体的是涉及一种种植屋面用高性能WHDF-W无机抗裂防水剂。
背景技术
屋面防水是一个世界级的难题，种植屋面更是如此。国家住建部公布了部分国家建筑物平均寿命：英国132年，美国72年，日本70年，中国不到30年。显而易见，靠有机材料防水是不可能使建筑物寿命达到70年以上的。为了解决屋面渗漏问题，国内外的建筑设计师在设计方法上一般是采用屋面结构混凝土自防水(亦称“结构防水”)和“外防水”相结合，即“刚”、“柔”结合的防水模式。“结构防水”就是在屋面结构混凝土中掺用若干抗裂和防水的外加剂，旨在提高结构混凝土自身的抗裂性能、密实性能以及安定性能，从而在保证屋面不渗漏的前提下，阻止混凝土的腐蚀和钢筋的锈蚀，提高其耐久性，这种通过混凝土自身的防水，也称为刚性自防水；“外防水”就是在屋顶结构混凝土上再做一层防水层，以克服结构混凝土不密实或产生裂缝或施工缺陷导致的渗漏。这种用油毡沥青或橡胶卷材做的防水层，称之为柔性“外防水”。常用的柔性“外防水”材料一般是高分子有机材料，它们在潮湿环境中，有效寿命不会超过10年，大多5年左右就开始老化。众所周知，民用建筑物最低设计要求在50-70年，其它工程寿命均在100年以上，不难看出：如果不从屋面结构混凝土自防水上做文章，单靠柔性“外防水”，大量房屋发生屋顶渗漏的原因。渗漏的水进入结构混凝土内，继而导致钢筋锈蚀和混凝土的侵蚀，无法保证建筑物的设计寿命。显然，随着环境的要求、后续成本的要求、建筑物寿命的要求，特别是随着种植屋面的流行与推广，开发具有“结构防水”的屋面成为必然。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术而提出的一种种植屋面用高性能WHDF-W无机抗裂防水剂，其具有良好的抗裂防水性能，且不易老化，成本低。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：
种植屋面用高性能WHDF-W无机抗裂防水剂，其组分如下，各组分含量按重量百分数计为：晶化激发组分15-20％；活性激发组分7-10％；铝酸三钙抑制组分10-15％；和易调节组分9-13％；隔热组分8-15％；防微生物组分2-6％；水30-40％。
所述的晶化激发组分为明矾或六偏磷酸钠。
所述的活性激发组分为半水石膏或绿矾。
所述的铝酸三钙抑制组分为硼酸或磷石膏。
所述的和易调节组分为萘磺酸钠或氨基磺酸钠。
所述的隔热组分为硅酸钠或磷酸钾。
所述的防微生物组分为尿素或水玻璃。
本发明的种植屋面用高性能WHDF-W无机抗裂防水剂使用掺量为：混凝土胶材用量的2％。
本发明的主要反应机理以及各组成部分的作用是：粉末中的晶化激发组分与水和水泥熟料中的硅酸钙发生反应，形成改性硅酸钙水化物(M-C-S-H)和堵孔沉积物；活性激发组分激发了混凝土内粉煤灰中的活性混合材料(游离的钙，SiO2和Al2O3等)的活性，使它们与Ca(OH)2进行二次水化，生成水化硅酸钙(C-S-H)和水化石榴石矿物(C3AS2Hn)；铝酸三钙抑制组分与混凝土中部分铝酸三钙在水化初期形成一种络合物(此络合物是一种非稳定的化合物，随着体系中Ca(OH)2的增多而逐渐分解，使得铝酸三钙在水化后期逐渐得以水化)，选择性地抑制了水化早期铝酸三钙的快速水化反应，既确保了硅酸二钙和硅酸三钙的充分水化，又降低了早期体系中的水化热和干缩；和易性调节组分在减少用水量的前提下，改善混凝土的流动性与粘结性，确保其工作性能；耐高温组分提高混凝土拌合物的耐高温变形能力；防微生物组分主要作用是让微生物不寄生在混凝土的表面而受侵蚀。
上述作用是使混凝土体系中的凝胶(C-S-H和M-C-S-H)增多，密度增大，孔隙率下降，水泥石及其骨料界面处的粘结力和密实性增强，产生良好的界面效应。同时，早期的水化热和干缩下降，混凝土的工作性能也得到明显改善。因此，使混凝土具有良好的抗裂防水性能。
本发明的有益效果在于：本发明的种植屋面用高性能WHDF-W无机抗裂防水剂通过促进水泥水化程度，优化水化产物，抑制铝酸三钙早期快速水化，降低早期水化热等作用，使体系凝胶增多，孔隙下降，骨料界面结构及早期水化热得以改善，在显著提高混凝土抗裂、抗渗及耐久性的同时，有效改善混凝土拌合物的和易性及防水送性能。该技术的创新性在于：①提倡结构防水，一次投资，建筑终生受益；②“三剂合一”的技术路线；③掺种植屋面用高性能WHDF-W无机抗裂防水剂的混凝土结构更密实，抗裂、抗渗、耐高温、耐腐蚀性和工作性能明显改善，为使用者提供不渗不漏的结构防水工程，可直接省去有机外防水层、阻根层和找平层，使施工程序简化，大大缩减工期，工程质量和效率大大提高。
附图说明
图1为掺入本发明实施例所制备的WHDF-W无机抗裂防水剂后的水泥净浆扩展度的图片；
图2为未掺入WHDF-W无机抗裂防水剂的水泥净浆扩展度的图片；
图3为掺入WHDF-W无机抗裂防水剂后的界面断口样的扫描电镜图；
图4为未掺入WHDF-W无机抗裂防水剂的水泥净浆扩展度的界面断口样的扫描电镜图；
图5为掺入WHDF-W无机抗裂防水剂后的混凝土试块浸泡90d后表面图；
图6为未掺入WHDF-W无机抗裂防水剂的混凝土试块浸泡90d后表面图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做详细具体的说明，但是本发明的保护范围并不局限于以下实施例。
本发明中所提供的种植屋面用高性能WHDF-W无机抗裂防水剂，WH-技术发明单位“武汉化工学院”(现更名“武汉工程大学”)英文字母的缩写，DF-堵水防水材料代码，-W代表种植屋面用混凝土，以下简称WHDF-W。
实施例1
WHDF-W的组分及其重量百分比为：
其中，晶化激发组分为六偏磷酸钠，活性激发组分为绿矾，铝酸三钙抑制组分为磷石膏，和易调节组分为萘磺酸钠，隔热组分为硅酸钠；防微生物组分为尿素。
WHDF-W是将上述组分混合反应而成，其使用方法是在混凝土搅拌的过程中连同胶凝材料一起加入即可。
实施例2
WHDF-W的组分及其重量百分比为：
其中，晶化激发组分为明矾，活性激发组分为半水石膏，铝酸三钙抑制组分为硼酸，和易性调节组分为氨基磺酸钠，隔热组分为磷酸钾；防微生物组分为水玻璃，使用方法同实施例1。
实施例3
WHDF-W的组分及其重量百分比为：
其中，晶化激发组分为六偏磷酸钠，活性激发组分为绿矾，铝酸三钙抑制组分为磷石膏，和易调节组分为萘磺酸钠，隔热组分为硅酸钠；防微生物组分为尿素，使用方法同实施例1。
实施例4
WHDF-W的组分及其重量百分比为：
其中，晶化激发组分为明矾，活性激发组分为半水石膏，铝酸三钙抑制组分为硼酸，和易调节组分为氨基磺酸钠，隔热组分为磷酸钾；防微生物组分为尿素，使用方法同实施例1。
实施例5
WHDF-W的组分及其重量百分比为：
其中，晶化激发组分为六偏磷酸钠，活性激发组分为绿矾，铝酸三钙抑制组分为磷石膏，和易调节组分为萘磺酸钠，隔热组分为硅酸钠；防微生物组分为尿素，使用方法同实施例1。
实施例6
WHDF-W的组分及其重量百分比为：
其中，晶化激发组分为明矾，活性激发组分为半水石膏，铝酸三钙抑制组分为硼酸，和易调节组分为氨基磺酸钠，隔热组分为磷酸钾；防微生物组分为水玻璃，使用方法同实施例1。
实验结果
用实施例1-6的种植屋面用高性能WHDF-W无机抗裂防水剂，进行混凝土力学性能及导热性试验，实验结果如下：
1.进行各实施例混凝土导热性试验
表1各实施例混凝土导热性实验结果
实施例 比热/[J/(kg/m3)] 蓄热系数/[W/(m2/k)] 导热系数[W/(m·K)]
基准 1050 10.12 0.81
1 1100 2.03 0.15
2 1150 1.02 0.07
3 1050 1.96 0.11
4 1100 1.84 0.09
5 1050 1.56 0.08
6 1150 1.34 0.85
试验表明：掺WHDF-W的混凝土导热系数明显低于不掺WHDF-W混凝土的导热系数，这是由于水泥水化速率加快，产生的凝胶增多，填充水泥石中的毛细孔和骨料界面；泌水速率适中，混凝土拌合物保水、保坍性能好，且不出现离析现象，新拌混凝土的塑性粘度适中，因此，掺WHDF-W可以提高混凝土的隔热性能。
2.进行各实施例混凝土力学性能试验
表2各实施例混凝土力学性能试验
实施例 抗压强度/Mpa 抗拉强度/Mpa 劈裂抗拉强度/Mpa
基准 29.71 2.81 4.02
1 33.82 3.32 4.92
2 33.73 3.30 4.98
3 34.02 3.19 4.95
4 34.09 3.36 4.96
5 34.12 3.37 4.97
6 33.98 3.35 4.91
试验表明：使用本发明的WHDF-W后，混凝土的力学性能和抗变形能力有显著提高，与基准样相比，各实施例的抗压强度增长率在(10-15)％之间，抗拉强度增长率在(15-20)％，劈裂抗拉强度增长率在(15-25)％之间。掺入WHDF-W后，混凝土的内部更为密实，凝胶链长增大，隔热组分能很好地阻绝热量传递，抵抗变形能力显著，在种植屋面夏季长期暴晒导致高温作用下，能保证混凝土的各项力学性能，使混凝土的变形性能明显改善。
图1和图2为掺与不掺WHDF-W无机抗裂防水剂水泥净浆扩展度的对比图(5天时)；图1表明：掺WHDF-W无机抗裂防水剂后，拌和物保水保坍性能好，泌水适中，不离析，也不产生裂缝；图2表明：不掺WHDF-W无机抗裂防水剂的拌和物既泌水、又离析，且产生裂缝。
图3和图4为掺与不掺WHDF-W无机抗裂防水剂界面断口样的扫描电镜(SEM)对比图；图3表明，掺WHDF-W无机抗裂防水剂后，混凝土的过渡层松散结构和微裂缝得到有效改善；图4表明，不掺WHDF-W无机抗裂防水剂的混凝土界面断口存在明显的微裂缝和毛细孔。
图5和图6为掺与不掺WHDF-W无机抗裂防水剂的超高层泵送混凝土试块浸泡90d后表面比较；图5表明，掺WHDF-W无机抗裂防水剂后，混凝土表面光滑平整，图6表明，不掺WHDF-W无机抗裂防水剂的混凝土表面出现腐蚀和剥落。

Claims (7)

1.种植屋面用高性能WHDF-W无机抗裂防水剂，其特征在于其组分如下，各组分含量按重量百分数计为：晶化激发组分15-20％；活性激发组分7-10％；铝酸三钙抑制组分10-15％；和易调节组分9-13％；隔热组分8-15％；防微生物组分2-6％；水30-40％。
2.根据权利要求1所述的种植屋面用高性能WHDF-W无机抗裂防水剂，其特征在于：所述的晶化激发组分为明矾或六偏磷酸钠。
3.根据权利要求1所述的种植屋面用高性能WHDF-W无机抗裂防水剂，其特征在于：所述的活性激发组分为半水石膏或绿矾。
4.根据权利要求1所述的种植屋面用高性能WHDF-W无机抗裂防水剂，其特征在于：所述的铝酸三钙抑制组分为硼酸或磷石膏。
5.根据权利要求1所述的种植屋面用高性能WHDF-W无机抗裂防水剂，其特征在于：所述的和易调节组分为萘磺酸钠或氨基磺酸钠。
6.根据权利要求1所述的种植屋面用高性能WHDF-W无机抗裂防水剂，其特征在于：所述的隔热组分为硅酸钠或磷酸钾。
7.根据权利要求1所述的种植屋面用高性能WHDF-W无机抗裂防水剂，其特征在于：所述的防微生物组分为尿素或水玻璃。
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