CN106904857A - 一种用于混凝土无膜防水的防渗阻锈外加剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于混凝土无膜防水的防渗阻锈外加剂，其结构通式如下：R为H，CH3，CnH2n+1（n=1‑10）或C6H5；G1、G2为R，COOR，COOH，COONa，COH或OR。制备方法：1）合成：由苯甲酸酐、顺丁烯二酸酐或其他不饱和酸酐与烯烃或含烯烃的化合物，在催化剂的作用下，通过一步高温加成反应制备出防渗阻锈原料；2）水解：在上述步骤1）的产物中加水水解，中和得到PH值在6‑12的母液；3）复配：将上述步骤2）得到的母液与特定还原剂及一定量水复配得到防渗阻锈外加剂。本发明得到的外加剂具有优异的防水防渗阻锈效果，且经济实用，制备方法简单易行。

Description

一种用于混凝土无膜防水的防渗阻锈外加剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种用于混凝土无膜防水的防渗阻锈外加剂及其制备方法。
背景技术
目前，国内外最常见的混凝土防水处理，如地下水位较高的混凝土地下室（绝大部分长三角的建筑都遇到这个问题）是使用沥青及其高分子复合材料涂层或卷材，然而这些很便宜且最初（如使用正确）很有效的混凝土防水措施需要有一定技术的施工人员操作，且材料的老化快，最多使用5-8年就要更换，这就无形中增加了建筑成本，而且沥青本身的黑色不是所有的场所都受欢迎。在探索其它混凝土防水处理的道路上，近二三十年来，国内外不乏使用有机硅渗透防水材料、涂料的实例。在现有众多产品及配方中（如道康宁141），使用低分子量有机硅，气态二氧化硅填充物，偶联剂（异丙基三乙氧基硅氧烷）等。其原理是对混凝土进行有机硅憎水化学处理，有些可渗入混凝土表层1-12mm深度，从而达到对混凝土的防渗保护。这些配方不同程度带来一些不可避免的缺点，如表面成膜能力较差，使用寿命较短等。
与此同时，国际国内研究者近十年来对混凝土的内部防水处理也进行着大胆的尝试，试图把原本亲水的混凝土变成憎水材料，同时还不能明显降低混凝土的机械性能，如混凝土的抗压抗折性能。这方面高分子砂浆走在了前面，在砂浆中混入5-10%的高分子材料，高分子砂浆可以达到很好的防水效果，但其价格是普通混凝土的5-10倍。
国内近年来主要是通过改变混凝土配方和施工工艺来达到一定的防水效果。如提高混凝土的密实度，改善孔隙结构，从而减少渗透通道，提高抗渗性。具体方法是掺用引气型外加剂，使混凝土内部产生不连通的气泡，截断毛细管通道，改变孔隙结构等措施提高混凝土的抗渗性。此外，减小水灰比，选用适当品种及强度等级的水泥，保证施工质量，特别是注意振捣密实、养护充分等，都对提高抗渗性能有重要作用。这样制造的混凝土被俗称“铜墙”，它一定程度上改变了混凝土自身的呼吸功能，但实际应用中并不理想。由于没有改变混凝土自身的吸水性，这样施工的地下室常常渗水，严重的在雨季会成为“水牢”。
在混凝土防水外加剂方面，目前国内发展比较落后，主要产品还停留在脂肪酸及其盐类、有机硅表面活性剂（甲基硅醇钠、乙基硅醇钠、聚乙基羟基硅氧烷）、石蜡、地沥青、橡胶及水溶性树脂乳液等。国内市场急需一种价格合理、施工简单、防渗效果明显的产品。
在美国，混凝土内部防水在近15年来有了长足的进步。处于领先地位的产品是Hycrete,Inc.的W-1000以及BASF的Rheomac 730。这类产品的共性是在混凝土搅拌时，仅需添加占混凝土千分比的防水材料就可以达到预期的防水效果。浇筑成型、凝固后成为混凝土结构的组成部分，施工简单且效果明显。其化学组成中疏水部分在某种程度上堵塞了混凝土中的毛细管（也就是水的通道），其疏水性质很难让水顺利通过，从而达到疏水混凝土的效果。
然而，Hycrete W-1000原材料昂贵，因此该产品在美国的使用会增加30-40%的混凝土工程成本。BASF Rheomac 730产品使用效果并不理想。所以，针对地下室及平顶混凝土建筑的防水工程，研发出经济实用且防水效果与Hycrete W-1000类似的产品不仅可以满足国内市场需要，填补国内技术空白，而且有望打开国际市场，有巨大的市场潜力。
发明内容
本发明针对以上现有技术中存在的缺陷，提供了一种防水效果好，且又经济实用的混凝土无膜防水的防渗阻锈外加剂，同时还提供了该防渗阻锈外加剂的制备方法。
本发明解决技术问题所采用的技术方案是：一种用于混凝土无膜防水的防渗阻锈外加剂，所述防渗阻锈外加剂的结构通式如下：
在上述结构通式中，R为H，CH3，CnH2n+1（n=1-10）或C6H5；G1、G2为R，COOR，COOH，COONa，COH或OR。
一种用于混凝土无膜防水的防渗阻锈外加剂的制备方法，所述制备方法主要包括以下步骤：
1）合成：由苯甲酸酐、顺丁烯二酸酐或其他不饱和酸酐与烯烃或含烯烃的化合物，在催化剂的作用下，通过一步高温加成反应制备出防渗阻锈原料，该反应温度控制在150-250℃，常压反应8-24小时；
2）水解：在上述步骤1）得到的反应产物中加入一定量的水，将反应温度控制在50-150℃，常压反应1-24小时后，中和得到PH值在6-12的母液；
3）防渗阻锈外加剂复配：将上述步骤2）得到的母液与特定还原剂及一定量水复配，便可得到所需的防渗阻锈外加剂。
进一步地，所述合成步骤中采用的催化剂为路易斯酸。
更进一步地，所述的催化剂为三氯化铝。
进一步地，所述的还原剂包括亚硫酸钠、硫酸氢钠、亚硝酸钠、硫酸亚铁、亚硫酸铜。
本发明的有益效果是：与现有技术相比，本发明提供的防渗阻锈外加剂，是在脂肪酸钠盐的基础上通过分子结构设计引入螯合阻锈基团，其结构中的G1、G2基团可吸附在混凝土表面上，又可以与金属离子形成螯合作用，使得该外加剂具有优异的防水和钢筋防锈性能，使用该外加剂的混凝土无须再做防锈处理。此外，与国外一些价格昂贵的防渗阻锈外加剂相比，本发明在合成过程中使用的原料为廉价的天然产物，从而使制备得到的防渗阻锈外加剂具有经济实用的优势。
具体实施方式
下面结合具体实施方式，进一步阐明本发明，应理解下述具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
根据GB 50164《混凝土质量控制标准》测试，防水抗渗效果达到P10级，也就是适用于水下20-30米深的混凝土结构。然而，业内人士都清楚，这一国标是以在一定水压下六个试块中的4个在一定时间内不渗水为检验方法，对实际防水混凝土的应用并不太适用。所以我们又对产品的防水效果遵照英国防水BSI 1881以及美国ASTM C1757的标准进行测试。结果均达到或超过Hycrete 同类产品。以下是英国1881标准的测试结果。测试块在水中浸泡30分钟，通过重量增加计算试块的吸水率。通过美国ASTM C1757标准测试的结果类似。
本发明采用的防渗阻锈外加剂用KST-P100表示。
处理方案 吸水率（英国标准1881）
对比样 1.75%
国外竞争产品-1 1.80%
国外竞争产品-2 2.05%
Kryton KIM 1.95%
Masterlife 300D 1.60%
Cypex C500 1.80%
HycreteW-1000 0.60%
KST-P100 0.51%
从上述测试结果可以看出，掺KST-P100的混凝土试块的吸水率小于1%，防水效果与KST-P100产品接近的只有HycreteW-1000。
实施例1
防渗阻锈外加剂的结构式如下：
防渗阻锈外加剂的制备方法如下：
1）合成：油酸200克，马来酸酐72克，氯化铝1.0克，在一个三口瓶中，在氮气保护下加热到170℃反应24小时。
2）水解：将上述步骤1）得到的合成产物150克加入500克水，在有回流冷却条件的三口瓶中加热到85℃反应12小时，然后冷却到40℃左右，用氢氧化钠中和即得到防渗阻锈外加剂母液；
3）防渗阻锈外加剂的复配：将上述步骤2）得到的母液加水至特定固含量，加入千分之五的还原剂，如硫酸亚铁，复配得到防渗阻锈外加剂。
实施例2
防渗阻锈外加剂的结构式如下：
防渗阻锈外加剂的制备方法如下：
1）合成：十二烯200克，马来酸酐116.5克，氯化铝1克，在一个三口瓶中，在氮气保护下加热到195℃反应24小时。
2）水解：将上述步骤1）得到的合成产物150克加入500克水，在有回流冷却条件的三口瓶中加热到85℃反应12小时，然后冷却到40℃左右，用氢氧化钠中和即得到防渗阻锈外加剂母液；
3）防渗阻锈外加剂的复配：将上述步骤2）得到的母液加水至特定固含量，加入千分之五的还原剂，如硫酸亚铁，复配得到防渗阻锈外加剂。
实施例3
防渗阻锈外加剂的结构式如下：
防渗阻锈外加剂的制备方法如下：
1）合成：十二烯84克，油酸141克，马来酸酐98克，氯化铝1克，在一个三口瓶中，在氮气保护下加热到200℃反应24小时。
2）水解：将上述步骤1）得到的合成产物150克加入500克水，在有回流冷却条件的三口瓶中加热到85℃反应12小时，然后冷却到40℃左右，用氢氧化钠中和即得到防渗阻锈外加剂母液；
3）防渗阻锈外加剂的复配：将上述步骤2）得到的母液加水至特定固含量，加入千分之五的还原剂，如硫酸亚铁，复配得到防渗阻锈外加剂。
以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。

Claims (5)

1.一种用于混凝土无膜防水的防渗阻锈外加剂，其特征在于，所述防渗阻锈外加剂的结构通式如下：
在上述结构通式中，R为H，CH3，CnH2n+1（n=1-10）或C6H5；G1、G2为R，COOR，COOH，COONa，COH或OR。
2.一种根据权利要求1所述的用于混凝土无膜防水的防渗阻锈外加剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法主要包括以下步骤：
1）合成：由苯甲酸酐、顺丁烯二酸酐或其他不饱和酸酐与烯烃或含烯烃的化合物，在催化剂的作用下，通过一步高温加成反应制备出防渗阻锈原料，该反应温度控制在150-250℃，常压反应8-24小时；
2）水解：在上述步骤1）得到的反应产物中加入一定量的水，将反应温度控制在50-150℃，常压反应1-24小时后，中和得到PH值在6-12的母液；
3）防渗阻锈外加剂复配：将上述步骤2）得到的母液与特定还原剂及一定量水复配，便可得到所需的防渗阻锈外加剂。
3.根据权利要求2所述的用于混凝土无膜防水的防渗阻锈外加剂的制备方法，其特征在于：所述合成步骤中采用的催化剂为路易斯酸。
4.根据权利要求3所述的用于混凝土无膜防水的防渗阻锈外加剂的制备方法，其特征在于：所述的催化剂为三氯化铝。
5.根据权利要求2所述的用于混凝土无膜防水的防渗阻锈外加剂的制备方法，其特征在于：所述的还原剂包括亚硫酸钠、硫酸氢钠、亚硝酸钠、硫酸亚铁、亚硫酸铜。
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