CN108585735B - 一种堵漏剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种堵漏剂及其制备方法，属于工程材料领域。堵漏剂包括按质量百分比计的以下组分：硫铝熟料20～50％；高贝熟料5～40％；石灰石5～30％；脱硫石膏5～30％；生石灰2～20％；铝氧熟料1～10％；其中，高贝熟料的矿物组成如下：25‑40％的C4A3S；35‑50％的C2S；4‑15％的C4AF；0.2‑50％的F‑CAO；制作高贝熟料的生料包括按质量百分比计的以下组分：石灰石42‑54％；硬石膏30‑54％；铝矾土30‑55％。堵漏剂具有凝结快，且能够在水中凝固，堵漏效果显著。

Description

一种堵漏剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及工程材料领域，具体而言，涉及一种堵漏剂及其制备方法。
背景技术
堵漏剂是一种能够在水环境中凝结、硬化，从而达到堵塞裂缝，止水之目的。堵漏剂可广泛用于房屋，地下，水下，流沙隧道等工程的堵漏，止水，抢修，灌注及渗漏工程的施工和堵漏维修等。目前，建筑市场上的堵漏材料，有的粘结强度低、易开裂，需再用其它防水材料保护，有的粘结强度较好而凝固时间较长，这些材料在某种程度上限制了产品的使用。
公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。
发明内容
基于现有技术的不足，本发明提供了一种堵漏剂及其制备方法，以部分或全部地改善、甚至解决以上问题。
本发明是这样实现的：
在第一方面，本发明实施例的提供了一种矿物组成中不含C3S的堵漏剂。
堵漏剂包括按质量百分比计的以下组分：
硫铝熟料20～50％；高贝熟料5～40％；石灰石5～30％；脱硫石膏5～30％；生石灰2～20％；铝氧熟料1～10％；
其中，高贝熟料的矿物组成如下：25-40％的C4A3S；35-50％的C2S；4-15％的C4AF；0.2-30％的F-CAO；
制作高贝熟料的生料包括按质量百分比计的以下组分：石灰石20-46％；硬石膏18-45％；铝矾土30-36％。
在其他的一个或多个示例中，堵漏剂包括按质量百分比计的以下组分：
硫铝熟料23～46％；高贝熟料10～30％；石灰石12～28％；脱硫石膏10～27％；石灰8～18％；铝氧熟料4～9％。
在其他的一个或多个示例中，制作高贝熟料的生料包括按质量百分比计的以下组分：石灰石25-40％；硬石膏18-45％；铝矾土30-36％。
在其他的一个或多个示例中，高贝熟料的矿物组成如下：30-38％的C4A3S；36-46％的C2S；6-10％的C4AF；7-16％的F-CAO。
在其他的一个或多个示例中，堵漏剂包括按质量百分比计的以下组分：
硫铝熟料30～40％；高贝熟料8～20％；石灰石10～20％；脱硫石膏15～20％；生石灰10～18％；铝氧熟料5～9％；聚合物6～15％。
在其他的一个或多个示例中，聚合物由预聚体、玻璃纤维以及树脂固化剂制作而成，预聚体是丙烯酰胺、丙烯酸以及丙烯腈的共聚物。
在其他的一个或多个示例中，丙烯酰胺、丙烯酸以及丙烯腈的摩尔比为10～18:3～7:4～8。
在第二方面，本发明实施例提供了一种堵漏剂的制作方法。
制作方法包括使堵漏剂中的各组分在粉末状态下按比例混合。
在其他的一个或多个示例中，高贝熟料的制作方法包括：将生料混合并研磨，获得生粉；使生粉经过预热后进行煅烧。
在其他的一个或多个示例中，煅烧生粉的温度为1250～1300℃。
有益效果：
本发明实施例提供的堵漏剂可以采用低品位铝矾土(如Al2O3≤45wt％)，因此，可以实现资源的优化使用、变废为宝，从而为固体废弃物的开辟新的途径以减少固体废弃物的堆放，填满带来的环境压力，同时还能解决建材行业自然资源短缺的问题。另外，所提出的堵漏剂具有水化快、早期强度高，后期强度增进度高，稳定性高，低收溶耐腐蚀等优良性能。由于所提出的堵漏剂中矿物成分不含C3S(硅酸三钙)，因此，其制作过程中的煅烧温度相对较低(例如可以达到1250～1300℃)、石灰石的消耗也较低，相应地，二氧化碳排放少，可以减少环境污染，能耗更低。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
目前，市面上使用较多的堵漏剂有桥接堵漏剂、水泥浆堵漏剂、化学堵漏剂等。在现场堵漏过程中，水泥是漏堵剂中最常用的材料之一，其特点是封堵漏洞之后具有更高的承压能力，然而，现有的一些水泥却存在水化速度相对较慢、早期强度不高的等问题。有鉴于此，本发明提出了一种水泥体系的新的堵漏剂。
以下针对本发明实施例的一种堵漏剂及其制备方法进行具体说明：
堵漏剂包括按质量百分比计的以下组分：硫铝熟料20～50％；高贝熟料5～40％；石灰石5～30％；脱硫石膏5～30％；生石灰2～20％；铝氧熟料1～10％。其中，制作高贝熟料的生料包括按质量百分比计的以下组分：石灰石42-54％；脱硫石膏30-54％；铝矾土30-55％。高贝熟料的矿物组成如下：25-40％的C4A3S；35-50％的C2S；4-15％的C4AF；0.2-30％的F-CAO。
铝氧熟料可以采用市售多种产品，铝氧熟料的主要成分为铝矾土矿。通过可采用将铝矾土、纯碱、石灰石制而成。例如，37％的铝矾土，20％的纯碱，32％的石灰石，11％的粉煤会配制成生料，磨成粉状，进入1300℃高温炉段烧成铝氧熟料，铝氧熟料磨成粉状。硫铝熟料可以通过采用石灰石、石膏、矾土、铁粉混磨煅烧而制得，其矿物组成如可以是C4A3(55％～75％)，C2S(15％～37％)，C4AF(3％～10％)。或者，硫铝熟料的矿无组成中主要含有C4A3S和C2S。
现有的硫铝酸盐水泥具有烧成温度低、强度发展快等优点，因此，在一些场合下也被使用作为堵漏剂。然而，其存在后期强度降低、对原料品质要求高等缺点。对于此，在本发明实施例中，堵漏剂中的高贝熟料的矿物组成中含有C2S(硅酸二钙)、C4A3S(无水硫铝酸钙)，其大部分地保持了硫铝酸盐水泥的优点，同时其铝含量相对较低，且对原料的品质要求降低，且可大量利用工业废渣。
其中，水化活性较高的C4A3S能够使堵漏剂的早期强度提高，水化活性相对地的C2S则提供可靠的后期强度，两者匹配可以使堵漏剂体积稳定性好，堵漏缝不易开裂，可以有效避免现有水泥堵漏剂需要长期养护的问题，可较佳地封闭缝隙。
进一步地，由于游离氧化钙(F-CaO)不易水化，且在于水化反应时，生成的固相的体积显著增大。尤其是当游离氧化钙的水化反应在堵漏剂硬化后(固化后)进行，将导致堵漏剂的开裂甚至崩碎。也就是导致了堵漏剂的安定性下降。在本发明实施例，堵漏剂采用的脱硫石膏(CaSO4·2H2O含量大于85wt％)可以提前引起游离氧化钙水化反应，同时其水化反应的热效应将促进游离氧化钙的进一步水化反应，从而转化为无害的氢氧化钙。如此，消除了游离氧化钙对安定性的不利影响，同时消耗原料中的水，并且可以控制堵漏料在固化前期膨胀以更好地封堵缝隙，且在固化后期体积变化小，有利于保持堵漏缝的完好。
优选地，堵漏剂包括按质量百分比计的以下组分：硫铝熟料23～46％；高贝熟料10～30％；石灰石12～28％；脱硫石膏10～27％；石灰8～18％；铝氧熟料4～9％。制作高贝熟料的生料包括按质量百分比计的以下组分：石灰石20-46％；硬石膏18-45％；铝矾土30-36％。高贝熟料的矿物组成如下：30-38％的C4A3S；36-46％的C2S；6-10％的C4AF；7-16％的F-CAO。
堵漏剂还可以其他材料，在一些改进示例中，例如，堵漏剂中还还含有聚合物。基于此，堵漏剂包括按质量百分比计的以下组分：硫铝熟料30～40％；高贝熟料8～20％；石灰石10～20％；脱硫石膏15～20％；生石灰10～18％；铝氧熟料5～9％；聚合物6～15％。
其中，聚合物可以是改性乙烯-醋酸乙烯共聚物粉末。其可以在水中形成稳定的分散液，且对堵漏料的凝结过程起到粘结和增粘作用，提高其与基体(待堵漏物)之间的粘结强度。另外，聚合物具有保水性，可以减少水分蒸发，因此，有利于强度的提高、减少养护。进一步，还可以在堵漏剂中添加纤维素2～5wt％。纤维素有柔韧性及分散性，且易形成三维网状结构，从而可增加堵漏剂的稳定性、强度和密实度、均匀度、减少收缩裂缝。聚合物还可以是丙烯酰胺均聚物，或者甲基丙烯酰胺与乙烯基磺酸的共聚物。由于聚合物与水、油、气等其他物质之间亲和力低于其自身内聚作用，因此，聚合物可以排斥流体。
较佳地，聚合物由预聚体、玻璃纤维以及树脂固化剂制作而成。预聚体包括丙烯酰胺、丙烯酸以及丙烯腈的共聚物。在一些示例中，丙烯酰胺、丙烯酸以及丙烯腈的摩尔比为10～18:3～7:4～8。
进一步地，本发明实施例还提供了堵漏剂的制作方法。制作方法包括将堵漏剂中的各组分按比例混合，粉末化。其中的高贝熟料的制作方法包括：将生料混合并研磨，获得生粉；使生粉经过预热后进行煅烧。煅烧生粉的温度可以是1000～1300℃，优选为1250～1300℃。避免煅烧温度过高，可以减少一次游离氧化钙。进一步地，生料煅烧后，以较快的温度在非还原性气氛下冷却，以便减少二次游离氧化钙的产生。换言之，通过控制煅烧温度和煅烧后的冷却方式可以控制高贝熟料中的游离氧化钙主要以轻烧游离氧化钙存在，便于消除其对安定性的不利影响。
使用时，现场将堵漏剂与水按照3:20～28重量比例混合形成堵料，清理漏水结构表面，将堵料涂抹待其凝固即可。
本发明实施例提供的堵漏剂是一种微膨胀的水硬性材料，其用水调和即可使用，可在潮湿面上施工，亦可带水堵漏。其早期微膨胀性可以使缺口、缝隙被封堵更加紧密，获得更高的防渗效果。
以下结合实施例对本发明的一种堵漏剂及其制备方作进一步的详细描述。
实施例1
堵漏剂原料组成：硫铝熟料20％；高贝熟料35％；石灰石25％；脱硫石膏15％；生石灰2％；铝氧熟料3％。高贝熟料的矿物组成如下：35％的C4A3S；35％的C2S；15％的C4AF；15％的F-CAO。制作所述高贝熟料的生料包括按质量百分比计的以下组分：石灰石40％；硬石膏30％；铝矾土30％。制作方法：将生料在370±30℃预热，再在1200±20℃煅烧，快速冷却后制得高贝熟料。将高贝熟料与其他堵漏剂的原料混合，在粉碎为粉末(粒径200μm)。
实施例2
堵漏剂原料组成：硫铝熟料50％；高贝熟料20％；石灰石10％；脱硫石膏5％；生石灰10％；铝氧熟料5％。高贝熟料的矿物组成如下：40％的C4A3S；50％的C2S；5％的C4AF；5％的F-CAO。制作所述高贝熟料的生料包括按质量百分比计的以下组分：石灰石44％；硬石膏30％；铝矾土26％(低品位铝矾土，Al2O3含量37wt％)。制作方法：将生料在400±25℃预热，再在1250±10℃煅烧，快速冷却后制得高贝熟料。将高贝熟料与其他堵漏剂的原料混合，在粉碎为粉末(粒径180μm)。
实施例3
堵漏剂原料组成：硫铝熟料23％；高贝熟料30％；石灰石22％；脱硫石膏10％；生石灰8％；铝氧熟料7％。高贝熟料的矿物组成如下：30％的C4A3S；35％的C2S；15％的C4AF；20％的F-CAO。制作所述高贝熟料的生料包括按质量百分比计的以下组分：石灰石45％；硬石膏33％；铝矾土33％。制作方法：将生料在400±25℃预热，再在1250±10℃煅烧，快速冷却后制得高贝熟料。将高贝熟料与其他堵漏剂的原料混合，在粉碎为粉末(粒径230μm)。
实施例4
堵漏剂原料组成：硫铝熟料12％；高贝熟料10％；石灰石24％；脱硫石膏27％；生石灰18％；铝氧熟料9％。高贝熟料的矿物组成如下：40％的C4A3S；46％的C2S；8％的C4AF；6％的F-CAO。制作所述高贝熟料的生料包括按质量百分比计的以下组分：石灰石31％；硬石膏37％；铝矾土32％。制作方法：将生料在360±30℃预热，再在1280±20℃煅烧，快速冷却后制得高贝熟料。将高贝熟料与其他堵漏剂的原料混合，在粉碎为粉末(粒径200μm)。
实施例5
堵漏剂原料组成：硫铝熟料30％；高贝熟料28％；石灰石6％；脱硫石膏15％；生石灰10％；铝氧熟料5％；聚合物6％。聚合物为木质纤维素。高贝熟料的矿物组成如下：26％的C4A3S；47％的C2S；10％的C4AF；17％的F-CAO。制作所述高贝熟料的生料包括按质量百分比计的以下组分：石灰石29％；硬石膏38％；铝矾土33％。制作方法：将生料在400±10℃预热，再在1180±30℃煅烧，快速冷却后制得高贝熟料。将高贝熟料与其他堵漏剂的原料混合，在粉碎为粉末(粒径200μm)。
实施例6
堵漏剂原料组成：硫铝熟料30％；高贝熟料10％；石灰石10％；脱硫石膏15％；生石灰11％；铝氧熟料9％；聚合物15％。聚合物为改性乙烯-醋酸乙烯共聚物粉末。高贝熟料的矿物组成如下：33％的C4A3S；46％的C2S；10％的C4AF；11％的F-CAO。制作所述高贝熟料的生料包括按质量百分比计的以下组分：石灰石35％；硬石膏34％；铝矾土31％。制作方法：将生料直接在1200±50℃煅烧，快速冷却后制得高贝熟料。将高贝熟料与其他堵漏剂的原料(除高贝熟料、聚合物之外的部分)混合，在粉碎为粉末(粒径170μm)，再与聚合物分散液混合。聚合物分散液由改性乙烯-醋酸乙烯共聚物粉末(200μm)分散在水中构成。
实施例7
堵漏剂原料组成：硫铝熟料35％；高贝熟料11％；石灰石17％；脱硫石膏19％；生石灰13％；铝氧熟料6％；聚合物9％。聚合物为预聚体80％、玻璃纤维10％和环氧树脂固化剂10％制成。预聚体由丙烯酰胺、丙烯酸以及丙烯腈按照摩尔比13:4:5混合。高贝熟料的矿物组成如下：38％的C4A3S；40％的C2S；10％的C4AF；12％的F-CAO。制作所述高贝熟料的生料包括按质量百分比计的以下组分：石灰石31％；硬石膏33％；铝矾土36％。制作方法：将生料直接在1250±20℃煅烧，快速冷却后制得高贝熟料。将高贝熟料与其他堵漏剂的原料(除高贝熟料、聚合物之外的部分)混合，在粉碎为粉末(粒径190μm)，再与聚合物分散液混合。聚合物分散液由改性乙烯-醋酸乙烯共聚物粉末(200μm)分散在水中构成。
对比例1
堵漏剂的配方与实施例1中的配方、制备方法大致相同，区别在于，对比例1中的堵漏剂原料采用硬石膏(主要成分为无水硫酸钙)。
对比例2
堵漏剂的配方与实施例7中的配方、制备方法大致相同，区别在于，对比例2中的堵漏剂在制备高贝熟料时，生料直接在1250±20℃煅烧，缓慢冷却。
对比例3
硅酸盐水泥(熟料矿物组成以C3S为主)70％，聚丙烯纤维20％、聚丙烯酸钠吸水树脂3％、铝氧熟料速凝剂2％、膨润土5％。制作方法：将各原料混合，通过机械搅拌混匀。
对比例4
堵漏剂的配方与实施例6中的配方、制备方法大致相同，区别在于，对比例4中的熟料全部为硅酸盐水泥熟料。硅酸盐水泥熟料矿物组成：60％的C3S(3CaO·SiO2)，20％的C2S(2CaO·SiO2)，10％的C3A(3CaO·Al2O3)，10％的C4AF(4CaO·Al2O3·Fe2O3)。
试验例1
利用开设同一尺度孔洞的相同材质和形状水泥槽作为堵漏实验对象，取实施例1至实施例7中的堵漏剂进行堵漏操作，实验条件为：温度20±5℃，相对湿度在53±2％。堵漏效果如表1所示。
表1堵漏效果
Figure BDA0001665115460000111
另外，分别考察个对比例以及实施例中的堵漏剂堵漏效果，结果显示：
对比例1堵漏缝的在堵漏剂凝固前没有明显体积膨胀性，在凝固后发生体积膨胀。与对比例1相反的是，实施例1提供的堵漏剂在凝固前期发生体积膨胀且更高于对比例1，在凝固后未出现明显体积膨胀。
实施例7与实施例1相比，实施例7提供的堵漏剂在凝固前期发生体积膨胀更高，固化后的强度也更高，且凝固后的安定性更优。而与对比例2相比，对比例2提供的堵漏剂在凝固速度和固化后期强度均不及实施例7提供的堵漏剂。
对比例3提供的堵漏剂，由于铝氧熟料速凝剂和高C3S含量的硅酸盐水泥的使用，其水化速度较快，快速凝固，不便施工，且未能更好地释放内部应力和热量，导致凝固后期出现体积收缩，严重影响堵漏缝安全。
对比例4提供的堵漏剂，凝固速度率低于对比例3而高于实施例6。其施工性同样较差，凝固后的强度出现降低的现象。
尽管已用具体实施例来说明和描述了本发明，然而应意识到，在不背离本发明的精神和范围的情况下可以作出许多其它的更改和修改。因此，这意味着在所附权利要求中包括属于本发明范围内的所有这些变化和修改。

Claims (7)

1.一种堵漏剂的制作方法，其特征在于，所述堵漏剂的矿物组成中不含C3S，所述堵漏剂包括按质量百分比计的以下组分：
硫铝熟料20～50％；高贝熟料5～40％；石灰石5～30％；脱硫石膏5～30％；生石灰2～20％；铝氧熟料1～10％；
其中，所述高贝熟料的矿物组成如下：25-40％的C4A3S；35-50％的C2S；4-15％的C4AF；0.2-30％的F-CAO；
制作所述高贝熟料的生料包括按质量百分比计的以下组分：石灰石20-46％；硬石膏18-45％；铝矾土30-36％，所述高贝熟料中的游离氧化钙主要以轻烧氧化钙存在；
所述制作方法包括：
使所述堵漏剂中的各组分在粉末状态下按比例混合；
其中，所述高贝熟料的制作方法包括：
将所述生料混合并研磨，获得生粉；
使所述生粉经过预热后进行煅烧，煅烧所述生粉的温度为1250～1300℃以减少一次游离氧化钙；
所述生粉经过煅烧之后，在非还原性气氛下快速冷却，以减少二次游离氧化钙。
2.根据权利要求1所述的堵漏剂的制作方法，其特征在于，所述堵漏剂包括按质量百分比计的以下组分：
硫铝熟料23～46％；高贝熟料10～30％；石灰石12～28％；脱硫石膏10～27％；石灰8～18％；铝氧熟料4～9％。
3.根据权利要求1所述的堵漏剂的制作方法，其特征在于，制作所述高贝熟料的生料包括按质量百分比计的以下组分：石灰石25-40％；硬石膏18-45％；铝矾土30-36％。
4.根据权利要求1所述的堵漏剂的制作方法，其特征在于，所述高贝熟料的矿物组成如下：30-38％的C4A3S；36-46％的C2S；6-10％的C4AF；7-16％的F-CAO。
5.根据权利要求1所述的堵漏剂的制作方法，其特征在于，所述堵漏剂包括按质量百分比计的以下组分：
硫铝熟料30～40％；高贝熟料8～20％；石灰石10～20％；脱硫石膏15～20％；生石灰10～18％；铝氧熟料5～9％；聚合物6～15％；
所述聚合物为改性乙烯-醋酸乙烯共聚物粉末、或丙烯酰胺均聚物、或甲基丙烯酰胺与乙烯基磺酸的共聚物、或木质纤维素；
或者，所述聚合物由预聚体、玻璃纤维以及树脂固化剂制作而成，所述预聚体是丙烯酰胺、丙烯酸以及丙烯腈的共聚物。
6.根据权利要求5所述的堵漏剂的制作方法的制作方法，其特征在于，所述丙烯酰胺、所述丙烯酸以及所述丙烯腈的摩尔比为10～18:3～7:4～8。
7.根据权利要求5所述的堵漏剂的制作方法的制作方法，其特征在于，所述聚合物为预聚体80％、玻璃纤维10％和环氧树脂固化剂10％制成，所述预聚体由丙烯酰胺、丙烯酸以及丙烯腈按照摩尔比13:4:5混合。
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