CN109160792B - 一种水泥基快速防水堵漏材料及其制备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种水泥基快速防水堵漏材料及其制备，防水堵漏材料包括以下重量分数的组分：速凝水泥组分60‑90份，普通水泥组分0‑35份，膨胀组分1‑7份，缓凝剂0‑1份，减水剂0.5‑1份，粉状消泡剂0.5‑1份，增粘保水剂0.5‑1份，胶粉0.5‑1份。与现有技术相比，本发明凝结硬化快、强度高，可广泛应用于各种堵漏止水、抢修工程等，此外，配方调配生产更为便捷。

Description

一种水泥基快速防水堵漏材料及其制备

技术领域

本发明属于水泥基材料技术领域，涉及一种水泥基快速防水堵漏材料及其制备。

背景技术

所谓防水堵漏材料是能在短时间内快速凝固，从而有效阻止明水渗漏的材料。无机堵漏材料由于不存在老化现象，防水堵漏效果好，成本低等优点，从而得到大规模的使用，但纵观现有的无机堵漏材料专利，无一例外都是通过添加促凝剂、促硬剂来促使各自水泥体系达到理想的堵漏效果，如中国专利ZL201610231241.6公开了一种可低温条件下施工的快速固化防水堵漏材料，由以下重量份数的原料制成，快硬水泥45～68份、骨料18～42份、分散剂0.5～1份、增韧剂0.3～1.5份、附着力促进剂0.5～1.2份、特殊助剂2～7份、促凝剂0.5～2.3份、补强剂0.6～2.2份。

上述方法存在以下的问题和缺点；

(1)、每个体系有效的促凝剂、促硬剂品种有限，且不同体系的促凝剂、促硬剂通用性不强，这就导致原材料的可选范围大幅度变窄，配方调整时，制约性很大。

(2)、很多促凝剂、促硬剂的使用是以牺牲材料后期强度为代价来达到缩短凝结时间的目的，这对产品性能是有害的。

(3)、材料凝结得越快，材料的施工性能受到的影响就越大，在使用促凝剂、促硬剂调凝过程中，平衡两者之间的矛盾就越难。

(4)、促凝剂、促硬剂(如：碳酸锂、氢氧化锂等)的价格一般较高，不利于成本控制；

因此，有必要对无机堵漏材料体系进行重新设计，以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种水泥基快速防水堵漏材料及其制备。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种水泥基快速防水堵漏材料，包括以下重量分数的组分：速凝水泥组分60-90份，普通水泥组分0-35份，膨胀组分1-7份，缓凝剂0-1份，减水剂0.5-1份，粉状消泡剂0.5-1份，增粘保水剂0.5-1份，胶粉0.5-1份。

进一步的，所述的速凝水泥组分为终凝时间在5min内的速凝水泥、水泥熟料粉中的一种或几种的混合。

进一步的，所述的普通水泥组分为普通硅酸盐水泥、矿渣水泥或粉煤灰水泥中的一种或几种的混合。

进一步的，所述的膨胀组分为硫铝酸盐类膨胀剂、氧化钙类膨胀剂、氧化镁类膨胀剂或复合膨胀剂中的一种或几种混合物。

进一步的，所述的缓凝剂为木质素磺酸盐类缓凝剂、羟基羧酸及其盐类缓凝剂、多羟基碳水化合物及其衍生物类缓凝剂、磷酸盐类缓凝剂或硼酸盐类缓凝剂中的一种或几种混合物。

进一步的，所述的减水剂为木质素系减水剂、蜜胺类减水剂、氨基磺酸盐系减水剂、脂肪族系减水剂、聚羧酸盐减水剂或萘系减水剂中的一种或几种混合物。

进一步的，所述的粉状消泡剂为非离子型表面活性剂或阴离子表面活性剂中的一种或几种混合物。

进一步的，所述的增粘保水剂为羟丙基甲基纤维素、羟乙基甲基纤维素、羟乙基纤维素、羧甲基纤维素或聚丙烯酰胺中的一种或几种混合物。

进一步的，所述的胶粉为可再分散性乳胶粉。

水泥基快速防水堵漏材料的制备方法，按重量份数称取速凝水泥组分、普通水泥组分、膨胀组分、缓凝剂、减水剂、粉状消泡剂、增粘保水剂和胶粉放入搅拌釜中，搅拌混合均匀，即可得水泥基快速防水堵漏材料。

本发明中，速凝水泥成分的特点是终凝时间最慢要求在5分钟以内，且起强速度要快，基本要求终凝即具有高强度，主要用作配制快速防水堵漏材料的基料。而普通水泥组分在体系中主要用作后期补强材料，在一定掺量范围内也可用作调凝材料。膨胀组分在体系中主要是产生微膨胀性，促使材料与基体之间更紧密地贴合。而通过调节缓凝剂的含量，则可以控制胶凝体系的凝固时间。减水剂分子的静电斥力与侧链的空间效应使得水泥粒子具有极好的分散性，减少凝聚，减少需水量，提高和易性，从而提高材料的抗渗性、密实性。干粉料加水搅拌时，会夹杂空气在材料内部形成许多不均匀的气泡，这些气泡会影响制成品的强度和质量，粉状消泡剂的加入能够脱除气泡，使堵漏材料制成品密实。增粘保水剂在体系中主要是用来防止堵漏材料固化放热过程中过快失去水分，以保证水泥水化时具有足够的水。同时，利用其增稠性、增粘性与减水剂共同使用，提高堵漏材料的和易性、施工性能和施工质量。胶粉溶于水中变成乳液，与水泥发生反应，提高堵漏材料的内聚力，减少开裂，同时提高堵漏材料与周围基面的粘结力。

水泥基堵漏材料一般是在低水灰比条件下进行施工，其最终堵漏效果是由材料本身的物理性能以及材料的施工性能协同作用的结果。材料物理性能好，但施工性不行，漏水点无法填充密实，最终的堵漏效果肯定不好；而施工性能好，但材料物理性能不过关，虽然能将漏水点填充密实，但由于材料的固化硬化速度、粘结性、开裂及收缩，导致材料本身的密实性等物理性能不达标，材料无法在短时间内将急水堵住，甚至已封堵好的材料会被急水冲走，堵漏同样会失败。因此，整个体系的搭建要综合考量材料的物理性能和施工性能。

本发明配方体系中的主料是使用速凝水泥来实现体系的快速固化硬化并提供较高的早期强度；但如果没有其他材料的辅助，单一的速凝水泥，其快速固化硬化会导致以下几个问题：

(1)、低水灰比条件下，材料的和易性较差，导致材料本身不密实，从而影响最终的堵漏的效果；

(2)、材料施工性能不行，无法有效填充漏点；

(3)、单一的水泥非常容易产生收缩、开裂，最终水会顺着裂缝渗漏出来，导致堵漏失败

因此，为了解决上述问题，在配方体系中加入其他材料与速凝水泥进行协同作用，以提高配方体系的最终堵漏效果。

使用速凝水泥来实现体系的快速固化硬化并提供较高的早期强度；速凝水泥的用量过多，其他组分的用量势必减少，体系的凝固硬化速度虽然可以达到预期目标，但是体系的施工性能和材料其他物化性能势必减弱；速凝水泥的用量过低，体系的凝固硬化速度较难达到要求；

加入减水剂以提高配方体系的和易性，从而提高材料的密实性；减水剂用量过低，无法改善体系的和易性；用量过高，体系的和易性虽然变好，但体系的流变性太大，反而不好施工。

加入保水剂用来防止堵漏材料固化放热过程中过快失去水分，以保证水泥水化时具有足够的水，降低材料开裂的几率。同时，利用其增稠性、增粘性与减水剂共同使用，提高堵漏材料的和易性、施工性能。保水剂用量过低，无法给体系提供足够的保水作用；用量过高，体系变得太粘稠，施工性能也会有所降低，甚至会给体系的固化硬化速度带来负面影响。

加入胶粉，以提高堵漏材料的内聚力，减少开裂，同时提高堵漏材料与周围基面的粘结力。胶粉用量过低，起不到应有的作用，用量过高，会给体系的固化硬化速度带来负面影响，且体系的成本会增加很多。

加入消泡剂，使体系能够脱除拌合过程中引入的气泡，使堵漏材料制成品密实。消泡剂用量过低，起不到应有的消泡作用；消泡剂用量过高，体系的成本会增加很多。

加入膨胀组分，使体系产生微膨胀性，促使材料与基体之间更紧密地贴合，减少堵漏材料与基体之间的缝隙，降低水从周边渗漏的几率。用量过低，起不到微膨胀作用，用量过高，体系会因为内部膨胀应力太大，反而产生膨胀开裂。

在水泥固化速度太快的情况下，加入一定量的缓凝剂，以保证材料的可操作时间，提高体系的施工性能。缓凝剂用量过高，会导致体系严重缓凝，短时间内无法固化硬化，材料将失去快速堵漏效果。加入普通硅酸盐水泥，一是给体系提供一定的后期强度，二是在不影响体系最终堵漏效果的情况下降低成本。普通硅酸盐水泥用量过高，会导致体系凝结时间延长，短时间内无法固化硬化，材料的堵漏效果降低，一定要在不影响体系最终堵漏效果的情况下选择使用。

通过上述材料与速凝水泥的协同作用，使得整个体系在材料物理性能和施工性能之间达到一个最佳平衡状态，以确保材料的最终堵漏效率。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1)、用速凝水泥替代促凝剂、促硬剂来促使体系达到快速凝固硬化的效果，这种做法既简化了配方也降低了成本，且避免了因促凝剂、促硬剂给体系后期强度带来的负面影响；

2)、本发明形成的体系通过调整速凝水泥和普通水泥、缓凝剂之间的比例，可以很容易调整成不同凝结时间要求的体系，非常便捷，任何一个水泥体系，延长凝结时间比缩短凝结时间更容易实现。

3)、普通水泥、缓凝剂不存在体系应用限制，基本上可以通用，且价格相对比较便宜，原材料的可选范围大大拓展，配方调整没有制约性。

4)、本体系调配的重点不是促凝而是缓凝，在速凝状态下，调配好体系的施工性后，以后在对体系采取缓凝措施的时候，就根本不用再去考虑体系施工性和凝结时间的平衡问题，给配方调整，带来很大的便利性。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

以下各实施例中所用部分原料组分具体选择如下：

序号	原料组份	型号
			1	速凝水泥	S型瞬凝水泥
2	普通硅酸盐水泥	P.O 52.5
			3	缓凝剂	80～100目柠檬酸钠
4	复合膨胀剂	UEA膨胀剂
			5	减水剂	ZJ-PC8020型聚羧酸盐减水剂
6	粉末消泡剂	YC-110型有机硅固体消泡剂
			7	增粘保水剂	10万粘羟丙基甲基纤维素
8	胶粉	VAE可再分散性乳胶粉

其余如无特别说明的材料，则表明所采用的均为本领域的常用产品或处理技术。

实施例1：

一种水泥基快速防水堵漏材料，各种原料按以下重量份数组成：速凝水泥75份，普通硅酸盐水泥20份，复合膨胀剂2.6份，聚羧酸盐减水剂0.5份，粉状消泡剂0.6份，纤维素醚0.7份，可再分散性乳胶粉0.6份。

具体配置时，将上述各种原料混合均匀后，即得到目的产物。

实施例2：

一种水泥基快速防水堵漏材料，各种原料按以下重量份数组成：速凝水泥90份，普通硅酸盐水泥5份，硫铝酸钙膨胀剂2份，缓凝剂0.6份，聚羧酸盐减水剂0.7份，粉状消泡剂0.6份，纤维素醚0.6份，可再分散性乳胶粉0.5份。

实施例3：

一种水泥基快速防水堵漏材料，各种原料按以下重量份数组成：速凝水泥60份，普通硅酸盐水泥33份，氧化钙膨胀剂4份，缓凝剂0.4份，聚羧酸盐减水剂0.7份，粉状消泡剂0.6份，纤维素醚0.7份，可再分散性乳胶粉0.6份。

上述实施例1-3所得防水堵漏材料的性能测试如下表2所示。

表2

相比于以上实施例，如将速凝水泥与缓凝剂成分单因素替换为普通水泥与促凝剂等成分，整个体系很难做到完美的平衡，主要体现在以下几个方面：

(1)、凝结时间，在正常同比例掺量条件下，单一的促凝剂无法使普通水泥的终凝时间缩短至3分钟以内；即使在多种促凝剂复合作用下，普通水泥的终凝时间最快也只能达到4～5分钟，但多种促凝剂的复合，既增加了成本，也使配方体系变得复杂，而且生产配料的精准度不好控制。

(2)、如果不计成本大掺量使用促凝剂，虽然可以使普通水泥的终凝时间缩短至3分钟以内，但体系成本无法接受，且后期强度可能会有一定程度的倒缩，例如：普通硅酸盐水泥中添加高模数水玻璃，高模数水玻璃的用量需要达到普通硅酸盐水泥用量一半的时候，体系的终凝时间才可以缩短至1分钟～2分钟，但其后期强度却比普通硅酸盐水泥正常条件下的强度有较大幅度的降低。

(3)、每一种类型的水泥，其促凝剂基本上是特定的，而不同类型水泥的促凝剂又不能通用，这就导致原材料可选范围很窄，配方调整时会受到很大的制约。本发明却没有这方面的制约。

实施例4

一种水泥基快速防水堵漏材料，各种原料按以下重量份数组成：速凝水泥90份，氧化镁类膨胀剂5份，聚羧酸盐减水剂1份，木质素磺酸盐类缓凝剂1份，粉状消泡剂1份，纤维素醚1份，可再分散性乳胶粉1份。

实施例5

一种水泥基快速防水堵漏材料，各种原料按以下重量份数组成：速凝水泥60份，普通硅酸盐水泥35份，氧化镁类膨胀剂3份，聚羧酸盐减水剂0.5份，粉状消泡剂0.5份，纤维素醚0.5份，可再分散性乳胶粉0.5份。

实施例6

一种水泥基快速防水堵漏材料，各种原料按以下重量份数组成：水泥熟料粉75份，矿渣水泥20份，硫铝酸钙膨胀剂1份，氧化镁类膨胀剂1份，磷酸盐类缓凝剂0.5份，萘系减水剂0.5份，非离子型表面活性剂0.3份，阴离子表面活性剂0.3份，羟乙基甲基纤维素0.6份，可再分散性乳胶粉0.8份。

实施例7

一种水泥基快速防水堵漏材料，各种原料按以下重量份数组成：瞬凝水泥75份，粉煤灰水泥20份，硫铝酸钙膨胀剂1份，氧化镁类膨胀剂1份，硼酸盐类缓凝剂0.5份，脂肪族系减水剂0.5份，非离子型表面活性剂0.6份，羧甲基纤维素0.3份，羟乙基纤维素0.3份，可再分散性乳胶粉0.8份。

实施例8

一种水泥基快速防水堵漏材料，各种原料按以下重量份数组成：瞬凝水泥75份，粉煤灰水泥20份，硫铝酸钙膨胀剂1份，氧化镁类膨胀剂1份，硼酸盐类缓凝剂0.5份，木质素系减水剂0.2份，蜜胺类减水剂0.3份，非离子型表面活性剂0.6份，羧甲基纤维素0.3份，羟乙基纤维素0.3份，可再分散性乳胶粉0.8份。

实施例9

一种水泥基快速防水堵漏材料，各种原料按以下重量份数组成：速凝水泥40份，水泥熟料粉35份，矿渣水泥10份，粉煤灰水泥10份，硫铝酸钙膨胀剂1份，氧化镁类膨胀剂1份，羟基羧酸及其盐类缓凝剂0.2份，多羟基碳水化合物及其衍生物类缓凝剂0.3份，萘系减水剂0.5份，非阴离子表面活性剂0.6份，聚丙烯酰胺0.6份，可再分散性乳胶粉0.8份。

以上各实施例中，满足速凝水泥组分的特点为终凝时间最慢要求在5分钟以内，且起强速度要快，基本要求终凝即具有高强度。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种水泥基快速防水堵漏材料，其特征在于，包括以下重量分数的组分：速凝水泥组分60-90份，普通水泥组分5-33份，膨胀组分1-7份，缓凝剂0-1份，减水剂0.5-1份，粉状消泡剂0.5-1份，增粘保水剂0.5-1份，胶粉0.5-1份；

所述的速凝水泥组分为终凝时间在5min内的速凝水泥、水泥熟料粉中的一种或几种的混合；

所述的膨胀组分为硫铝酸盐类膨胀剂、氧化钙类膨胀剂、氧化镁类膨胀剂或复合膨胀剂中的一种或几种混合物；

所述的减水剂为木质素系减水剂、蜜胺类减水剂、氨基磺酸盐系减水剂、脂肪族系减水剂、聚羧酸盐减水剂或萘系减水剂中的一种或几种混合物；

所述的增粘保水剂为羟丙基甲基纤维素、羟乙基甲基纤维素、羟乙基纤维素、羧甲基纤维素或聚丙烯酰胺中的一种或几种混合物。

2.根据权利要求1所述的一种水泥基快速防水堵漏材料，其特征在于，所述的普通水泥组分为普通硅酸盐水泥、矿渣水泥或粉煤灰水泥中的一种或几种的混合。

3.根据权利要求1所述的一种水泥基快速防水堵漏材料，其特征在于，所述的缓凝剂为木质素磺酸盐类缓凝剂、羟基羧酸及其盐类缓凝剂、多羟基碳水化合物及其衍生物类缓凝剂、磷酸盐类缓凝剂或硼酸盐类缓凝剂中的一种或几种混合物。

4.根据权利要求1所述的一种水泥基快速防水堵漏材料，其特征在于，所述的粉状消泡剂为非离子型表面活性剂或阴离子表面活性剂中的一种或几种混合物。

5.根据权利要求1所述的一种水泥基快速防水堵漏材料，其特征在于，所述的胶粉为可再分散性乳胶粉。

6.如权利要求1-5任一所述的水泥基快速防水堵漏材料的制备方法，其特征在于，按重量份数称取速凝水泥组分、普通水泥组分、膨胀组分、缓凝剂、减水剂、粉状消泡剂、增粘保水剂和胶粉放入搅拌釜中，搅拌混合均匀，即可得水泥基快速防水堵漏材料。