CN110723986B - 一种水泥面渗透结晶封堵式刚性防水剂 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种水泥面渗透结晶封堵式刚性防水剂。包括如下质量份数的原料组成：无机硅酸盐复合硬化剂1～90份；聚醚多元醇凝胶剂1～5份；硅烷偶联填充剂1～10份；渗透剂1～8份；纳米硅类催化剂1～5份。本防水剂具有很强的渗透性，能渗透到混凝土的表层以下3~8厘米，与混凝土中的游离碱发生化学反应生成一种不可逆复合硅石共晶，这种共晶具有生长性，如果再次接触到水及混凝土中的钙质离子，会沿着混凝土毛细孔一直生长，从而封堵了混凝土所有的孔隙，这种结构既增强了混凝土的密实度，又增强了混凝土基材的强度和硬度，达到了真正意义上的与混凝土同寿命防水效果。

Description

一种水泥面渗透结晶封堵式刚性防水剂
技术领域：
本发明涉及一种水泥面渗透结晶封堵式刚性防水剂，属于建筑材料领域。
背景技术：
污水处理厂的蓄水池、沉降池、中和池，化工厂的反应池、冷却池、污水池，火电厂等很多地方的混凝土池，长时间接触强酸、强碱、高盐份水的侵蚀，很容易出现渗水现象，严重影响其使用寿命。现市场上的混凝土基防水剂种类繁多，但都没办法长久有效的解决这种混凝土渗漏水问题。本发明提供一种水泥面渗透结晶封堵式刚性防水剂及其制备方法。本防水剂具有很强的渗透性，能渗透到混凝土的表层以下，与混凝土中的游离碱发生化学反应生成一种不可逆复合硅石共晶，这种共晶不溶解于强酸，也不溶解于强碱，在高盐分水质中也很稳定。这种硅石共晶具有生长性，如果再次接触到水及混凝土中的钙质离子，会沿着混凝土毛细孔一直生长，从而封堵了混凝土所有的孔隙，这种结构既增强了混凝土的密实度，又增强了混凝土基材的强度和硬度，达到了真正意义上的与混凝土同寿命防水效果。
公开号为CN 201811504499的中国专利“一种建筑用防水剂及其制备方法”，要求生产时需先生产硅氧烷乳液和聚氨酯乳液，且在生产聚氨酯乳液时需要充入氮气保护和引入溶剂丙酮，反应结束后仍需减压蒸馏去除掉丙酮。此工艺法得到的防水剂，各组分相容性好，成分也稳定，成膜性佳、耐水抗碳化能力强，但生产过程太复杂，过程中还引入丙酮等易制毒类溶剂，且生成的防水膜不耐酸碱，从适用性、环保性、安全性、批量工业生产投入成本等方面限制了此防水剂的应用，。
公开号为CN 201810914740的中国专利公开了一种高渗透结晶型无机纳米防水防腐剂，其特征在于，由以下重量份组成：水玻璃40-50份、硅氧烷5-15份、聚合硫酸铁液体10-20份、氟硅酸钠溶液5-12份、低硫型水化硫铝酸钙5-15份、2,3-二羟基丁二酸1-5份、无水乙醇5-10份、蒸馏水10-30份，通过特殊的方法复配、反应制成。其解决了传统防水防腐剂结构强度低、易老化、使用寿命短等缺点，可以有效防止液体渗透到基材对基材造成腐蚀，延长材料的使用寿命，构造材料自修复功能等。但其渗透性有限，只能在混凝土表层形成一层玻璃种，进而达到上述目的。这种玻璃种硬度虽高，却脆性大，不耐撞击，损伤后不易修复，不适合用于强酸、强碱、高盐份等特殊环境中使用。
发明内容：
本发明的目的是解决污水处理厂的蓄水池、沉降池、中和池，化工厂的反应池、冷却池、污水池，火电厂等很多地方的混凝土池，长时间接触强酸、强碱、高盐份水的侵蚀，很容易出现渗水问题。具体方案如下：
一种水泥面渗透结晶封堵式刚性防水剂，包括如下质量份数的原料组成：无机硅酸盐复合硬化剂1～90份；聚醚多元醇凝胶剂1～5份；硅烷偶联填充剂1～10份；渗透剂T 5～10份；纳米硅类催化剂3～9份。
优选为：一种水泥面渗透结晶封堵式刚性防水剂，包括如下重量百分比的原料组成：无机硅酸盐复合硬化剂83份；聚醚多元醇凝胶剂4份；硅烷偶联填充剂3份；渗透剂T 8份；纳米硅类催化剂5份。
所述的无机硅酸盐复合硬化剂是硅酸锂水玻璃(模数为3.0～3.2，浓度40％)、硅酸钾水玻璃(模数为2.8～3.2，浓度40％)、硅酸钠水玻璃(二硅酸锂)中的一种或多种混合物。
所述的聚醚多元醇凝胶剂是高伯羟基化改性聚醚多元醇INV P1000、氨基树脂改性聚醚多元醇、PPG400、PPG600、PPG800、PEG400、PEG600中的一种或两种混合物。
本发明的聚醚多元醇尤其是高伯羟基改性或氨基树脂改性过的聚醚多元醇与无机硅酸盐硬化剂、硅烷偶联剂、渗透剂、纳米硅类催化剂复配后，反应活性不会因渗透深度的增加而降低。这种特性下，会搭载在纳米硅材料上，包裹复合硅酸盐、硅烷偶联剂借助共晶体积瞬间变小形成的负压力向混凝土内部快速渗透，达到渗透速度快，渗透深度深的目的。聚醚多元醇凝胶剂参与水泥面反应的过程中，起到了在体积不变大，不增加渗透阻力的情况下，将所有的有效成分均一、快速的输送到了毛细孔深处。
高伯羟基化改性聚醚多元醇INV P1000：高伯羟基化的改性聚醚多元醇，相对于普通的聚醚多元醇具有反应活性高，机械强度高及良好的耐水性跟耐候性等特点，理化性质需满足以下标准：
外观：透明液体
水分(不大于)：0.05
pH：6.0～8.0
羟值(mgKOH/g)：90～100
粘度(25℃，mPa.s)：800～1000
酸值(mgKOH/g，不大于)：0.05
氨基树脂改性聚醚多元醇：购买于深圳市科玺化工有限公司，要求氨基树脂使用脲醛树脂。
所述的硅烷偶联填充剂是甲基十二烷基二甲氧基硅烷、异丁基三乙氧基硅烷中的一种或两种混合物。
所述的渗透剂是顺丁烯二酸二仲辛酯磺酸钠、JFC-M、OEP-70、AEP中的一种或两种混合物。
发明中渗透剂具有至关重要的作用，主体配方中，引入了硅烷偶联剂增加硅羟键，致使生成的硅石共晶具有活性及很强的防水性能。但其分子链的增大、支链的增多以及本身的键能性质，使其分子间自行交联增大，影响渗透性。顺丁烯二酸二仲辛酯磺酸钠、JFC-M、OEP-70、AEP等几款阴离子渗透剂，能够有效的降低硅烷偶联剂-SI-OH-SI-键能，使其不能成团，高活性、多羟基的聚醚多元醇能够将其有效包裹，在纳米硅类催化剂的作用下渗透到5-8cm的深度参与反应。同时顺丁烯二酸二仲辛酯磺酸钠、JFC-M、OEP-70、AEP等几款阴离子渗透剂与无机硅酸盐硬化剂复配后，比重增大，润湿渗透性也有几何倍数的增加。
所述的纳米硅类催化剂是铵型纳米级硅溶胶、铝硅纳米级溶胶中的一种或两种混合物，其中铝硅纳米级溶胶中的铝、硅的质量比为1:1。
纳米硅类催化剂的作用是在产品与水泥面接触过程中提供一个载体和部分硅源，铵型纳米级硅溶胶、铝硅纳米级溶胶是球形装纳米材料，比表面积大，较普通的硅溶胶相比，前者的吸附性更强，与聚醚多元醇能够很好的结合，且结合力小于聚醚多元醇与Ca2+的结合力，这样可保证载体能够有效的输送且不影响主体成分的反应速率。
本发明的防水剂具有很强的渗透性，能渗透到混凝土的表层以下3～8厘米，与混凝土中的游离碱发生化学反应生成一种不可逆复合硅石共晶，这种共晶具有生长性，再次接触到水及混凝土中的钙质离子，会沿着混凝土毛细孔一直生长，从而封堵了混凝土所有的孔隙，这种结构既增强了混凝土的密实度，又增强了混凝土基材的强度和硬度，达到了真正意义上的与混凝土同寿命防水效果。
本发明的产品与水泥面中游离的钙质离子发生反应，生成硅石共晶。这种共晶堵塞了水泥面的毛细孔，从而达到了防水的效果。水泥面表面已经没有钙质离子参与反应，所以反应是终止的。如果水泥面的背水面有如水分渗入，且有钙质离子的前提下，水分子的羟基激活了硅石共晶，生产SI-OH-Ca反应，也就是硅石的生长性，生成新的硅石共晶，进一步堵塞毛细孔，这种防水剂不会因时间久失效，反而回应时间越久，防水效果越理想。所以不是在防水剂复配的过程中发生的这种现象而是在使用防水剂的时候发生的这种现象。
附图说明
图1为铵型纳米级硅溶胶的电镜图。
图2为生成的硅石共晶在显微镜下的附图。
具体实施方式
本发明的混凝土基材硬化防水剂具体实施比例如下：
实施例1
Figure BDA0002231652720000041
实施例2
Figure BDA0002231652720000042
实施例3
Figure BDA0002231652720000043
Figure BDA0002231652720000051
实施例4
Figure BDA0002231652720000052
实施例5
Figure BDA0002231652720000053
实施例6
Figure BDA0002231652720000054
实施例7
Figure BDA0002231652720000055
实施例8
Figure BDA0002231652720000061
实施例1～4效果考核如下表1：
表1实施例效果考核表
Figure BDA0002231652720000062
实施例5～8效果考核如下表2：
表2实施例效果考核表
Figure BDA0002231652720000063
Figure BDA0002231652720000071
从表1、表2效果考核数据来看，本发明混凝土基材硬化防水剂，渗透深度约4～5cm，抗透水压力比大大提高，可达350％左右。能够有效抗冻、抗热、抗酸、抗碱，24小时与48小时吸水量均小于50％即24小时即可达到普通防水剂的渗透深度和防水效果。本发明中的各组分，在特殊纳米级硅溶胶(如铵型纳米硅溶胶，其形貌为规整的球形，平均粒径为10nm)催化作用下，与混凝土中的游离碱发生化学反应生成一种不可逆复合耐酸碱硅石共晶(如附图2所示)，这种共晶较之前状态的体积变小，周围瞬间形成了空压状态，聚醚多元醇在快速渗透剂的作用下，包裹复合硅酸盐、硅烷偶联剂、纳米硅类催化剂借助这种压力向混凝土内部快速渗透，达到渗透速度快，渗透深度深的目的。同时这种共晶具有生长性，再次接触到水及混凝土中的钙质离子，会沿着混凝土毛细孔一直生长，从而封堵了混凝土所有的孔隙，这种结构既增强了混凝土的密实度，又增强了混凝土基材的强度和硬度，达到了真正意义上的与混凝土同寿命防水效果。

Claims (3)

1.一种水泥面渗透结晶封堵式刚性防水剂，其特征在于，包括如下质量份数的原料：无机硅酸盐硬化剂80～90份；聚醚多元醇凝胶剂1～5份；硅烷偶联填充剂1～10份；渗透剂5～8份；纳米硅类催化剂3～5份，所述的无机硅酸盐硬化剂是硅酸锂水玻璃、硅酸钾水玻璃、硅酸钠水玻璃中的一种或多种混合物，所述的聚醚多元醇凝胶剂包括高伯羟基化改性聚醚多元醇INVP1000、氨基树脂改性聚醚多元醇、PPG400、PPG600、PPG800、PEG400、PEG600中的一种或两种混合物，所述的渗透剂是顺丁烯二酸二仲辛酯磺酸钠、JFC-M、OEP-70、AEP中的一种或两种混合物，所述的纳米硅类催化剂是铵型纳米级硅溶胶、铝硅纳米级溶胶中的一种或两种混合物。
2.根据权利要求1所述的水泥面渗透结晶封堵式刚性防水剂，其特征在于，硅酸锂水玻璃的模数为 3.0~3.2，质量浓度为40%，硅酸钾水玻璃的模数为 2.8~3.2，质量浓度为40%。
3.根据权利要求1或2所述的水泥面渗透结晶封堵式刚性防水剂，其特征在于，所述的硅烷偶联填充剂包括甲基十二烷基二甲氧基硅烷、异丁基三乙氧基硅烷中的一种或两种混合物。
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