CN112358219A - 一种抗渗刚性防水剂及其制备工艺 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种抗渗刚性防水剂及其制备工艺，一种抗渗刚性防水剂，其包括重量份数的以下组分，沸石粉700‑800份，硬脂酸钙65‑75份，元明粉40‑55份，纤维10‑18份，增强粉17‑22份，膨润土46‑55份，聚乙烯醇6‑12份，减水剂70‑80份。一种抗渗刚性防水剂的制备工艺，包括以下步骤，将活化沸石粉、硬脂酸钙、元明粉、纤维、增强粉、膨润土、聚乙烯醇、添加剂搅拌均匀。本申请具有提高防水层强度、防水性能且防水与建筑主体、工程同寿命的效果。

Description

一种抗渗刚性防水剂及其制备工艺

技术领域

本申请涉及建筑材料外加剂的领域，尤其是涉及一种抗渗刚性防水剂及其制备工艺。

背景技术

防水工程在建筑工程中占有非常重要的地位，在建筑工程实践中，由于防水工程设计不合理、选材不恰当、施工粗糙而造成的质量事故屡见不鲜，轻则引起屋面和节点渗漏、粉刷脱落；重则引起地下工程被水淹没，甚至建筑物倒塌，使国家财产遭受损失，并危及人民生命安全。因此，防水工程必须得到高质量的实施和保障。

目前防水材料可分为防水卷材、防水涂料、防水密封胶、防水剂等。其中，防水卷材的施工较为繁琐，防水涂料和密封胶产品又价格不菲，只有防水剂因既能与砂浆和混凝土层形成有机整体，进而与建筑物构成整体结构，且其造价便宜，施工工序大幅简化，是未来建筑防水行业的发展趋势。但是，防水剂产品存在施工防水层强度低、防水性能差等，已成为了防水剂推广中急需解决的瓶颈问题。

发明内容

为了提高防水层强度、防水性能，本申请提供一种抗渗刚性防水剂及其制备工艺。

第一方面，本申请提供一种抗渗刚性防水剂，采用如下的技术方案：

一种抗渗刚性防水剂，按重量份数计，包括以下组分，沸石粉700-800份，硬脂酸钙65-75份，元明粉40-55份，纤维10-18份，增强粉17-22份，膨润土46-55份，聚乙烯醇6-12份，减水剂70-80份。

通过采用上述技术方案，沸石粉改善混凝土的工作性，降低并延缓水化放热，减小放置温差裂缝；与水泥水化后产生的氢氧化钙及石膏发生二次反应，填充微小裂缝，提高长期强度，使混凝土的密实性、抗压强度、抗渗性得到提高；

硬脂酸钙与氢氧化钙在凝结硬化过程中生成不透水的复盐，起促进结构密实作用，且不透水复盐位于在混凝土微孔的孔壁表面，提高了混凝土或者砂浆的抗渗防水性能；硬脂酸钙属于金属皂类的稳定剂，还有润滑的作用，从而使得混凝土/砂浆的流动性较好，有很好的工作性；

元明粉使水化产物硫铝酸钙更快地生成，从而加快了水泥的水化硬化速度，使混凝土/砂浆的早期强度明显提高；

膨润土能够产生一定的体积膨胀，提高混凝土/砂浆等结构的密实性，从而提高抗渗性、抗裂性；

聚乙烯醇通过自身的表面活性，附着在水泥等固体颗粒表面，填充在不同颗粒之间，从而发挥对水泥微粒和浆体的塑化保水作用；聚乙烯醇自身带有的羟基等功能团与混凝土/砂浆浆体中的阳离子或者配位性化学键发生作用，水泥水化增强体系与该化学过程交叉进行，聚乙烯醇的基团不断交联失水和水泥颗粒不断水化硬化，混凝土/砂浆体系不断增强增韧，防水层强度得到提高；聚乙烯醇在混凝土内聚合，最后形成憎水膜，进一步提高防水性；

纤维随机地分布在水泥或混凝土中，并跨越水泥混凝土中存在的微细裂缝，对裂缝产生约束作用，阻止裂缝扩展，提高水泥混凝土的强度；

减水剂能够分散水泥和降低混凝土的水灰比，减少了绝对用水量，使毛细孔变细、减少、且分布均匀，提高了混凝土的密实性；

在该防水剂作用下，混凝土/砂浆的物理结构交叉互联发生连接、络合作用，形成网格架状多维结构，形成内部抗渗、表面憎水基团和防水膜，能够较好的阻拒水分子的渗入，获得优异的防水抗渗效果；高效能的碱吸附作用，抑制了碱骨料化学反应的发生，延缓了水泥遇水发生的水泥水化放热反应，遏制了化学反应、干湿循环、冻融循环等因素形成的开裂，稳定了混凝土砂浆形态，并使强度持续提高；

沸石粉、硬脂酸钙、元明粉、膨润土、聚乙烯醇、纤维的掺加复合，增加了胶凝材料的粘接力、早期强度、及抗裂性能，对混凝土砂浆的抗渗、防水性能进一步提升，绿色环保、耐候、抗老化、防水抗渗性能达到与建筑主体、工程同寿命。

可选的，所述沸石粉为活化沸石粉，活化沸石粉由斜发沸石粉活化得到，活化步骤为：斜发沸石粉在200-300℃条件下活化改性处理20-30min，然后冷却至27-35℃，再恒温放置7.5-8.5h。

通过采用上述技术方案，在该条件下，斜发沸石粉中绝大部分水分失去，具有较高的反应活性，能改善水泥拌合物的均匀性、和易性，促进水泥水化，而水泥水化生成氢氧化钙，加之聚乙烯醇的基团不断交联失水和水泥颗粒不断水化硬化，即聚乙烯醇也促进水泥水化，使氢氧化钙增多，而氢氧化钙能够与硬脂酸钙反应得到不溶于水的憎水性胶体物质，堵塞水泥凝胶毛细孔隙，改变微结构，使基材内由至外产生优良的憎氷性，从而斜发沸石粉有助于提高混凝土/砂浆的防水性能；

同时斜发沸石粉还能与水泥水化后产生的氢氧化钙及石膏发生二次反应，生成硅铝酸钙和铝酸钙，进一步填充水泥砂石微小孔隙使其内部结构致密，提高密实性、抗渗性、防水性；

由于斜发沸石粉是具有架状布局，即其内部构成许多空腔，而斜发沸石粉中绝大部分水分的失去使沸石粉成为浮性载体，硬脂酸钙、元明粉、增强粉、膨润土、聚乙烯醇等能够负载于活化后的斜发沸石粉上，使其在混凝土/砂浆中可以更易分散均匀。

可选的，所述沸石粉的粒径为200-300目。

通过采用上述技术方案，该粒径下，沸石粉能够在混凝土/砂浆中，更均匀的进行分散，使整个混凝土/砂浆形成强度等较为一致均匀的防水层。

可选的，所述增强粉为硅灰石粉、矿渣粉中的任意一种或多种。

通过采用上述技术方案，硅灰石粉、矿渣粉能够降低水化热、改善混凝土的流动度，提高混凝土的抗渗能力，并使混凝土/砂浆的强度提高；矿渣粉为不规则的玻璃体，自身强度较高，有很好的增强作用，对水的吸附性较小，提高了混凝土/砂浆的工作性能，也有利于防水剂中的各组分分散均匀；硅灰石粉表面生成的水化产物与水泥浆体形成致密的连接体，对混凝土/砂浆起到了显著的微筋增强作用。

可选的，所述硅灰石粉和矿渣粉的重量比为1：(0.1-0.3)。

通过采用上述技术方案，该比例下对混凝土/砂浆的强度增强效果更优。

可选的，所述纤维为聚丙烯纤维、聚乙烯纤维、尼龙纤维中的一种或多种。

通过采用上述技术方案，聚丙烯纤维的耐磨性优异，聚乙烯纤维强度高，尼龙纤维耐磨性优异，均能够对混凝土中的裂缝产生较好的约束作用；

纤维对裂缝的约束、硅灰石粉的微筋增强、元明粉使混凝土/砂浆早期强度的增加、以及聚乙烯醇的作用，共同作用，使得混凝土/砂浆在早期即能够形成内部结构的交叉互联，混凝土/砂浆的早期干缩和塑形裂缝大大降低，早期泌水减少，从而混凝土/砂浆的抗渗性和抗裂性大幅度提高。

可选的，所述纤维的长度为6-12mm。

通过采用上述技术方案，在该长度范围内，其抗裂增强效果最优。

可选的，所述纤维为聚丙烯纤维。

通过采用上述技术方案，经过试验，该种类的纤维得到的混凝土/砂浆的抗渗性、抗裂性、强度更优。

第二方面，本申请提供一种抗渗刚性防水剂的制备工艺，采用如下的技术方案：

一种抗渗刚性防水剂的制备工艺，包括有以下步骤：将活化沸石粉、硬脂酸钙、元明粉、纤维、增强粉、膨润土、聚乙烯醇、添加剂搅拌均匀。

通过采用上述技术方案，该防水剂的生产工艺简便，更便于推广使用。

可选的，增强粉和添加剂先搅拌均匀，然后依次加入纤维、聚乙烯醇搅拌均匀，再加入硬脂酸钙、元明粉、膨润土搅拌均匀，最后加入活化沸石粉搅拌均匀。

通过采用上述技术方案，除活化沸石粉之外的其他各组分更易混匀，且能够在活化沸石粉进行一定的混合均匀的负载，有利于该防水及与混凝土/砂浆的混匀。

可选的，该防水剂可用于混凝土或者砂浆的防水，且在混凝土中的掺量为混凝土中水泥重量的4-6wt％，在砂浆中的掺量为水泥重量的5-8wt％。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

在该防水剂作用下，混凝土/砂浆的物理结构交叉互联发生连接、络合作用，形成网格架状多维结构，形成内部抗渗、表面憎水基团和防水膜，能够较好的阻拒水分子的渗入，获得优异的防水抗渗效果；且纤维约束裂缝、硅灰石粉微筋增强、元明粉使混凝土/砂浆早期强度的增加、以及聚乙烯醇的作用，使得交叉互联在混凝土/砂浆的早期即形成，早期干缩和塑形裂缝大大降低，混凝土/砂浆强度大幅增加。

具体实施方式

结合以下内容对本申请作进一步详细说明。

斜发沸石粉，粒径为200-300目，厂家为宁波嘉和新材料科技有限公司；

硬脂酸钙，厂家为郑州亚申化工产品有限公司；

元明粉，货号TH-ymf，厂家为南京天河化工有限公司；

聚丙烯纤维，规格3mm、6mm、9mm、12mm，厂家为鸿茂科技；

硅灰石粉，800目，厂家为灵寿县顺凯矿产品加工厂；

矿渣粉，货号Q6，厂家为河北辉岩环保科技有限公司；

膨润土，400目，型号钠基无机，厂家为广盈新材料有限公司；

聚乙烯醇，厂家为上海福思春化工科技有限公司；

减水剂，为聚羧酸减水剂，货号jgjn9795212，厂家为济南氿盛化工有限公司。

实施例1

一种抗渗刚性防水剂，将沸石粉700Kg，硬脂酸钙75Kg，元明粉40Kg，聚丙烯纤维18Kg，硅灰石粉17Kg，膨润土55Kg，聚乙烯醇6Kg，减水剂80Kg搅拌均匀得到。

其中，纤维的长度为9mm。

实施例2

与实施例1的不同之处在于：一种抗渗刚性防水剂，将沸石粉740Kg，硬脂酸钙67Kg，元明粉52Kg，聚丙烯纤维14Kg，硅灰石粉19Kg，膨润土52Kg，聚乙烯醇9Kg，减水剂75Kg搅拌均匀得到。

实施例3

与实施例1的不同之处在于：一种抗渗刚性防水剂，将沸石粉800Kg，硬脂酸钙65Kg，元明粉55Kg，聚丙烯纤维10Kg，硅灰石粉22Kg，膨润土46Kg，聚乙烯醇12Kg，减水剂70Kg搅拌均匀得到。

实施例4

与实施例2的不同之处在于：沸石粉为活化沸石粉，活化沸石粉由斜发沸石粉活化得到，活化步骤为：斜发沸石粉在200℃条件下活化改性处理30min，然后冷却至27℃，再恒温(27℃)放置7.5h。

实施例5

与实施例2的不同之处在于：沸石粉为活化沸石粉，活化沸石粉由斜发沸石粉活化得到，活化步骤为：斜发沸石粉在260℃条件下活化改性处理25min，然后冷却至30℃，再恒温(30℃)放置8h。

实施例6

与实施例2的不同之处在于：沸石粉为活化沸石粉，活化沸石粉由斜发沸石粉活化得到，活化步骤为：斜发沸石粉在300℃条件下活化改性处理20min，然后冷却至35℃，再恒温(35℃)放置8.5h。

实施例7

与实施例5的不同之处在于：沸石粉活化过程中，活化温度为380℃。

实施例8

与实施例5的不同之处在于：沸石粉活化过程中，未进行恒温放置。

实施例9

与实施例5的不同之处在于：将全部硅灰石粉用等重量的矿渣粉替换。

实施例10

与实施例5的不同之处在于：将1.73Kg的硅灰石粉用等重量的矿渣粉替换。

实施例11

与实施例5的不同之处在于：将2.60Kg的硅灰石粉用等重量的矿渣粉替换。

实施例12

与实施例5的不同之处在于：将4.38Kg的硅灰石粉用等重量的矿渣粉替换。

实施例13

与实施例11的不同之处在于：将全部聚丙烯纤维替换为等重量的聚乙烯纤维。

实施例14

与实施例11的不同之处在于：将全部聚丙烯纤维替换为重量比为1:1的聚乙烯纤维和尼龙纤维。

实施例15

与实施例11的不同之处在于：纤维的长度为6mm。

实施例16

与实施例11的不同之处在于：纤维的长度为12mm。

实施例17

与实施例11的不同之处在于：一种抗渗刚性防水剂，将硅灰石粉、矿渣粉、减水剂先搅拌均匀，然后依次加入聚丙烯纤维、聚乙烯醇搅拌均匀，再加入硬脂酸钙、元明粉、膨润土搅拌均匀，最后加入沸石粉搅拌均匀。各组分的含量与实施例9相同。

对比例1

一种防水剂，包括以下原料：纳米银抗菌剂20Kg、磺甲基酚醛树脂9Kg、聚乙烯醇60Kg、膨润土50Kg、五水硫酸铜0.5Kg、莫来石10Kg、硬脂酸钙0.1Kg、高级脂肪酸类防水剂10Kg、1010抗氧剂0.3Kg、聚乙烯蜡10Kg、硫铝酸盐水泥100Kg、玻璃纤维15Kg、沸石10Kg、环氧树脂4Kg、水100Kg。

对比例2

与实施例17的不同之处在于：硬脂酸钙80Kg。

对比例3

与实施例17的不同之处在于：元明粉60Kg。

对比例4

与实施例17的不同之处在于：硅灰石粉30Kg。

对比例5

与实施例17的不同之处在于：膨润土60Kg。

对比例6

与实施例17的不同之处在于：聚乙烯醇16Kg。

性能检测

实施例1-17和对比例1-6得到的防水剂外观均粉状、混合均匀，无结块，并对其进行以下检测：

根据GB/T8077《混凝土外加剂匀质性实验方法》对防水剂的含水率(％)、氯离子含量(％)、总碱量(％)进行检测；

按照JC/T474-2008《砂浆、混凝土防水剂》配置不掺加防水剂的混凝土/砂浆(基准混凝土/砂浆)、以及掺入待检测防水剂的混凝土/砂浆，防水剂的掺入量为混凝土/砂浆中水泥的5wt％，并对防水剂进行抗压强度比(％)、吸水量比(％)、渗透高度比(％)、收缩率比(％)检测；

根据GB/T1346《水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法》对防水剂的安定性、凝结时间进行检测，安定性均为合格；

根据GB8076-2008《混凝土外加剂规范》对防水剂的沁水率比(％)进行检测；

相应检测项目的性能指标见表a、b、c、d，防水剂检测结果见表1，掺入防水剂的混凝土和砂浆的检测结果见表2、3。

表a混凝土防水剂匀质性能指标

实验项目	指标
		氯离子含量％ ≤	0.3
细度/％，0.315mm筛筛余 ≤	3.0
		含水率/％ ≤	4.0
总碱量/％ ≤	4.0

表b受检混凝土的性能指标

表c砂浆防水剂匀质性能指标

实验项目	指标
		氯离子含量％ ≤	0.15
细度/％，0.315mm筛筛余 ≤	3.0
		含水率/％ ≤	1.0
总碱量/％ ≤	4.0

表d受检砂浆的性能指标

表1防水剂匀质性性能检测结果

表2混凝土性能检测结果

表3砂浆性能检测结果

根据表1，以及实施例1-17的防水剂氯离子含量、细度、含水率、总碱量均合格，其匀质性合格。

根据表2，当防水剂用于混凝土时，实施例1-17、对比例1中，实施例1-17的初凝时间较快、28天抗压强度较大、渗透压力比大于对比例1、吸水量比小于对比例1、收缩率比小于对比例1、泌水率比小于对比例1，即得到的混凝土防水层强度、防水性、抗渗性等均优于对比例1，从而本申请的防水剂性能更优。根据表3，当防水剂用于砂浆时，实施例1-17、对比例1中，可以看出掺入实施例1-17防水剂的砂浆的抗压强度和防水性能均优于对比例1，从而本申请的防水剂性能更优。

根据表2，防水剂用于混凝土时，实施例1-3中，实施例2防水剂对应的混凝土的抗压强度、渗透压力比、吸水量比、收缩率比更优，从而实施例2防水剂的配方更优。根据表3，防水剂用于砂浆时，对砂浆的影响趋势与在混凝土中的趋势相同。

根据表2，防水剂用于混凝土时，实施例2、4-6中，实施例4-6的沸石粉经过了活化，其抗压强度、渗透压力比、吸水量比、收缩率比均优于实施例2，所以沸石粉的活化使得混凝土的抗压强度和防水抗渗性更优，其中实施例5的防水剂得到的混凝土的抗压强度和防水性能更优，所以实施例5的活化条件更优。实施例4-6、7、8中，实施例7和8的抗压强度降低，说明活化的温度在本申请限定的范围内、恒温放置有利于混凝土有较高的抗压强度。根据表3，防水剂用于砂浆时，其对砂浆的影响趋势与在混凝土中的趋势相同。

根据表2，防水剂用于混凝土时，实施例5、9、10-12中，掺入实施例10-12的防水剂的混凝土的抗压强度、防水性能更高，从而硅灰石粉和矿渣粉的复配效果更优。其中实施例11的抗压强度、防水性能更优，所以实施例11防水剂中硅灰石粉和矿渣粉的比例更优。根据表3，防水剂用于砂浆时，其对砂浆的影响趋势与在混凝土中的趋势相同。

根据表2，防水剂用于混凝土时，实施例11、13-14中，实施例11对应的的混凝土抗压强度和防水性能稍优，从而实施例11的纤维种类更优。根据表3，防水剂用于砂浆时，其对砂浆的影响趋势与在混凝土中的趋势相同。

根据表2，防水剂用于混凝土时，实施例11、15-16中，纤维长度不同，其中实施例11对应的的混凝土抗压强度和防水性能稍优，实施例11的纤维长度更优。根据表3，防水剂用于砂浆时，其对砂浆的影响趋势与在混凝土中的趋势相同。

根据表2，防水剂用于混凝土时，实施例11、17中，实施例17的混凝土抗压强度稍优，是因为该防水剂在混凝土中分散的均匀性更优，从而实施例17的工艺更优。根据表3，防水剂用于砂浆时，其对砂浆的影响趋势与在混凝土中的趋势相同。

根据表2和表3，实施例17、对比例1-6中，可以看出硬脂酸钙、元明粉、硅灰石粉、膨润土、聚乙烯醇中任一组分超出本申请的限定范围时，混凝土/砂浆的抗压强度均有所下降。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种抗渗刚性防水剂，其特征在于：按重量份数计，包括以下组分，沸石粉700-800份，硬脂酸钙65-75份，元明粉40-55份，纤维10-18份，增强粉17-22份，膨润土46-55份，聚乙烯醇6-12份，减水剂70-80份。

2.根据权利要求1所述的一种抗渗刚性防水剂，其特征在于：所述沸石粉为活化沸石粉，活化沸石粉由斜发沸石粉活化得到，活化步骤为：斜发沸石粉在200-300℃条件下活化改性处理20-30min，然后冷却至27-35℃，再恒温放置7.5-8.5h。

3.根据权利要求1所述的一种抗渗刚性防水剂，其特征在于：所述沸石粉的粒径为200-300目。

4.根据权利要求1所述的一种抗渗刚性防水剂，其特征在于：所述增强粉为硅灰石粉、矿渣粉中的任意一种或多种。

5.根据权利要求4所述的一种抗渗刚性防水剂，其特征在于：所述硅灰石粉和矿渣粉的重量比为1：（0.1-0.3）。

6.根据权利要求1所述的一种抗渗刚性防水剂，其特征在于：所述纤维为聚丙烯纤维、聚乙烯纤维、尼龙纤维中的一种或多种。

7.根据权利要求1所述的一种抗渗刚性防水剂，其特征在于：所述纤维的长度为6-12mm。

8.根据权利要求1所述的一种抗渗刚性防水剂，其特征在于：所述纤维为聚丙烯纤维。

9.权利要求1-8任意一项所述的一种抗渗刚性防水剂的制备工艺，其特征在于：包括有以下步骤：将活化沸石粉、硬脂酸钙、元明粉、纤维、增强粉、膨润土、聚乙烯醇、添加剂搅拌均匀。

10.根据权利要求9所述的一种抗渗刚性防水剂的制备工艺，其特征在于：所述增强粉和添加剂先搅拌均匀，然后依次加入纤维、聚乙烯醇搅拌均匀，再加入硬脂酸钙、元明粉、膨润土搅拌均匀，最后加入活化沸石粉搅拌均匀。