CN112390561A - 一种混凝土防水密实剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种混凝土防水密实剂及其制备方法，所述混凝土防水密实剂通过以无机铝、矿物纤维、表面活性剂、硅酸钠、水为原料并进行适当配比，制备时，在加热条件下，将无机铝分散于水中，再加入矿物纤维进行搅拌均匀，降温后加入表面活性剂，再进行搅拌混合，最后调节pH后，加入硅酸钠，搅拌后最终制得混凝土防水密实剂；将所述防水密实剂用于混凝土中，能显著提高抗渗性，减少混凝土收缩，防止混凝土开裂，有效阻止水分渗透，同时还能显著提高混凝土强度。

Description

一种混凝土防水密实剂及其制备方法

技术领域

本发明属于混凝土外加剂技术领域，具体涉及一种混凝土防水密实剂及其制备方法。

背景技术

混凝土硬化过程中随着水泥水化进行，内部水分被水化反应所消耗，在硬化混凝土的集料-浆体界面形成了大量的连通的毛细孔；在干燥过程中混凝土会发生体积收缩，由于受到约束混凝土易产生开裂现象，更加剧了其渗漏的危害。而在混凝土拌合过程中加入防水密实剂，能提高硬化混凝土的抗渗性和抗开裂性，因此对其开发对工程应用具有重要作用。

工程中普遍采用掺加膨胀剂的措施来改善混凝土的抗渗性和抗开裂性，但由于膨胀剂本身水化需要大量的水，并且水化热高，在后期混凝土内部由于缺水而难以维持膨胀，反而会加大自收缩和冷缩，导致应用失败的例子很多。

现在国内常用的防水密实剂主要有高级脂肪酸类、三乙醇胺、氯化铁等几种。高级脂肪酸类化合物作为防水密实剂在建筑工程中已普遍应用，这类化合物可以使混凝土中的毛细管吸水明显减少，但掺入量的增加，强度会降低，并且其长期浸渍的情况下防水性会降低。三乙醇胺、氯化铁也常用来作为防水密实剂，其能有效的提高混凝土的抗渗性，但却不能解决混凝土的开裂问题，且三乙醇胺用量不当，易对混凝土后期硬化性能造成严重危害，氯化铁则对内部钢筋有腐蚀作用，已被限制使用。因此，迫切需要一种不影响混凝土强度，且防水性能好的防水密实剂。

发明内容

为了解决现有技术存在的以上问题，本发明提供了一种防水性能好、抗渗性和抗开裂性能好的混凝土防水密实剂及其制备方法。本发明所述防水密实剂，用于混凝土中，能显著提高抗渗性，减少混凝土收缩，防止混凝土开裂，有效阻止水分渗透，同时还能显著提高混凝土强度。

本发明所采用的技术方案为：

一种混凝土防水密实剂，原料组分包括：

无机铝，5-8重量份；

矿物纤维，0.1-1重量份；

表面活性剂，0.1-1重量份；

硅酸钠，18-26重量份；

水，40-60重量份。

进一步优选所述混凝土防水密实剂的原料组分包括：

无机铝，6.5重量份；

矿物纤维，0.55重量份；

表面活性剂，0.55重量份；

硅酸钠，22重量份；

水，50重量份。

所述无机铝为硫酸铝。

所述矿物纤维为玄武岩纤维。

所述表面活性剂为十二烷基磺酸钠。

进一步优选所述混凝土防水密实剂的原料中，还添加无机铝质量20％-40％的硅油。

所述混凝土防水密实剂的制备方法，包括如下步骤：

(1)加热条件下，向水中加入无机铝，充分搅拌混匀；

(2)向步骤(1)所得溶液中加入矿物纤维，搅拌一段时间，降温，加入表面活性剂，进行搅拌；

(3)对步骤(2)所得体系进行pH值调节，之后加入硅酸钠，充分搅拌均匀，即得所述混凝土防水密实剂。

另一种所述混凝土防水密实剂的制备方法，包括如下步骤：

(1)在加热条件下，将无机铝与硅油进行充分混合，得到无机铝与硅油的混合物，之后向热水中加入无机铝与硅油的混合物，充分搅拌混匀；

(2)向步骤(1)所得混合物中加入矿物纤维，搅拌一段时间，降温，加入表面活性剂，进行搅拌；

(3)对步骤(2)所得体系进行pH值调节，之后加入硅酸钠，充分搅拌均匀，即得所述混凝土防水密实剂。

步骤(1)中，所加热的温度为90-100℃；

步骤(2)中，加入矿物纤维后，搅拌时间为8-20s，降温至40-60℃后，加入表面活性剂后，搅拌时间为15-25s。

步骤(3)中，将pH调节为11-12，加入硅酸钠，搅拌时间为10-20min。

本申请发明人在研究中发现，通过加入矿物纤维，能吸附在混凝土水化反应过程中产生的空隙中，堵塞并隔断混凝土中的毛细孔，降低毛细管吸水现象，达到抗渗的目的；再者，该矿物纤维的加入还能有效减少混凝土干燥过程中的体积收缩，实在防开裂效果；同时矿物纤维的加入，还有利于提高混凝土的机械强度。

本申请发明人在研究中还发现，在加入矿物纤维后，还加入表面活性剂，这是由于：矿物纤维加入后在混合过程中由于大量静电引力的存在，使得纤维容易成团，而加入所述烷基磺酸盐能有效破坏静电引力，有利于提高纤维的充分分散，最终实现在提高混凝土抗开裂性和防水性的同时，还保证了混凝土强度。另一方面借助表面活性剂在溶解过程中，产生大量微小气泡，能有效切断混凝土硬化过程中产生的毛细管通路，降低毛细管作用，提高抗渗性。优选地，所述表面活性剂在40-60℃温度下加入，效果最佳。这是由于：温度过高，气泡产生过快过多，影响骨料分子在孔隙中填充的密实性，温度过低，气泡产生太慢或太少，阻断毛细管作用的效果不佳。

进一步的，本申请通过将无机铝与硅油先混合，再加入水混合，有利于降低骨料颗粒之间的颗粒之间的摩擦阻力，抑制泌水，改善混凝土的和易性。且硅油与表面活性剂的协同作用下，消除静电效果更好，进一步有利于提高矿物纤维的分散性，从而最终保证了混凝土的强度。

加入的硅酸钠，与水泥中的游离钙离子反应生成硅酸钙，填充到孔隙和毛细通道中，提高密实性。优选地，在限定pH条件下，加入硅酸钠，有助于更上述功效的充分发挥。

本发明所述的混凝土防水密实剂，用于混凝土中，能显著提高抗渗性，减少混凝土收缩，防止混凝土开裂，有效阻止水分渗透，同时还能显著提高混凝土强度。

本发明所述混凝土防水密实剂的制备方法，制备时，先在加热条件下，将无机铝分散于水中，再加入矿物纤维进行搅拌均匀，降温后加入表面活性剂，再进行搅拌混合，最后调节pH后，加入硅酸钠，搅拌后制得混凝土防水密实剂，用于混凝土中，能显著提高抗渗性，减少混凝土收缩，防止混凝土开裂，有效阻止水分渗透，同时还能显著提高混凝土强度。

本发明所述混凝土防水密实剂，掺量低，分散性好，抗氯离子渗透性可提高15％以上，有效保护钢筋不受腐蚀；可有效改善混凝土拌合物的工作性，增加稠度，改善保水性，可减小坍落度混凝土拌合物的离析；可促进水化反应，使水化反应更加彻底，能小幅降低约5％水化热峰值；与减水剂、缓凝剂、防冻剂、泵送剂等外加剂适应良好，和易性优秀；抗渗性能较基准混凝土抗渗性能提升三倍，抗渗等级可达P15以上(普通混凝土防水添加剂尤其是膨胀剂一般仅能使混凝土抗渗等级达到P8)，能够有效控制混凝土裂缝产生，可自行修复0.2mm以下的混凝土裂缝。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是添加市售防水密实剂的普通抗渗混凝土微观晶体结构图；

图2是添加本发明实施例3防水密实剂的防水混凝土微观晶体结构图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施病例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。

本申请所述混凝土防水密实剂的原料均为市售的原料，只要满足所规定的要求即可。下面实施例中以1重量份代表1kg。

实施例1

本实施例提供一种混凝土防水密实剂，由以下原料制备而成：

硫酸铝，5重量份；

玄武岩纤维，1重量份；

十二烷基磺酸钠，0.1重量份；

硅酸钠，26重量份；

水，40重量份。

本实施例所述混凝土防水密实剂的制备方法，包括如下步骤：

(1)加热条件下，向90℃水中加入硫酸铝，充分搅拌混匀；

(2)向步骤(1)所得溶液中加入玄武岩纤维，搅拌8s，降温至40℃后，加入十二烷基磺酸钠，进行搅拌15s；

(3)对步骤(2)所得体系进行pH值调节为11，之后加入硅酸钠，充分搅拌10min，即得所述混凝土防水密实剂。

实施例2

本实施例提供一种混凝土防水密实剂，由以下原料制备而成：

硫酸铝，8重量份；

玄武岩纤维，0.1重量份；

十二烷基磺酸钠，1重量份；

硅酸钠，18重量份；

水，60重量份。

本实施例所述混凝土防水密实剂的制备方法，包括如下步骤：

(1)加热条件下，向100℃水中加入硫酸铝，充分搅拌混匀；

(2)向步骤(1)所得溶液中加入玄武岩纤维，搅拌20s，降温至60℃后，加入十二烷基磺酸钠，进行搅拌25s；

(3)对步骤(2)所得体系进行pH值调节为12，之后加入硅酸钠，充分搅拌20min，即得所述混凝土防水密实剂。

实施例3

本实施例提供一种混凝土防水密实剂，由以下原料制备而成：

硫酸铝，6.5重量份；

玄武岩纤维，0.55重量份；

十二烷基磺酸钠，0.55重量份；

硅酸钠，22重量份；

水，50重量份；

以及硫酸铝质量20％的硅油。

本实施例所述混凝土防水密实剂的制备方法，包括如下步骤：

(1)90℃加热条件下，将无机铝与硅油进行充分混合，之后向90℃热水中加入硫酸铝与硅油的混合物，充分搅拌混匀；

(2)向步骤(1)所得溶液中加入玄武岩纤维，搅拌14s，降温至50℃后，加入十二烷基磺酸钠，进行搅拌20s；

(3)对步骤(2)所得体系进行pH值调节为11，之后加入硅酸钠，充分搅拌15min，即得所述混凝土防水密实剂。

实施例4

本实施例提供一种混凝土防水密实剂，由以下原料制备而成：

硫酸铝，6.5重量份；

玄武岩纤维，0.55重量份；

十二烷基磺酸钠，0.55重量份；

硅酸钠，22重量份；

水，50重量份；

以及硫酸铝质量40％的硅油。

本实施例所述混凝土防水密实剂的制备方法，包括如下步骤：

(1)100℃加热条件下，将无机铝与硅油进行充分混合，之后向100℃热水中加入硫酸铝与硅油的混合物，充分搅拌混匀；

(2)向步骤(1)所得溶液中加入玄武岩纤维，搅拌16s，降温至55℃后，加入十二烷基磺酸钠，进行搅拌18s；

(3)对步骤(2)所得体系进行pH值调节为12，之后加入硅酸钠，充分搅拌18min，即得所述混凝土防水密实剂。

实验例

采用JC474-2008《砂浆、混凝土防水剂》方法对各个实施例所得防水密实剂的各项性能进行测试。并以添加市售防水密实剂作为对照组。

表1--防水密实剂的各项性能检测结果

从表1可以看出，本发明实施例1-4制备得到的防水密实剂的防水效果较好，抗渗性和抗开裂性能优异。且从数值上看，实施例3和实施例4相比于实施例1、2性能更好，这是由于，通过向硫酸铝中加入硅油，在各原料的协同作用下，进而有利于提高混凝土的防水性能和强度。图1和图2显示添加不同防水密实剂的混凝土微观晶体结构图，可以看出，添加本发明实施例3所述防水密实剂的防水混凝土，处于完全封闭状态，从而说明由所述混凝土防水密实剂形成的晶体链在混凝土中结合牢固，相互补充，具备良好的耐久性能，而对照组添加市售防水密实剂的普通抗渗混凝土，存在半封闭孔隙连贯性通路。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种混凝土防水密实剂，其特征在于，原料组分包括：

无机铝，5-8重量份；

矿物纤维，0.1-1重量份；

表面活性剂，0.1-1重量份；

硅酸钠，18-26重量份；

水，40-60重量份。

2.根据权利要求1所述的混凝土防水密实剂，其特征在于，所述原料组分包括：

无机铝，6.5重量份；

矿物纤维，0.55重量份；

表面活性剂，0.55重量份；

硅酸钠，22重量份；

水，50重量份。

3.根据权利要求1所述的混凝土防水密实剂，其特征在于，所述无机铝为硫酸铝。

4.根据权利要求1所述的混凝土防水密实剂，其特征在于，所述矿物纤维为玄武岩纤维。

5.根据权利要求1所述的混凝土防水密实剂，其特征在于，所述表面活性剂为十二烷基磺酸钠。

6.根据权利要求1所述的混凝土防水密实剂，其特征在于，还添加无机铝质量20％-40％的硅油。

7.根据权利要求1-5任一项所述混凝土防水密实剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)加热条件下，向水中加入无机铝，充分搅拌混匀；

(2)向步骤(1)所得溶液中加入矿物纤维，搅拌一段时间，降温，加入表面活性剂，进行搅拌；

(3)对步骤(2)所得体系进行pH值调节，之后加入硅酸钠，充分搅拌均匀，即得所述混凝土防水密实剂。

8.根据权利要求6所述混凝土防水密实剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)在加热条件下，将无机铝与硅油进行充分混合，得到无机铝与硅油的混合物，之后向热水中加入无机铝与硅油的混合物，充分搅拌混匀；

(2)向步骤(1)所得混合物中加入矿物纤维，搅拌一段时间，降温，加入表面活性剂，进行搅拌；

(3)对步骤(2)所得体系进行pH值调节，之后加入硅酸钠，充分搅拌均匀，即得所述混凝土防水密实剂。

9.根据权利要求7或8所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所加热的温度为90-100℃；

步骤(2)中，加入矿物纤维后，搅拌时间为8-20s，降温至40-60℃后，加入表面活性剂后，搅拌时间为15-25s。

10.根据权利要求7或8所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，将pH调节为11-12，加入硅酸钠，搅拌时间为10-20min。

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