CN112608063A

CN112608063A - 一种抗渗抗裂混凝土防水剂及其制备方法

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Publication number: CN112608063A
Application number: CN202110074770.0A
Authority: CN
Inventors: 孙瑞华; 孟晓朋; 邓爱勤
Original assignee: Henan Jiliang Building Materials Co ltd
Current assignee: Henan Jiliang Building Materials Co ltd
Priority date: 2021-01-20
Filing date: 2021-01-20
Publication date: 2021-04-06

Abstract

本发明公开一种抗渗抗裂混凝土防水剂，属于建筑材料技术领域，主要由以下重量百分比的组分制成：聚乙二醇8‑10％、硫酸铝20‑25％、磷酸二氢铝6.5‑8.0％、三乙醇胺0.7‑0.9％、早强剂4.1‑5.0％、缓凝剂0.9‑1.6％，余量为水。在混凝土中加入本发明的防水剂，使得混凝土产生微膨胀，在限制膨胀率标准值（2.5×10^‑4）内，补偿混凝土的收缩，减少混凝土的干湿缩裂缝；降低混凝土水化热，使混凝土水化产物更致密，减少混凝土温差裂缝；切断混凝土内部毛细管道，提高混凝土抗渗性；增加混凝土密实性，增加混凝土强度，提高混凝土抗渗性。

Description

一种抗渗抗裂混凝土防水剂及其制备方法

技术领域

本发明属于建筑材料技术领域。

背景技术

混凝土是主要的建筑材料，混凝土的强度和耐久性等性能直接影响建筑物质量，而建筑物质量与住户的安全和满意程度息息相关。混凝土作为非均质的脆性材料，经常会出现收缩开裂现象，尤其是在钢筋混凝土施工过程中，混凝土在凝结硬化后出现收缩，由于受钢筋约束作用产生开裂现象，严重影响混凝土的耐久性，为了解决这种现象，人们先后采用了调整混凝土的配合比、添加防缩剂、膨胀剂、纤维等来提高混凝土的抗裂性能。抗裂防水剂用于水泥混凝土中，起到收缩补偿作用，防止混凝土开裂。

a. 氯化铁类防水剂，掺量为胶凝材量总量的4.0～6.0％，上世纪六十年代的技术，以增加混凝土密实性为基础，提高混凝土抗渗性，但混凝土干缩大，抗渗不抗裂，氯离子的大量引入，对钢筋严重锈蚀，减少混凝土使用寿命。

但现有防水剂主要包括以下几类：a. 氯化铁类防水剂，其掺量为胶凝材量总量的4.0-6.0％，以增加混凝土密实性为基础，提高混凝土抗渗性，其缺陷在于，混凝土干缩大，抗渗不抗裂，氯离子的大量引入，对钢筋严重锈蚀，减少混凝土使用寿命。

b.引气剂类防水剂，以封闭混凝土毛细管道为基础，提高混凝土抗渗性，但对混凝土抗裂性没有帮助，混凝土含气量增加，大幅度降低了混凝土的强度，施工控制不好，易产生质量事故。

c.UEA类混凝土膨胀剂，以水化产生钙矾石为膨胀源，补偿混凝土收缩为基础，提高混凝土抗裂性，需14天的养护，对混凝土抗渗性帮助不大，对混凝土的强度产生降低作用。且其掺量大，一般占胶材总量的10-12%，干粉添加，使用不便，混凝土成本大幅增加，经济性差。

发明内容

本发明目的在于提供一种抗渗抗裂混凝土防水剂，同时提供其相应的制备方法是本发明的另一发明目的。

基于上述目的，本发明采取以下技术方案：

一种抗渗抗裂混凝土防水剂，主要由以下重量百分比的组分制成：聚乙二醇8-10％、硫酸铝20-25％、磷酸二氢铝6.5-8.0％、三乙醇胺0.7-0.9％、早强剂4.1-5.0％、缓凝剂0.9-1.6％，余量为水。

所述早强剂为硅酸钠、亚硝酸钠中的一种或两种的混合物；缓凝剂为葡萄糖酸钠、柠檬酸中的一种或两种的混合物；水为去离子水。

所述早强剂为硅酸钠和亚硝酸钠的混合物，硅酸钠和亚硝酸钠在防水剂中的重量百分比分别为2.5-3％、1.6-2.0％；缓凝剂为葡萄糖酸钠、柠檬酸的混合物，葡萄糖酸钠、柠檬酸在防水剂中的重量百分比分别为0.5-1.0％、0.4-0.6％。

还包括α烯基磺酸钠，α烯基磺酸钠为活性物含量为40％的液体，α烯基磺酸钠的添加量为每吨防水剂中添加0.4-0.6千克α烯基磺酸钠；三乙醇胺为质量分数为95％的液体。

一种抗渗抗裂混凝土防水剂，主要由以下重量百分比的组分制成：聚乙二醇10％、硫酸铝22％、磷酸二氢铝6.5％、三乙醇胺0.8％、早强剂4.5％、缓凝剂1％，余量为去离子水。

α烯基磺酸钠的添加量为每吨防水剂中添加0.5千克α烯基磺酸钠。

制备抗渗抗裂混凝土防水剂的方法，于18-40℃、搅拌条件下，先将聚乙二醇溶解于水中，再依次加入硫酸铝、磷酸二氢铝、早强剂、缓凝剂和三乙醇胺，溶解后再添加α烯基磺酸钠即可。

聚乙二醇在混凝土中起到减少干缩和湿缩的作用。

硫酸铝与水泥中氢氧化铝反应，产生铝相水化硫铝酸钙，提供膨胀源，反应式如下：

Al₂(SO₄)₃•18H₂O+6Ca(OH)₂+7H₂O－3CaO•Al₂O₃•3CaSO₄•31H₂O

磷酸二氢铝是混凝土增强组份，同时起到减少干缩的作用。

硅酸钠是混凝土早强剂和速凝剂，硅酸钠在混凝土后期可与水化硫铝酸钙再次反应，在混凝土内部间隙中形成二次生长钙矾石，提高混凝土抗渗性。

亚硝酸钠是混凝土早强剂和防冻剂，对钢筋有钝化作用，防止钢筋锈蚀，同时调节混凝土内部间隙中形成二次生长钙矾石。

葡萄糖酸钠是混凝土缓凝剂，降低混凝土水化热和延缓水化热峰值；同时对水泥颗粒物料起到均匀分散的作用，使混凝土水化反应更加充分。

柠檬酸是混凝土缓凝剂，降低水化热和延缓水化热峰值；同时柠檬酸也是离子螯合剂，保持防水剂液体稳定性。

三乙醇胺是作为催化剂使用，促进硫酸铝与水泥中氢氧化钙反应。

α烯基磺酸钠是混凝土引气剂，提高混凝土抗渗性和耐久性；同时提高混凝土工作性能。

本发明制得的防水剂为无色或淡茶色透明液体，密度1.06-1.30g/cm³，混凝土中掺量为胶凝材量总量的3.0～5.0％，可单独添加使用或与减水剂复配使用，用计量泵方式添加。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1）在混凝土中加入本发明的防水剂，使得混凝土产生微膨胀，在限制膨胀率标准值（2.5×10^-4）内，补偿混凝土的收缩，减少混凝土的干湿缩裂缝；降低混凝土水化热，使混凝土水化产物更致密，减少混凝土温差裂缝；切断混凝土内部毛细管道，提高混凝土抗渗性；增加混凝土密实性和混凝土强度，提高混凝土抗渗性；本发明防水剂中的成分在混凝土内部间隙中形成钙矾石生长，即使混凝土加压透水，养护一周后，可产生二次透水压力，且对钢筋产生钝化作用，阻止钢筋锈蚀；

2）本发明的防水剂生产成本较低，对施工环境要求不高，性质稳定，掺量易控制，提高混凝土抗渗抗裂性能的基础上，不影响混凝土的其他性能，如强度等性能指标。

具体实施方式

实施例1

一种抗渗抗裂混凝土防水剂，主要由以下重量百分比的组分制成：聚乙二醇10％、硫酸铝22％、磷酸二氢铝6.5％、三乙醇胺（质量分数95％）0.8％、硅酸钠2.5％、亚硝酸钠2.0％、葡萄糖酸钠0.5％、柠檬酸0.5％，余量为去离子水。

还包括α烯基磺酸钠，其添加量为每吨上述制成的防水剂中添加0.5千克α烯基磺酸钠。

实施例2

一种抗渗抗裂混凝土防水剂，主要由以下重量百分比的组分制成：聚乙二醇8％、硫酸铝20％、磷酸二氢铝8％、三乙醇胺（质量分数95％）0.9％、硅酸钠3％、亚硝酸钠1.6％、葡萄糖酸钠0.8％、柠檬酸0.6％，余量为去离子水。

实施例3

一种抗渗抗裂混凝土防水剂，主要由以下重量百分比的组分制成：聚乙二醇9％、硫酸铝25％、磷酸二氢铝7.5％、三乙醇胺（质量分数95％）0.75％、硅酸钠2.8％、亚硝酸钠1.7％、葡萄糖酸钠0.9％、柠檬酸0.4％，余量为去离子水。

还包括α烯基磺酸钠，其添加量为每吨上述制成的防水剂中添加0.4千克α烯基磺酸钠。

实施例4

一种抗渗抗裂混凝土防水剂，主要由以下重量百分比的组分制成：聚乙二醇8.5％、硫酸铝24％、磷酸二氢铝7.0％、三乙醇胺（质量分数95％）0.8％、硅酸钠2.6％、亚硝酸钠1.8％、葡萄糖酸钠1.0％、柠檬酸0.6％，余量为去离子水。

还包括α烯基磺酸钠，其添加量为每吨上述制成的防水剂中添加0.6千克α烯基磺酸钠。

制备实施例1-4抗渗抗裂混凝土防水剂的方法，将去离子水加入装有搅拌叶轮的塑料罐内，于18-40℃，先将聚乙二醇溶解于去离子水中，再依次加入硫酸铝、磷酸二氢铝、硅酸钠、亚硝酸钠、葡萄糖酸钠、柠檬酸和三乙醇胺，待全部物料溶解后停止搅拌，缓慢添加α烯基磺酸钠即可。

实施例5

试验数据

5.1 本发明实施例1-4的防水剂的性能测试，结果见表1。

依据标准GB8076-2008《混凝土外加剂》、GB23439-2009《混凝土膨胀剂》、JC474-2008《砂浆、混凝土防水剂》。

由表1可得知，本发明制得的防水剂的性能指标数据均高于检测标准。

试验原材料

1）水泥：采用陕西礼泉海螺水泥有限责任公司生产的P·O42.5水泥，其物理性能和化学成分见表2。

2）粉煤灰：采用南阳市鸭河电厂生产的I级粉煤灰，细度（45μm筛余）8.3%，主要物理性能和化学成分见表3。

3）石：采用驻马山石料厂的碎石，5～31.5mm连续级配，表观密度2.75g/cm³, 含泥量0.8%。

4）砂：采用南阳市淅川县砂石公司的机制砂，细度模数2.9（中粗砂），表观密度2.65g/cm³，含泥量1.6%，泥块含量0。

5）减水剂：采用析川润祥建材有限公司生产的聚羧酸高性能减水剂，掺量2.2%时，减水率25.6%，含气量2.4%，泌水率比45%。

6）本发明实施例1的防水剂与聚羧酸高性能减水剂复合使用，掺量占胶凝材料的4.0%。

7）水：饮用自来水。

检验方法：

混凝土工作性能、力学性能测定方法分别参照《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》（GB/T 50080-2002）和《普通混凝土力学性能试验方法标准》（GB/T 50081-2002）进行。配合比调整方法参照《普通混凝土配合比设计规程》（JGJ 55-2000）进行。

试验采用卧轴式强制搅拌机械搅拌。按确定的混凝土配合比称量水泥、粉煤灰、砂、石(具体配比见下表4)，倒入搅拌机中干搅15s，然后倒入称量好的水、聚羧酸高性能减水剂或聚羧酸高性能减水剂和防水剂（防水剂掺量在3.0-5.0％），搅拌2min。为保证试验误差小，每次试配量采用25L或大于25L。搅拌时间需根据混凝土的试配量来调整，试配量大（＞40L）应延长搅拌时间（上述搅拌时间为试配量不大于40L）。出机后，人工搅拌1min。检验得出的性能数据和抗压强度见下表5和6。

其中：混凝土和易性是指混凝土流动性(混凝土像水一样由高向低流动)、粘聚性(混凝土中的砂、石、水泥、水等包裹均匀、不分层，富有粘结性)及保水性(混凝土中的水均匀包裹在混凝土中，高温高风环境中不易失水，输送泵压下不易先走水)，一般采用一定时间段内表观目测或者通过施工效果去判断。

由表5-6可知，混凝土的和易性有所提高，混凝土流动性、粘聚性及保水性表现良好，输送泵压小，更利于泵送施工；混凝土坍落度损失小，利于长时间、长距离运输；试验组混凝土前期和后期强度均比对照组的有所提高，本发明的防水剂有增强效果。

与市场上现有的防水剂相比，本发明防水剂将减缩剂的成份加入防水剂中，减少了混凝土的收缩，提高了混凝土的抗裂性；防水剂中的活性组分在混凝土受损后具有自行修复功能，可在混凝土内部间隙中形成连续的、永久性的钙矾石生长，即使混凝土加压透水，养护一周后，再次检测，也可产生二次透水压力，证明了混凝土恢复了抗渗性；降低了混凝土水化热，增加混凝土密实性和混凝土强度，提高混凝土抗渗性；对钢筋产生钝化作用，阻止钢筋锈蚀，提高了混凝土使用寿命。本防水剂掺量少，综合功能性强，添加使用更方便，使用成本较为低廉。

Claims

1.一种抗渗抗裂混凝土防水剂，其特征在于，主要由以下重量百分比的组分制成：聚乙二醇8-10％、硫酸铝20-25％、磷酸二氢铝6.5-8.0％、三乙醇胺0.7-0.9％、早强剂4.1-5.0％、缓凝剂0.9-1.6％，余量为水。

2.如权利要求1所述的抗渗抗裂混凝土防水剂，其特征在于，所述早强剂为硅酸钠、亚硝酸钠中的一种或两种的混合物；缓凝剂为葡萄糖酸钠、柠檬酸中的一种或两种的混合物；水为去离子水。

3.如权利要求2所述的抗渗抗裂混凝土防水剂，其特征在于，所述早强剂为硅酸钠和亚硝酸钠的混合物，硅酸钠和亚硝酸钠在防水剂中的重量百分比分别为2.5-3％、1.6-2.0％；缓凝剂为葡萄糖酸钠、柠檬酸的混合物，葡萄糖酸钠、柠檬酸在防水剂中的重量百分比分别为0.5-1.0％、0.4-0.6％。

4.如权利要求3所述的抗渗抗裂混凝土防水剂，其特征在于，还包括α烯基磺酸钠，α烯基磺酸钠为活性物含量为40％的液体，α烯基磺酸钠的添加量为每吨防水剂中添加0.4-0.6千克α烯基磺酸钠；三乙醇胺为质量分数为95％的液体。

5.如权利要求4所述的抗渗抗裂混凝土防水剂，其特征在于，主要由以下重量百分比的组分制成：聚乙二醇10％、硫酸铝22％、磷酸二氢铝6.5％、三乙醇胺0.8％、早强剂4.5％、缓凝剂1％，余量为去离子水。

6.如权利要求5所述的抗渗抗裂混凝土防水剂，其特征在于，α烯基磺酸钠的添加量为每吨防水剂中添加0.5千克α烯基磺酸钠。

7.制备如权利要求6所述的抗渗抗裂混凝土防水剂的方法，其特征在于，于18-40℃、搅拌条件下，先将聚乙二醇溶解于水中，再依次加入硫酸铝、磷酸二氢铝、早强剂、缓凝剂和三乙醇胺，溶解后再添加α烯基磺酸钠即可。