CN112794684A - 一种水泥基渗透结晶防水材料 - Google Patents
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Abstract
本发明的水泥基渗透结晶防水材料中的活性化学物质由于具有较强的渗透性，能以水为载体深入渗透扩散到水泥混凝土的内部孔隙中，与混凝土中的钙离子发生化学反应，生成不溶于水的硅钙水化物(枝蔓状结晶体),结晶体充满毛细管孔隙并与混凝土结整体,堵塞混凝土内部的毛细孔道,从而使混凝土致密，防止水渗漏，实现防水抗渗功能。本发明的防水材料具有多次抗渗和自我修复的特点和性能,并且具有极强的抗压抗弯折能力。本发明的防水材料所制备的防水层能够与混凝土表面形成完整的体系，界面结合力强，不会分离，可实现永久防水。
Description
技术领域
本发明涉及建筑材料技术领域，尤其涉及一种水泥基渗透结晶型防水材料。
背景技术
目前，潮湿环境中的建筑表面因为防水材料选用不当的问题，经常会造成建筑表面渗水，致使建筑内部钢筋锈蚀，混凝土铺装层剥落、等问题，严重影响了建筑的耐久性以及建筑正常的使用寿命。
在传统的建筑工程中，一般多采用在普通混凝土表层的迎水面或者背水面铺设防水卷材来隔离水源，但是这种施工工艺需要特别处理防水层的接缝，例如使用台阶式增强的施工缝接缝方法，过程比较复杂。为了加强建筑表面的防水效果，近年来采用水泥基渗透结晶型防水剂对混凝土表面进行喷涂越来越受欢迎。
水泥基渗透结晶型防水材料主要由具有活性功能基团的化学复合物，硅酸盐水泥、精致石英砂制成。具有活性功能基团的化学复合物在混凝土的微孔、微缝或者毛细管中传输、充盈，催化混凝土内的微粒和未完全水化的成分再次发生水化作用，而形成不溶性的枝蔓状结晶并与混凝土结合成为整体，阻止来自各方向的水以及有害物质。同时，混凝土结构即使局部受损渗漏(裂缝小于0.3mm)，在活性官能基团的作用下，裂缝会自行修补愈合，并具有多次抗渗能力，从而在本质上改变了普通混凝土结构体积不稳定而再次带来的裂渗，提高防水效果。但是目前市售的水泥基渗透防水剂的抗压抗折性能仍较差，可能达不到很好的抗渗性。
发明内容
因此，基于以上背景，本发明提供一种水泥基渗透结晶型防水材料，其具有良好的流动性与渗透性，材料中渗透扩散至混凝土中的活性物质与混凝土中的钙离子发生化学反应,生成不溶于水的结晶),结晶体充满毛细管孔隙并与混凝土结合成为整体,堵塞混凝土内部的毛细孔道,从而使混凝土致密,达到永久防水、防渗、增加强度等多方面的效果，且具有良好的抗折弯性，力学性能优良。
本发明的技术方案为：
一种水泥基渗透结晶防水材料，其由以下原料组成：
硅酸盐水泥、石英砂、粉煤灰、硅灰、乳胶粉、石膏粉、聚丙烯纤维、羟丙基甲基纤维素、氧化镁、硅溶胶、高吸水树脂、减水剂、六偏磷酸钠、乙二胺四乙酸二钠、硅酸钠、催化剂。
进一步地，所述减水剂为聚羧基减水剂。
进一步地，其由以下重量份的原料组成：硅酸盐水泥50-80份、石英砂20-60份、粉煤灰10-30份、硅灰5-20份、乳胶粉5-15份、石膏粉5-10份、聚丙烯纤维5-15份、羟丙基甲基纤维素1-8份氧化镁5-10份、硅溶胶2-5份、高吸水树脂2-5份、减水剂2-5份、六偏磷酸钠1-5份、乙二胺四乙酸二钠1-5份、硅酸钠2-10份、催化剂1-5份。
进一步地，所述粉煤灰的粒径为200-500目。
进一步地，所述乳胶粉为水溶性乳胶粉。
进一步地，所述乳胶粉为VAE胶粉。
进一步地，所述石英砂包括粗石英砂和细石英砂，所述粗石英砂的粒径为2-5mm，所述细石英砂的粒径为0.1-2mm。
其中，石英砂作为骨架颗粒，粗石英砂相互搭接形成网络骨架，细石英砂填充在粗石英砂中，用于进一步地增强骨架体系的强度。且由于粉煤灰表面呈多孔的蜂窝状结构，孔隙率较高，比表面积较大，具有良好的吸附性能，粉煤灰填充在粗石英砂和细石英砂之间，遇到水后，容易形成凝胶。硅酸盐水泥与石英砂相互混合，进一步增加骨骼的强度。而硅酸盐水泥则是防水材料的基体，用于提高与待修补混凝土基体的粘接性，该防水材料中的硅酸钠、硅灰、硅溶胶、六偏磷酸钠、乙二胺四乙酸二钠等为活性物质，其中硅酸钠与硅溶胶能够与混凝土内部的钙离子发生化学反应，直接生成不溶性结晶物；而六偏磷酸钠、乙二胺四乙酸二钠为钙离子络合剂，其遇到钙离子后与其发生化学反应生成可溶性的不稳定的络合物，而在遇到浆体或基体中的硫酸根离子浓度高的区域，则会生成不溶性的结晶沉淀填充裂缝。
其中乳胶粉在溶于水后，渗透至混凝土内部，当水分蒸发后，则可重新形成弹性体，最终发展成膜，使得修补材料与基体连接在一起，形成一个整体，可有效的缓解内应力，提高混凝土的抗压强度、拉伸粘结强度等，聚丙烯纤维可以起到物理性加筋作用，进一步缓解内应力，可达到抗裂补强的作用，可有效的提高防水材料的韧性，提高修补材料的抗裂变形和耐磨能力。
聚羧酸盐减水剂表面含有羧基、磺酸基、聚氧化乙烯基、酯基等官能团，官能团排布分子表面呈梳形状态，其容易锚固于水泥表面，与水泥结合紧密，提高浆体的流动性和耐久性，更有利于活性物质分布更为均匀。
羟丙基甲基纤维素在冷水中可溶胀成澄清或微浊的胶体溶液，可起到增稠，增加粘结能力。
采用上述技术方案，具有的有益效果如下：
本发明的防水材料中的活性化学物质由于具有较强的渗透性，能以水为载体深入渗透扩散到水泥混凝土的内部孔隙中，与混凝土中的钙离子发生化学反应，生成不溶于水的硅钙水化物(枝蔓状结晶体),结晶体充满毛细管孔隙并与混凝土结整体,堵塞混凝土内部的毛细孔道,从而使混凝土致密，防止水渗漏，实现防水抗渗功能。且本发明的防水材料中，具有催化特性，当混凝土中产生新的微细裂缝时，在潮湿条件下或有水渗入时，活性化学物质将会再度激活，催化发生新的水化反应，在缝隙中生成新的结晶体，填塞堵住微细裂缝，具有优良的自修复功能。因此,混凝土结构即使局部受损发生渗漏,在遇到水后也会产生结晶作用自行修补愈合(0.4mm的裂缝)。本发明的防水材料具有多次抗渗和自我修复的特点和性能,并且具有极强的抗压抗弯折能力。本发明的防水材料所制备的防水层能够与混凝土表面形成完整的体系，界面结合力强，不会分离，可实现永久防水。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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为未经过本发明防水材料处理的混凝土的电镜照片；
图2为经过本发明防水材料涂刷处理的混凝土的电镜照片；
图3(a)(b)(c)为本发明实施例中防水材料的自修复过程，其中(a)为涂刷1天的裂缝照片；(b)为涂刷4天的裂缝照片；(c)为涂刷9天的裂缝照片。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。下述实施例中所用未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
实施例1：本发明的防水材料的性能见表一。
表一：防水材料的性能
| 序号 | 材料性能 | 说明 |
| 1 | 长期承受强水压 | 试验证明最大承受水压达12.3Mpa。 |
| 2 | 渗透深度 | 化学反应的渗透深度达30cm。 |
| 3 | 使用寿命 | 使用寿命与混凝土同步。 |
| 4 | 自我修复能力 | 裂缝宽度≤0.4mm时，可自愈。 |
| 5 | 通气性好 | 能阻水但不挡气，不影响混凝土的呼吸。 |
| 6 | 耐高温、耐氧化、耐碳化 | 在-32℃～-130℃下，能正常工作。 |
| 7 | 耐腐蚀、耐冻融 | 使用时，在PH在3～11下，不损坏；抗冻融300次。 |
| 8 | 无公害、无毒 | 符合卫生、健康、环保部门的要求。 |
| 9 | 接受别的物质 | 和成防水表面仍可用油漆、环氧树脂、水泥砂浆等材料涂刷。 |
| 10 | 成本低、施工方法简单 | 不需底层涂料或表面找平；不需要修整、防护。 |
从表一可以看出本发明的防水材料具有优异的防渗透、自修复能力，且抗压强度高，使用寿命长，性能优良。
实施例2：本发明可作为防水修补涂料进行使用，本实施例采用本发明的防水材料对污水池的裂缝进行涂抹修补。
其中本发明的防水材料本发明的防水材料中的活性化学物质由于具有较强的渗透性，能以水为载体深入渗透扩散到水泥混凝土的内部孔隙中，与混凝土中的钙离子发生化学反应，生成不溶于水的硅钙水化物(枝蔓状结晶体),结晶体充满毛细管孔隙并与混凝土结整体,堵塞混凝土内部的毛细孔道,从而使混凝土致密，防止水渗透，具有良好的防渗透和自修复功能。
图1为未经过本发明的处理的混凝土，对混凝土表层50mm以下进行取样进行电镜观察，从照片中可以看出混凝土中分布着氢氧化钙立方体、菱形六面体的胶凝体和微粒。图2为将本发明的防水材料涂抹在混凝土上后的26天后，对混凝土表层下50mm进行取样，进行电镜观察，从照片中可以看出混凝土的毛细管中已经生成了致密的、充分发展的结晶体结构。
本实施例中采用本发明的防水材料对污水池的裂缝进行涂抹修补，其中污水池的裂缝为0.4mm左右，从图3的(a)(b)(c)的修补历程来看，涂抹本发明的防水材料中，裂缝能够进行逐渐自我修复，从涂抹至9天后，裂缝即可完全封闭与干燥，从中可以看出本发明具有优异的自修复能力。
本发明的防水材料对结构产生的0.4mm以下宽度的裂缝，遇水后具有优异自愈修复能力。如果结构多次产生裂缝，遇水后仍可以二次、三次至N次产生结晶，使裂缝自愈。
实施例3：本发明可作为修补材料对混凝土的裂缝进行处理
本发明的防水材料对于不同的裂缝采用不同的施工方式。
(1)对小于0.4mm宽的混凝土裂缝的处理
对于小于0.4mm的裂缝，当裂缝有水流时，先进行堵漏，然后将裂缝表面清洗干净,直接涂刷两层本发明的防水材料即可，其中防水材料与水按照体积比按5：2配成涂料。待涂层呈半干状态后连续养护72h，在热天或干燥天气要多喷几次水，加强养护，防止涂层过早干燥。施工后48h内应避免暴晒、雨淋、霜冻、污水及4℃以下的低温，露天施工用湿草袋覆盖较好。
(2)对大于0.4mm宽的混凝土裂缝的处理
需先把裂缝或连接处剔槽，槽宽25mm、深35-70mm，呈燕尾型(有水流时挖深些，无水流时浅些)。然后清除松散物质，用水浸渍基面，将防水材料与水按照体积比按5：2调制成浆料，然后在槽内和槽口两边宽150mm处涂一层，约10min将防水材料与水按照体积比为6:1的调制成的半干状料团，将其填充槽一半，再用堵漏剂填充剩下的半槽空间。待堵漏剂凝固后，用水洒湿填缝的表面，随后在所修复的区域上涂一层涂料，养护同(1)所述。
当裂缝有松动的散块或蜂窝麻面时，须先进行清理和填平。嵌填的材料用本发明的防水材料与水按照体积比按6：1调配而成，并且需砸实。
本发明防水材料可用于混凝土结构的裂缝处理，具有长期防渗漏、裂缝能自我修复、防止钢筋腐蚀、增强混凝土强度、施工方便、无公害等优越性，其在混凝土建筑物工程和其他领域有广阔的应用前景。
以上对本发明及其实施方式进行了描述，这种描述没有限制性，上述实施例中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。总而言之如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种水泥基渗透结晶防水材料，其特征在于，其由以下原料组成：
硅酸盐水泥、石英砂、粉煤灰、硅灰、乳胶粉、石膏粉、聚丙烯纤维、羟丙基甲基纤维素、氧化镁、硅溶胶、高吸水树脂、减水剂、六偏磷酸钠、乙二胺四乙酸二钠、硅酸钠、催化剂。
2.根据权利要求1所述的一种水泥基渗透结晶防水材料，其特征在于，所述减水剂为聚羧基减水剂。
3.根据权利要求1所述的一种水泥基渗透结晶防水材料，其特征在于，其由以下重量份的原料组成：硅酸盐水泥50-80份、石英砂20-60份、粉煤灰10-30份、硅灰5-20份、乳胶粉5-15份、石膏粉5-10份、聚丙烯纤维5-15份、羟丙基甲基纤维素1-8份、氧化镁5-10份、硅溶胶2-5份、高吸水树脂2-5份、减水剂2-5份、六偏磷酸钠1-5份、乙二胺四乙酸二钠1-5份、硅酸钠2-10份、催化剂1-5份。
4.根据权利要求1-3任一项所述的一种水泥基渗透结晶防水材料，其特征在于，所述粉煤灰的粒径为200-500目。
5.根据权利要求1-3任一项所述的一种水泥基渗透结晶防水材料，其特征在于，所述乳胶粉为水溶性乳胶粉。
6.根据权利要求5所述的一种水泥基渗透结晶防水材料，其特征在于，所述乳胶粉为VAE胶粉。
7.根据权利要求1所述的一种水泥基渗透结晶防水材料，其特征在于，所述石英砂包括粗石英砂和细石英砂，所述粗石英砂的粒径为2-5mm，所述细石英砂的粒径为0.1-2mm。
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