CN113526900A - 一种环保型混凝土防水添加剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及建筑材料技术领域，具体为一种环保型混凝土防水添加剂及其制备方法；包括以下重量份原料组成：80～100份含硅乳液、4.5～6.0份硅酮树脂、3.2～4.5份硫酸铝钾、3～6份UEA膨胀剂、1.8～2.5份三乙醇胺、5～8份硅酸钠、8～12份有机防水助剂、0.8～1.5份非离子表面活性剂、1.4～2.0份缓凝剂、1.2～1.8份渗透剂及60～85份去离子水；本发明所制备的混凝土防水添加剂不仅具有很好的防水性能，而且，其还具有一定的抗菌性能，在一定程度上减小了混凝土材料因受微生物的侵蚀，而造成的损害，有效地延长了混凝土的使用寿命；而且其原料中不含卤素元素，也比较环保。
Description
技术领域
本发明涉及建筑材料技术领域，具体为一种环保型混凝土防水添加剂及其制备方法。
背景技术
混凝土简称为“砼”，是指由胶凝材料将集料胶结成整体的工程复合材料的统称。通常讲的混凝土一词是指用水泥作胶凝材料，砂、石作集料；与水(可含外加剂和掺合料)按一定比例配合，经搅拌而得的水泥混凝土，也称普通混凝土，它广泛应用于土木工程。
混凝土是当代最主要的土木工程材料之一。它是由胶凝材料，颗粒状集料(也称为骨料)，水，以及必要时加入的外加剂和掺合料按一定比例配制，经均匀搅拌，密实成型，养护硬化而成的一种人工石材。混凝土具有原料丰富，价格低廉，生产工艺简单的特点，因而使其用量越来越大。同时混凝土还具有抗压强度高，耐久性好，强度等级范围宽等特点。这些特点使其使用范围十分广泛，不仅在各种土木工程中使用，就是造船业，机械工业，海洋的开发，地热工程等，混凝土也是重要的材料。
现有的混凝土中经常会掺入一些防水添加剂，以增强混凝土的防水性能。但是目前市售的混凝土防水添加剂虽然有一定的防水效果。但是其效果并不理想，即防水性能相对较差。在一定程度上影响了混凝土结构的质量。再者，目前市售的混凝土防水添加剂仅具有防水效果，功能也相对比较单一。
基于上述所述，本发明提供了一种环保型混凝土防水添加剂及其制备方法，以解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种环保型混凝土防水添加剂及其制备方法，本发明所制备的混凝土防水添加剂不仅具有很好的防水性能，而且，其还具有一定的抗菌性能，在一定程度上减小了混凝土材料因受微生物的侵蚀，而造成的损害，有效地延长了混凝土的使用寿命；而且其原料中不含卤素元素，也比较环保。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种环保型混凝土防水添加剂，包括以下重量份原料组成：80～100份含硅乳液、4.5～6.0份硅酮树脂、3.2～4.5份硫酸铝钾、3～6份UEA膨胀剂、1.8～2.5份三乙醇胺、5～8份硅酸钠、8～12份有机防水助剂、0.8～1.5份非离子表面活性剂、1.4～2.0份缓凝剂、1.2～1.8份渗透剂及60～85份去离子水。
更进一步地，所述含硅乳液的制备方法为：按重量份计，分别称取30～50份甲基硅油、10～20份氨基硅油、6～8份3-(三甲基甲硅烷基)丙基二甲基十八烷基氧化铵、2.0～3.2份聚山梨酯80、1.8～3.5份表面活性剂及80～120份去离子水；然后将各原料高速搅拌均匀后，再经乳化处理，即得含硅乳液成品。
更进一步地，所述有机防水助剂的制备方法包括以下步骤：
按质量比20～25：1：2～4，分别称取适量的有机溶剂、乳化剂及去离子水，并将之投入反应设备内；经超声混合均匀后，向反应设备中加入适量的盐酸溶液，将釜内的混合组分的pH调节至3.2～4.5；然后向反应设备中投入质量为有机溶剂8～15％的γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷；经超声分散5～10min后，将反应设备内的温度升至50～65℃，并在此温度下保温回流反应30～40min；待反应完毕后，减压蒸馏回收其中的有机溶剂；并将反应设备内的温度自然冷却至室温；所得即为有机防水助剂成品。
更进一步地，所述非离子表面活性剂选用聚氧乙烯山梨醇月桂酸酯、单硬脂酸甘油酯、聚山梨酸酯中的任意一种。
更进一步地，所述缓凝剂选用三聚磷酸钠、焦磷酸钠、多磷酸钠、酒石酸钠中的任意一种。
更进一步地，所述渗透剂选用烷基磺酸钠、烷基苯磺酸钠中的任意一种。
更进一步地，所述表面活性剂选用脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基糖苷、烷基酚聚氧乙烯醚中的任意一种。
更进一步地，所述有机溶剂选用甲醇、乙醇中的任意一种。
更进一步地，所述乳化剂选用蓖麻油聚氧乙烯醚、吐温-80、十二烷基磺酸钠中的任意一种。
一种环保型混凝土防水添加剂的制备方法，包括以下步骤：
S1、按上述配方量分别称取各原料，并将原料中的固体组分研磨至400～500目；所得各原料分别保存，备用；
S2、将去离子水投入混料设备中，并将水温调节至50～60℃，然后将非离子表面活性剂、硅酸钠、UEA膨胀剂及硅酮树脂投入到混料设备中，并以60～80r/min的转速对混料设备内的混合物料混合搅拌30～40min；
S3、将含硅乳液、三乙醇胺、有机防水助剂、缓凝剂及剩余原料投入混合设备中，然后以40～60r/min的转速对混料设备内的混合物料持续搅拌40～50min；待搅拌完毕后，将釜内混合物料的温度自然冷却室温，然后经桶装即得环保型混凝土防水添加剂成品。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明中以有机防水助剂、硫酸铝钾及UEA膨胀剂作为制备添加剂的原料；其中，有机防水助剂在遇水后会发生水解，水解后产生的相关基团能与混凝土中的硅酸盐之间发生化学反应而键合，从而使得硅酸盐表面被一层由有机防水助剂水解产物形成的三维网络状的疏水性膜层所覆盖，有效地提高添加剂的防水性能。再者，硫酸铝钾及UEA膨胀剂遇水后会吸水膨胀，从而对混凝土中的孔隙造成封堵，使其结构致密，有效地减小了水分渗入的几率，提高了添加剂的防水性能。
2、本发明中以硅酮树脂及渗透剂作为添加剂的原料；其中，硅酮树脂与渗透剂之间相互协同，遇水后其渗透性能得到有效地提升。其有效成分渗入后与混凝土中的硅酸盐发生反应，生成三维空间结构的晶体，晶体对混凝土结构中的毛细管空隙进行有效地填堵，提高了混凝土内部结构的密实性，从而改善了添加剂的防水性能。
3、本发明中以甲基硅油、氨基硅油及3-(三甲基甲硅烷基)丙基二甲基十八烷基氧化铵等作为制备含硅乳液的原料，其与硅酸钠之间相互协同，能有效地提高所制备的添加剂的防水性能。再者，由于3-(三甲基甲硅烷基)丙基二甲基十八烷基氧化铵的使用，还能使添加剂具有一定的抗菌性能，在一定程度上减小了混凝土材料因受微生物的侵蚀，而造成的损害。有效地延长了混凝土的使用寿命。而且其原料中不含卤素元素，也比较环保。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种环保型混凝土防水添加剂，包括以下重量份原料组成：80份含硅乳液、4.5份硅酮树脂、3.2份硫酸铝钾、3份UEA膨胀剂、1.8份三乙醇胺、5份硅酸钠、8份有机防水助剂、0.8份非离子表面活性剂、1.4份缓凝剂、1.2份渗透剂及60份去离子水。
含硅乳液的制备方法为：按重量份计，分别称取30份甲基硅油、10份氨基硅油、6份3-(三甲基甲硅烷基)丙基二甲基十八烷基氧化铵、2.0份聚山梨酯80、1.8份表面活性剂及80份去离子水；然后将各原料高速搅拌均匀后，再经乳化处理，即得含硅乳液成品。
有机防水助剂的制备方法包括以下步骤：
按质量比20：1：2，分别称取适量的有机溶剂、乳化剂及去离子水，并将之投入反应设备内；经超声混合均匀后，向反应设备中加入适量的盐酸溶液，将釜内的混合组分的pH调节至3.2；然后向反应设备中投入质量为有机溶剂8％的γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷；经超声分散5min后，将反应设备内的温度升至50℃，并在此温度下保温回流反应30min；待反应完毕后，减压蒸馏回收其中的有机溶剂；并将反应设备内的温度自然冷却至室温；所得即为有机防水助剂成品。
非离子表面活性剂选用聚氧乙烯山梨醇月桂酸酯。
缓凝剂选用三聚磷酸钠。
渗透剂选用烷基磺酸钠。
表面活性剂选用脂肪醇聚氧乙烯醚。
有机溶剂选用甲醇。
乳化剂选用蓖麻油聚氧乙烯醚。
一种环保型混凝土防水添加剂的制备方法，包括以下步骤：
S1、按上述配方量分别称取各原料，并将原料中的固体组分研磨至400目；所得各原料分别保存，备用；
S2、将去离子水投入混料设备中，并将水温调节至50℃，然后将非离子表面活性剂、硅酸钠、UEA膨胀剂及硅酮树脂投入到混料设备中，并以60r/min的转速对混料设备内的混合物料混合搅拌30min；
S3、将含硅乳液、三乙醇胺、有机防水助剂、缓凝剂及剩余原料投入混合设备中，然后以40r/min的转速对混料设备内的混合物料持续搅拌40min；待搅拌完毕后，将釜内混合物料的温度自然冷却室温，然后经桶装即得环保型混凝土防水添加剂成品。
实施例2
一种环保型混凝土防水添加剂，包括以下重量份原料组成：90份含硅乳液、5.5份硅酮树脂、4.0份硫酸铝钾、5份UEA膨胀剂、2.0份三乙醇胺、6份硅酸钠、10份有机防水助剂、1.2份非离子表面活性剂、1.7份缓凝剂、1.5份渗透剂及75份去离子水。
含硅乳液的制备方法为：按重量份计，分别称取40份甲基硅油、15份氨基硅油、7份3-(三甲基甲硅烷基)丙基二甲基十八烷基氧化铵、2.5份聚山梨酯80、3.0份表面活性剂及100份去离子水；然后将各原料高速搅拌均匀后，再经乳化处理，即得含硅乳液成品。
有机防水助剂的制备方法包括以下步骤：
按质量比23：1：3，分别称取适量的有机溶剂、乳化剂及去离子水，并将之投入反应设备内；经超声混合均匀后，向反应设备中加入适量的盐酸溶液，将釜内的混合组分的pH调节至3.8；然后向反应设备中投入质量为有机溶剂12％的γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷；经超声分散8min后，将反应设备内的温度升至60℃，并在此温度下保温回流反应35min；待反应完毕后，减压蒸馏回收其中的有机溶剂；并将反应设备内的温度自然冷却至室温；所得即为有机防水助剂成品。
非离子表面活性剂选用单硬脂酸甘油酯。
缓凝剂选用焦磷酸钠。
渗透剂选用烷基苯磺酸钠。
表面活性剂选用烷基糖苷。
有机溶剂选用乙醇。
乳化剂选用吐温-80。
一种环保型混凝土防水添加剂的制备方法，包括以下步骤：
S1、按上述配方量分别称取各原料，并将原料中的固体组分研磨至450目；所得各原料分别保存，备用；
S2、将去离子水投入混料设备中，并将水温调节至55℃，然后将非离子表面活性剂、硅酸钠、UEA膨胀剂及硅酮树脂投入到混料设备中，并以70r/min的转速对混料设备内的混合物料混合搅拌35min；
S3、将含硅乳液、三乙醇胺、有机防水助剂、缓凝剂及剩余原料投入混合设备中，然后以50r/min的转速对混料设备内的混合物料持续搅拌45min；待搅拌完毕后，将釜内混合物料的温度自然冷却室温，然后经桶装即得环保型混凝土防水添加剂成品。
实施例3
一种环保型混凝土防水添加剂，包括以下重量份原料组成：100份含硅乳液、6.0份硅酮树脂、4.5份硫酸铝钾、6份UEA膨胀剂、2.5份三乙醇胺、8份硅酸钠、12份有机防水助剂、1.5份非离子表面活性剂、2.0份缓凝剂、1.8份渗透剂及85份去离子水。
含硅乳液的制备方法为：按重量份计，分别称取50份甲基硅油、20份氨基硅油、8份3-(三甲基甲硅烷基)丙基二甲基十八烷基氧化铵、3.2份聚山梨酯80、3.5份表面活性剂及120份去离子水；然后将各原料高速搅拌均匀后，再经乳化处理，即得含硅乳液成品。
有机防水助剂的制备方法包括以下步骤：
按质量比25：1：4，分别称取适量的有机溶剂、乳化剂及去离子水，并将之投入反应设备内；经超声混合均匀后，向反应设备中加入适量的盐酸溶液，将釜内的混合组分的pH调节至4.5；然后向反应设备中投入质量为有机溶剂15％的γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷；经超声分散10min后，将反应设备内的温度升至65℃，并在此温度下保温回流反应40min；待反应完毕后，减压蒸馏回收其中的有机溶剂；并将反应设备内的温度自然冷却至室温；所得即为有机防水助剂成品。
非离子表面活性剂选用聚山梨酸酯。
缓凝剂选用多磷酸钠。
渗透剂选用烷基磺酸钠。
表面活性剂选用烷基酚聚氧乙烯醚。
有机溶剂选用甲醇。
乳化剂选用十二烷基磺酸钠。
一种环保型混凝土防水添加剂的制备方法，包括以下步骤：
S1、按上述配方量分别称取各原料，并将原料中的固体组分研磨至500目；所得各原料分别保存，备用；
S2、将去离子水投入混料设备中，并将水温调节至60℃，然后将非离子表面活性剂、硅酸钠、UEA膨胀剂及硅酮树脂投入到混料设备中，并以80r/min的转速对混料设备内的混合物料混合搅拌40min；
S3、将含硅乳液、三乙醇胺、有机防水助剂、缓凝剂及剩余原料投入混合设备中，然后以60r/min的转速对混料设备内的混合物料持续搅拌50min；待搅拌完毕后，将釜内混合物料的温度自然冷却室温，然后经桶装即得环保型混凝土防水添加剂成品。
对比例1：本实施例所制备的混凝土防水添加剂与实施例1的不同之处在于，其原料中不含有机防水助剂；
对比例2：本实施例所制备的混凝土防水添加剂与实施例1的不同之处在于，其原料中不含硅酮树脂；
对比例3：本实施例所制备的混凝土防水添加剂与实施例1的不同之处在于，其原料中以膨胀蛭石粉代替UEA膨胀剂；
对比例4：本实施例所制备的混凝土防水添加剂与实施例1的不同之处在于，其原料中以含氢硅油代替含硅乳液；
性能测试
将通过本发明中实施例1～3制备的混凝土防水添加剂记做实验例1～3；对比例1～4制备的混凝土防水添加剂记做对比例1～4；然后将各实施例和对比例提供的防水剂用于混凝土，并对混凝土的性能进行检测，所得检测数据记录于下表：
由表中的相关数据可知，本发明所制备的混凝土防水添加剂不仅具有很好的防水性能，而且，其还具有一定的抗菌性能，在一定程度上减小了混凝土材料因受微生物的侵蚀，而造成的损害，有效地延长了混凝土的使用寿命。而且其原料中不含卤素元素，也比较环保。由此表明本发明所生产的混凝土防水添加剂产品具有更广阔的市场前景，更适宜推广。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
Claims (10)
1.一种环保型混凝土防水添加剂，其特征在于，包括以下重量份原料组成：80～100份含硅乳液、4.5～6.0份硅酮树脂、3.2～4.5份硫酸铝钾、3～6份UEA膨胀剂、1.8～2.5份三乙醇胺、5～8份硅酸钠、8～12份有机防水助剂、0.8～1.5份非离子表面活性剂、1.4～2.0份缓凝剂、1.2～1.8份渗透剂及60～85份去离子水。
2.根据权利要求1所述的一种环保型混凝土防水添加剂，其特征在于，所述含硅乳液的制备方法为：按重量份计，分别称取30～50份甲基硅油、10～20份氨基硅油、6～8份3-（三甲基甲硅烷基）丙基二甲基十八烷基氧化铵、2.0～3.2份聚山梨酯80、1.8～3.5份表面活性剂及80～120份去离子水；然后将各原料高速搅拌均匀后，再经乳化处理，即得含硅乳液成品。
3.根据权利要求1所述的一种环保型混凝土防水添加剂，其特征在于，所述有机防水助剂的制备方法包括以下步骤：
按质量比20～25：1：2～4，分别称取适量的有机溶剂、乳化剂及去离子水，并将之投入反应设备内；经超声混合均匀后，向反应设备中加入适量的盐酸溶液，将釜内的混合组分的pH调节至3.2～4.5；然后向反应设备中投入质量为有机溶剂8～15%的γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷；经超声分散5～10min后，将反应设备内的温度升至50～65℃，并在此温度下保温回流反应30～40min；待反应完毕后，减压蒸馏回收其中的有机溶剂；并将反应设备内的温度自然冷却至室温；所得即为有机防水助剂成品。
4.根据权利要求1所述的一种环保型混凝土防水添加剂，其特征在于：所述非离子表面活性剂选用聚氧乙烯山梨醇月桂酸酯、单硬脂酸甘油酯、聚山梨酸酯中的任意一种。
5.根据权利要求1所述的一种环保型混凝土防水添加剂，其特征在于：所述缓凝剂选用三聚磷酸钠、焦磷酸钠、多磷酸钠、酒石酸钠中的任意一种。
6.根据权利要求1所述的一种环保型混凝土防水添加剂，其特征在于：所述渗透剂选用烷基磺酸钠、烷基苯磺酸钠中的任意一种。
7.根据权利要求2所述的一种环保型混凝土防水添加剂，其特征在于：所述表面活性剂选用脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基糖苷、烷基酚聚氧乙烯醚中的任意一种。
8.根据权利要求3所述的一种环保型混凝土防水添加剂，其特征在于：所述有机溶剂选用甲醇、乙醇中的任意一种。
9.根据权利要求3所述的一种环保型混凝土防水添加剂，其特征在于：所述乳化剂选用蓖麻油聚氧乙烯醚、吐温-80、十二烷基磺酸钠中的任意一种。
10.根据权利要求1～9中任一项所述的一种环保型混凝土防水添加剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、按上述配方量分别称取各原料，并将原料中的固体组分研磨至400～500目；所得各原料分别保存，备用；
S2、将去离子水投入混料设备中，并将水温调节至50～60℃，然后将非离子表面活性剂、硅酸钠、UEA膨胀剂及硅酮树脂投入到混料设备中，并以60～80r/min的转速对混料设备内的混合物料混合搅拌30～40min；
S3、将含硅乳液、三乙醇胺、有机防水助剂、缓凝剂及剩余原料投入混合设备中，然后以40～60r/min的转速对混料设备内的混合物料持续搅拌40～50min；待搅拌完毕后，将釜内混合物料的温度自然冷却室温，然后经桶装即得环保型混凝土防水添加剂成品。
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| 黄月文等: "有机硅建筑材料", 《广州化学》 * |
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