CN114656211A - 一种新型水泥基渗透结晶型自修复防水材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种新型水泥基渗透结晶型自修复防水材料，由以下重量比例组分组成：55～75份的硅酸盐水泥、25～45份的英砂、4～8份的活性组分A、4～8份的活性组分B、2～5份的钙离子补充剂、0.2～0.3份的减水剂、0.2份的保水剂和28～32份的水。其中，活性组分A为碱金属盐类；所述活性组分B为硅酸或偏硅酸金属盐。通过上述方案，本发明具有凝结效率高、成本低廉等优点，在水泥基渗透结晶型防水材料技术领域具有很高的实用价值和推广价值。
Description
技术领域
本发明涉及水泥基渗透结晶型防水材料技术领域，尤其是一种新型水泥基渗透结晶型自修复防水材料及其制备方法。
背景技术
水泥基渗透结晶型防水材料(CCCW)通常以硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥、石英砂等为主要成分，掺入活性化学物质制成。由于CCCW抗渗性能和自修复性能良好，并且可以防止钢筋锈蚀，对人体无害，所以从上个世纪产品问世到现在，水泥基渗透结晶防水材料先后在欧洲和美国、日本、新加坡等地得到推广应用。在上世纪八十年代被我国引进后，已先后应用于地铁、桥面、水利工程、污水处理厂等工程项目中，取得了显著的防水效果。
目前，国内的渗透结晶型防水材料一般都是以国外进口的母料为基础进行复配，由于进口母料导致生产成本增加，不利于渗透结晶型防水材料在国内的应用与发展，打破国外对于母料的垄断显得尤为必要。而一些国内的渗透结晶型防水材料配方，虽然产品表现出了防水、抗渗性能，但是有些仅表现出一次抗渗能力，不具有自修复能力或自修复能力较差，二次抗渗压力检测也不一定达标。
在专利公开号为“CN1472258”、名称为“建筑用水泥基渗透结晶型防水材料及其制备方法”的中国发明专利中，该材料具有渗透性，生成的晶体能深入封堵结构内部的孔隙，改善内部结构，防水具有永久性；微细裂缝能自修复；背水面防水与修补效果更佳，然而该发明使用了硅氧烷乳液，并且需要把浆料烘干磨成粉，这就导致了一方面该产品的制备方法更加复杂，不能简易施工，这会导致在现场施工中出现由于工人的操作水平导致的产品质量参差不齐；另一方面，该产品的生产成本相对还是偏高，不利于大规模的工程投入建设。伴随着防水工程量的不断增加以及人们环保意识的提高，添加聚合物乳液的渗透结晶型防水材料显得不合时宜，急需一款新型的无机渗透结晶型防水材料。
再如专利公开号为“CN106946518A”、名称为“一种速凝水泥基渗透结晶型自修复防水材料及其制备方法”的中国发明专利，其公开了“所述速凝水泥基渗透结晶型自修复防水材料是由下述重量份的组分组成：硅酸盐水泥55～75份，石英砂25～45份，缓冲剂3～10份，活性组分A4～12份，活性组分B4～15份，膨胀剂2～6份，钙离子补充剂1～12份，减水剂1～4份。该技术中钙离子补充剂含量高，不利于耐久性保存；另外，活性组分A为乙二胺四乙酸、乙二胺四乙酸四钠和草酸钠的一种或多种，其为是化学添加剂，且为人工合成物，非自然产物，对环境有害(即乙二胺四乙酸四钠对水体、土壤和大气可造成污染)，且价格高。不仅如此，该材料的初凝时间短，无法保证水泥基材料可靠进入裂缝内部，进而影响后期的抗压能力。
此外，国内一些产品把氯化钙作为渗透结晶型防水材料的促凝剂与钙离子补充剂，虽然氯化钙会对产品的早强和防冻有一定的提高作用，但是氯离子会促进混凝土的冻融和钢筋的锈蚀，长远来看会影响混凝土的耐久性和建筑物的寿命，所以必须控制产品的氯离子含量。而在实际应用过程中，往往会在防水层上继续施工，双组份的渗透结晶型防水材料制备麻烦，而且大多数产品没有考虑到凝结时间的影响。
因此，急需要提出一种凝结效率高、成本低廉的水泥基渗透结晶型自修复防水材料。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的在于提供一种新型水泥基渗透结晶型自修复防水材料及其制备方法，本发明采用的技术方案如下：
一种新型水泥基渗透结晶型自修复防水材料，其由以下重量比例组分组成：
硅酸盐水泥：55～75份；
英砂：25～45份；
活性组分A：4～8份；
活性组分B：4～8份；
钙离子补充剂：2～5份；
减水剂：0.2～0.3份；
保水剂：0.2份；
水：28～32份；
所述活性组分A为碱金属盐类；所述活性组分B为硅酸或偏硅酸金属盐。
进一步地，所述水泥基渗透结晶型自修复防水材料，其由以下重量比例组分组成：
硅酸盐水泥：62份；
石英砂：31份；
活性组分A：4份；
活性组分B：5份；
钙离子补充剂：2.5份；
减水剂：0.2份；
保水剂：0.2份；
水：28～32份。
一种新型水泥基渗透结晶型自修复防水材料的制备方法，其包括以下步骤：
将55～75份的硅酸盐水泥、25～45份的英砂、4～8份的活性组分A、4～8份的活性组分B、2～5份的钙离子补充剂、0.2～0.3份的减水剂和0.2份的保水剂混合搅拌均匀；所述活性组分A为碱金属盐类；所述活性组分B为硅酸或偏硅酸金属盐；
缓慢加入28～32份的水，并搅拌均匀，得到水泥基渗透结晶型自修复防水材料。
进一步地，所述水泥基渗透结晶型自修复防水材料的制备方法，其包括以下步骤：
将62份的硅酸盐水泥、31份的英砂、4份的活性组分A、5份的活性组分B、2.5份的钙离子补充剂、0.2份的减水剂和0.2份的保水剂混合搅拌均匀；所述活性组分A为碱金属盐类；所述活性组分B为硅酸或偏硅酸金属盐；
缓慢加入28～32份的水，并搅拌均匀，得到水泥基渗透结晶型自修复防水材料。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明巧妙地加入了保水剂，其可以调节混凝土的初凝时间，可以为晶体生长提供一个适合的pH环境，促进水泥的水化，使之产生更多的水化硅酸钙和C-S-H凝胶，能起到提高混凝土密实性的效果。在本发明中，添加保水剂以调节混凝土的初凝时间，为水泥基渗透结晶型自修复防水材料提供必要的初期养护时间，在养护过程中产生更多的结晶体来堵塞混凝土毛细孔，提高整体抗渗性能。
(2)本发明通过加入碱金属盐类的活性组分A，活性组分A渗透进水泥基材料内部并参与结晶反应进程形成结晶体堵塞孔隙与裂缝。减少混凝土孔隙率。另外，本发明通过添加硅酸或偏硅酸金属盐的活性组分B，其可以与钙离子发生反应生成CaSiO3晶体堵塞孔隙与裂缝。而且还可以与混凝土中的Ca(OH)2以及未水化的水泥发生反应，生成交联结构的凝胶，提高混凝土的防水能力。
(3)本发明通过添加钙离子补充剂，为混凝土补充钙离子，在混凝土里面发生同离子效应，促进晶体的生长过程，进一步地提高混凝土的防水能力。
(4)本发明通过添加减水剂，其可以提高初期强度，减少加水量，增加密实度；也可以作为阴离子表面活性剂。其分子包含亲水与疏水两性的基团，可以降低混凝土中水的表面张力和界面张力，从而起到分散、润湿和润滑的作用。本发明的减水剂也可以提高混凝土的流动性与和易性，减少单位用水量并改善混凝土的工作性，以实现一举多得的效果。
综上所述，本发明具有凝结效率高、成本低廉等优点，在水泥基渗透结晶型防水材料技术领域具有很高的实用价值和推广价值。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需使用的附图作简单介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对保护范围的限定，对于本领域技术人员来说，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相关的附图。
图1为本发明的逻辑流程图。
图2为本发明中传统水泥基渗透结晶材料结晶图(第一天)。
图3为本发明中传统水泥基渗透结晶材料结晶图(第二天)。
图4为本发明中传统水泥基渗透结晶材料结晶图(第三天)。
图5为本发明中传统水泥基渗透结晶材料结晶图(第四天)。
图6为本发明中传统水泥基渗透结晶材料结晶图(第五天)。
图7为本发明中传统水泥基渗透结晶材料结晶图(第六天)。
图8为本发明中传统水泥基渗透结晶材料结晶图(第七天)。
图9为本发明的水泥基渗透结晶型自修复防水材料的结晶图(第一天)。
图10为本发明的水泥基渗透结晶型自修复防水材料的结晶图(第二天)。
图11为本发明的水泥基渗透结晶型自修复防水材料的结晶图(第三天)。
图12为本发明的水泥基渗透结晶型自修复防水材料的结晶图(第四天)。
图13为本发明的水泥基渗透结晶型自修复防水材料的结晶图(第五天)。
图14为本发明的水泥基渗透结晶型自修复防水材料的结晶图(第六天)。
图15为本发明的水泥基渗透结晶型自修复防水材料的结晶图(第七天)。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更为清楚，下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明，本发明的实施方式包括但不限于下列实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
实施例
如图1所示，本实施例提供了一种新型水泥基渗透结晶型自修复防水材料及其制备方法。该材料由以下重量比例组分组成：55～75份的硅酸盐水泥、25～45份的英砂、4～8份的活性组分A、4～8份的活性组分B、2～5份的钙离子补充剂、0.2～0.3份的减水剂、0.2份的保水剂和28～32份的水。其中，活性组分A为碱金属盐类；所述活性组分B为硅酸或偏硅酸金属盐。
在本实施例中，将55～75份的硅酸盐水泥、25～45份的英砂、4～8份的活性组分A、4～8份的活性组分B、2～5份的钙离子补充剂、0.2～0.3份的减水剂和0.2份的保水剂混合搅拌均匀；所述活性组分A为碱金属盐类；所述活性组分B为硅酸或偏硅酸金属盐；缓慢加入28～32份的水，并搅拌均匀，得到水泥基渗透结晶型自修复防水材料。
如图2至图15所示，在本实施例中，为了验证本技术的材料特性，特进行结晶试验和性能测定对比。如表1所示，其为本技术与传统的水泥基渗透结晶效率对比：
表1：结晶对比表
从表1和图2～图15可知，本技术的结晶效率明显提升。
另外，本实施例还进行了水泥基渗透结晶防水材料性能对比。其中，本材料实验1的组分为：62份的硅酸盐水泥、31份的英砂、4份的活性组分A、5份的活性组分B、2.5份的钙离子补充剂、0.2份的减水剂、0.2份的保水剂和28～32份的水。
本材料实验2的组分为：本材料实验1的组分为：62份的硅酸盐水泥、31份的英砂、4份的活性组分A、5份的活性组分B、2.5份的钙离子补充剂、0.2份的减水剂、0.2份的保水剂和28～32份的水。
本材料实验3的组分为：本材料实验1的组分为：62份的硅酸盐水泥、31份的英砂、4份的活性组分A、5份的活性组分B、2.5份的钙离子补充剂、0.2份的减水剂、0.2份的保水剂和28～32份的水。
本材料实验4的组分为：本材料实验1的组分为：62份的硅酸盐水泥、31份的英砂、4份的活性组分A、5份的活性组分B、2.5份的钙离子补充剂、0.2份的减水剂、0.2份的保水剂和28～32份的水。
本实施例的4组材料与传统材料的性能对比如表2所示：
表2：性能对比表
从实验结果可以看出本技术完全达到国标GB18445-2012，具有良好的二次抗渗压力，达到优良的防水效果。
本发明通过在硅酸盐水泥与石英砂里面加入了活性物质，钙离子补充剂与减水剂组成新型水泥基渗透结晶自修复防水材料。其中活性物质包括了络合剂、结晶反应剂。应用本发明所提供的速凝水泥基渗透结晶自修复防水材料的水泥基材料，在干燥的条件下，水泥基材料处于休眠状态。当水泥基材料内部出现微小裂缝或孔隙时，在有水渗入的情况下水泥基材料将发生一系列的作用完成自修复过程而达到防水的效果(小于0.4mm)。
另外，本技术的活性物质溶于水，其中的活性物与水泥水化产物作用生成CaSiO3晶体、针状钙矾石晶体等填充孔隙与裂缝，并能够使混凝土变得密实，提高其抗折抗压能力。此外，活性物在溶于水的状态下先与游离的钙离子形成络合物，并沿着混凝土内部的裂缝渗透至内部，在遇到SiO3 2-的时候，不稳定的钙离子络合物便释放出Ca2+与SiO3 2-形成更稳定的水化硅酸钙堵塞孔隙与裂缝，而活性物质再次被释放参与下一次结晶的过程，从而保证了混凝土的二次抗渗能力。此外，配合减水剂的使用，提高了混凝土的工作性，也使防水材料有更深的渗透深度，提高了防水材料的防水效果。
本技术具有高效渗透结晶能力，能快速凝结，达到良好的防水抗渗作用。另外，本发明中的材料相对普通的水泥砂浆有较高的抗折抗压强度，抗裂性好。本发明产品有良好的自修复能力，二次抗渗压力较高，而且制备方法简单，对设备和工艺的要求不高，对于水泥基材料的使用寿命的提高有很好的作用。本技术中活性物质A对活性物B在与水泥水化产物反应过程中起到了很好的催化作用，提高了结晶过程的反应速度，缩短了结晶物产生的周期。
上述实施例仅为本发明的优选实施例，并非对本发明保护范围的限制，但凡采用本发明的设计原理，以及在此基础上进行非创造性劳动而作出的变化，均应属于本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种新型水泥基渗透结晶型自修复防水材料，其特征在于，由以下重量比例组分组成：
硅酸盐水泥：55～75份；
英砂：25～45份；
活性组分A：4～8份；
活性组分B：4～8份；
钙离子补充剂：2～5份；
减水剂：0.2～0.3份；
保水剂：0.2份；
水：28～32份；
所述活性组分A为碱金属盐类；所述活性组分B为硅酸或偏硅酸金属盐。
2.根据权利要求1所述的一种新型水泥基渗透结晶型自修复防水材料，其特征在于，由以下重量比例组分组成：
硅酸盐水泥：62份；
石英砂：31份；
活性组分A：4份；
活性组分B：5份；
钙离子补充剂：2.5份；
减水剂：0.2份；
保水剂：0.2份；
水：28～32份。
3.一种新型水泥基渗透结晶型自修复防水材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将55～75份的硅酸盐水泥、25～45份的英砂、4～8份的活性组分A、4～8份的活性组分B、2～5份的钙离子补充剂、0.2～0.3份的减水剂和0.2份的保水剂混合搅拌均匀；所述活性组分A为碱金属盐类；所述活性组分B为硅酸或偏硅酸金属盐；
缓慢加入28～32份的水，并搅拌均匀，得到水泥基渗透结晶型自修复防水材料。
4.根据权利要求3所述的一种新型水泥基渗透结晶型自修复防水材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将62份的硅酸盐水泥、31份的英砂、4份的活性组分A、5份的活性组分B、2.5份的钙离子补充剂、0.2份的减水剂和0.2份的保水剂混合搅拌均匀；所述活性组分A为碱金属盐类；所述活性组分B为硅酸或偏硅酸金属盐；
缓慢加入28～32份的水，并搅拌均匀，得到水泥基渗透结晶型自修复防水材料。
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