CN115260873B - 一种水利工程用防水涂料 - Google Patents

Abstract

本申请涉及水利工程技术领域，具体公开了一种水利工程用防水涂料。一种水利工程用防水涂料，包括A组分和B组分，A组分和B组分单独存放且配合使用，A组分包括以下质量份的原料：DPS永凝液30～50份；B组分包括以下质量份的原料：聚氨酯20～30份、双酚A环氧树脂20～30份、水玻璃5～10份、硅烷偶联剂1～5份、固化剂1～5份、纳米氧化钙5～10份。本申请中的防水涂料作用于水利工程建筑后，涂层与水利工程建筑的附着稳定性较好，同时防水抗渗性能优异，综合性能契合水利工程领域要求。

Description

一种水利工程用防水涂料

技术领域

本申请涉及水利工程技术领域，更具体地说，它涉及一种水利工程用防水涂料。

背景技术

水利工程是我国重要的国民经济和社会发展的物质基础，主要用于排洪、排涝、农田水利建设和水力发电等，在预防消除水害的同时充分利用水资源，对人民安全和经济发展作出了重大贡献。

水利工程需要依托于相对应的水利工程建筑，混凝土是水利工程建筑必不可少的材料之一，但是在温差较大的地区或季节，混凝土结构容易出现热胀冷缩现象，从而容易导致水利工程建筑出现开裂渗水的情况，进而影响水利工程建筑寿命。

目前针对水利工程开裂渗水问题的解决措施，主要是通过在水利工程建筑上涂覆防水涂料，提高水利工程建筑的防水抗渗性能。但是普通防水涂料在水利工程建筑上的附着稳定性较差，随着时间推移和环境影响，防水涂层容易出现脱落等情况。

发明内容

为了提高防水涂料在水利工程建筑上的附着稳定性，同时提高防水抗渗性能，本申请提供一种水利工程用防水涂料，采用如下的技术方案：

一种水利工程用防水涂料，包括A组分和B组分，所述A组分和B组分单独存放且配合使用，所述A组分包括以下质量份的原料：DPS永凝液30～50份；

所述B组分包括以下质量份的原料：聚氨酯20～30份、双酚A环氧树脂20～30份、水玻璃5～10份、硅烷偶联剂1～5份、固化剂1～5份、纳米氧化钙5～10份。

通过采用上述技术方案，将防水涂料分为A组分和B组分单独保存并配合使用，从而提高防水涂料在水利工程建筑上的附着稳定性，有效减少防水涂层脱落的情况，同时提高水利工程建筑的防水抗渗性能。

具体工作原理如下：在使用本申请的防水涂料的过程中，首先将A组分滚刷或喷涂在水利工程建筑上，A组分中的DPS永凝液可以有效渗入混凝土内部，并与混凝土内部的游离碱发生作用，形成不溶于水的结晶体，对混凝土结构中的细微裂纹具有较好的修复填充效果。同时在混凝土内部形成永久性内防水层，并在渗透过程中析岀混凝土中的余量水物质和其他杂质，防止外来有害物质的侵入，延缓混凝土的碳化过程，减轻了混凝土的盐碱破坏和腐蚀。

另外，部分DPS水凝液在水利工程建筑表面形成外防水层，外防水层在配合内防水层提高水利工程建筑的防水抗渗性能的同时，可以作为B组分与水利工程建筑之间的中间基体。外防水层相较于水利工程建筑表面更为平整且杂质灰尘较少，利于B组分涂覆附着，可以有效提高B组分涂层的附着稳定性；并且DPS水凝液与B组分中纳米氧化钙发生作用，所形成的结晶体连接在B组分涂层与外防水层之间，起到较为稳定的连接作用，从而有效提高B组分涂层与外防水层之间的结合稳定性。

同时，上述原料配制得到的B组分涂覆于外防水层上所形成的B组分涂层，不仅附着效果较好，而且具有较好的延展性、抗冲击性能和耐磨性能。即本申请中的B组分涂层可以较好地适应水利工程建筑的热胀冷缩趋势，从而可以有效减少在水利工程建筑热胀冷缩过程中防水涂层被破坏的情况。并且B组分中的硅烷偶联剂所提供的偶联作用可以进一步提高外防水层和B组分涂层之间的连接强度。

综上，预先以具有优异渗透性的A组分填补修复水利工程建筑上的微裂纹，并在其内部形成永久性内防水层，同时在水利工程建筑外表面也会形成外防水层，内外结合达到初步防水抗渗。另外，以外防水层作为B组分的涂覆基体，外防水层中DPS永凝液与B组分中纳米氧化钙之间反应形成结晶体，从而使得B组分涂层与外防水层之间的连接强度和结合稳定性较为优异，进而减少防水涂层脱落的情况。以混凝土内部的内防水层作为根基，外防水层作为中间基体，B组分涂层作为外部防护结构，层层递进防护，在提高防水涂层附着稳定性的同时，水利工程建筑的防水抗渗性能也更为优异。

在一个具体的可实施方案中，所述聚氨酯为聚醚型聚氨酯和聚酯型聚氨酯按照质量比1：(2.2～3.5)组成的混合物。

通过采用上述技术方案，由于聚醚型聚氨酯具有较好的柔性，而聚酯型聚氨酯具有较好的刚性，两者按照上述比例复配使用，可以有效提高涂覆后B组分涂层的综合性能，更为契合水利工程建筑热胀冷缩的特性。

在一个具体的可实施方案中，所述纳米氧化钙的粒径为80～150nm。

在一个具体的可实施方案中，所述A组分的原料还包括纳米纤维素1～5份。

通过采用上述技术方案，纳米纤维素添加至DPS永凝液中后，对于DPS永凝液的自身渗透性能的负面影响较小，并且纳米纤维素对于微裂纹具有良好的填充作用。同时外防水层中的纳米纤维素可以与B组分涂层中的硅烷偶联剂发生偶联，从而进一步增强外防水层和B组分涂层之间的连接稳定性。

在一个具体的可实施方案中，所述B组分的原料还包括聚乳酸10～15份。

通过采用上述技术方案，由于纳米氧化钙属于碱性氧化物，对于B组分涂层有一定的负面影响，并且纳米氧化钙在B组分体系中容易发生一定程度的团聚现象。因此进一步通过聚乳酸对纳米氧化钙预先包覆处理，有效提高纳米氧化钙在B组分体系中的分散效果，另外，聚乳酸具有良好的弹性和韧性，B组分涂层的延展性得到进一步改善。

在一个具体的可实施方案中，所述聚乳酸的数均分子量为1000～10000。

通过采用上述技术方案，选用数均分子量为1000～10000的低分子量聚乳酸，在较好地包覆纳米氧化钙的同时，所提供的弹性和韧性较为合适。并且聚乳酸包覆层的强度较低，使得在涂覆B组分后聚乳酸包覆层破裂分解的进程较快，便于外防水层中的DPS永凝液与B组分涂层中的纳米氧化钙发生反应。

在一个具体的可实施方案中，所述B组分的制备方法如下：

将聚乳酸溶于二氯甲烷中，加入纳米氧化钙搅拌分散，经喷雾干燥后得到经聚乳酸包覆处理后的纳米氧化钙备用；混合搅拌聚氨酯、双酚A环氧树脂、水玻璃、硅烷偶联剂、固化剂和经聚乳酸包覆处理后的纳米氧化钙，得到B组分。

在一个具体的可实施方案中，所述固化剂为二乙烯三胺，所述硅烷偶联剂为乙烯基三乙氧基硅烷，且在所述B组分的制备过程中，所述硅烷偶联剂和固化剂预先反应得到兼具固化作用和偶联作用的新物质，其结构式为：

通过采用上述技术方案，由于本申请防水涂料的应用场景多是接触水的区域，而二乙烯三胺溶于水，在B组分涂层与水接触的过程中，二乙烯三胺损失量较大，从而容易影响B组分涂层的固化效果。

因此在B组分的制备过程中，预先使得硅烷偶联剂和固化剂发生反应，得到上述结构式的兼具固化作用和偶联作用的新物质。由于乙烯基三乙氧基硅烷不溶于水，所得到的新物质也倾向于表现为不溶于水，接触水的过程中损失量较小；并且新物质以偶联中间桥的形式存在于B组分体系中，分散均匀性较好，因此固化效果更佳。

综上所述，本申请具有以下有益效果：

1.本申请将防水涂料分为A组分和B组分，A组分渗入混凝土内部所形成的内防水层作为整个防水涂层的根基，部分位于水利工程建筑表面的A组分所形成的外防水层作为B组分的涂覆基体，B组分涂覆在外防水层上所形成的B组分涂层作为外部防护结构；内防水层和外防水层相配合达到初步防水抗渗，B组分涂层进一步防水抗渗，且各层防水结构之间除物理粘附外还存在化学键连接，层层递进防护，在提高防水涂层附着稳定性的同时，水利工程建筑的防水抗渗性能也更为优异。

2.本申请通过聚乳酸预先包覆纳米氧化钙，在提高纳米氧化钙在B组分中的分散效果的同时，可以有效减少纳米氧化钙表现出的碱性影响B组分涂层性能的情况；并且聚乳酸自身较好的弹性和韧性，能够进一步赋予B组分涂层更佳的延展性。

3.本申请通过预先使得硅烷偶联剂和固化剂发生反应，得到的新物质兼具固化作用和偶联作用，可以有效减少因固化剂损失和分散不均匀而导致固化效果不佳的情况。

具体实施方式

以下结合实施例和对比例对本申请作进一步详细说明，本申请涉及的原料均可通过市售获得。

实施例

实施例1

一种水利工程用防水涂料，包括A组分和B组分，A组分和B组分单独存放且配合使用，A组分包括以下质量的原料：DPS永凝液3.3kg；

B组分包括以下质量的原料：聚氨酯2.5kg、双酚A环氧树脂3kg、水玻璃0.7kg、硅烷偶联剂0.4kg、固化剂0.3kg、纳米氧化钙0.6kg；

其中DPS永凝液为科洛DPS永凝液；

聚氨酯为聚醚型聚氨酯和聚酯型聚氨酯按照质量比1：2.6组成的混合物；

硅烷偶联剂为乙烯基三乙氧基硅烷；

固化剂为二乙烯三胺；

纳米氧化钙的粒径为100～130nm。

上述水利工程用防水涂料的制备方法包括以下步骤：

S1 A组分制备：DPS永凝液单独保存备用；

S2 B组分制备：混合搅拌聚氨酯、双酚A环氧树脂、水玻璃、纳米氧化钙、硅烷偶联剂和固化剂，得到B组分单独保存备用。

上述防水涂料的使用方法如下：首先对待涂覆水利工程建筑表面进行清理，裂缝处须用嵌缝材料补平，保持水利工程建筑表面平整、清洁、无裂缝、无积水；然后先将A组分均匀滚刷或喷涂在水利工程建筑表面，用量为0.3～0.5kg/m²，待表面微干后再滚刷或喷涂第二遍。在第二遍滚刷或喷涂的A组分微干之前，将B组分均匀涂覆在水利工程建筑表面，用量为2.0～2.3kg/m²，自然晾干后完成涂覆操作。

实施例2～5与实施例1的区别之处在于B组分中各原料的配比不同，具体如下表所示。

表1B组分原料配比表

原料/kg	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4	实施例5
						聚氨酯	2.5	2.2	2	2.7	3
双酚A环氧树脂	3	2	2.3	2.5	2.8
						水玻璃	0.7	0.5	0.8	1	0.9
硅烷偶联剂	0.4	0.1	0.2	0.3	0.5
						固化剂	0.3	0.1	0.2	0.5	0.4
纳米氧化钙	0.6	0.5	1	0.9	0.8

实施例6

本实施例与实施例1的区别之处在于，A组分的原料还包括0.3kg纳米纤维素，且在S1A组分制备步骤中，充分混合纳米纤维素和DPS永凝液，得到A组分单独保存备用。

实施例7

本实施例与实施例6的区别之处在于，纳米纤维素的添加量为0.1kg。

实施例8

本实施例与实施例6的区别之处在于，纳米纤维素的添加量为0.5kg。

实施例9

本实施例与实施例1的区别之处在于，B组分的原料还包括1.2kg数均分子量为1000～10000的聚乳酸；且S2 B组分制备步骤中，先将聚乳酸溶于二氯甲烷中，加入纳米氧化钙搅拌分散，经喷雾干燥后得到经聚乳酸包覆处理后的纳米氧化钙备用；然后混合搅拌聚氨酯、双酚A环氧树脂、水玻璃、纳米氧化钙、硅烷偶联剂和固化剂，得到B组分单独保存备用。

实施例10

本实施例与实施例9的区别之处在于，聚乳酸的添加量为1kg。

实施例11

本实施例与实施例9的区别之处在于，聚乳酸的添加量为1.5kg。

实施例12

本实施例与实施例6的区别之处在于，B组分的原料还包括1.2kg数均分子量为1000～10000的聚乳酸；且S2 B组分制备步骤中，先将聚乳酸溶于二氯甲烷中，加入纳米氧化钙搅拌分散，经喷雾干燥后得到经聚乳酸包覆处理后的纳米氧化钙备用；然后混合搅拌聚氨酯、双酚A环氧树脂、水玻璃、纳米氧化钙、硅烷偶联剂和固化剂，得到B组分单独保存备用。

实施例13

本实施例与实施例1的区别之处在于，S2 B组分制备步骤中，硅烷偶联剂和固化剂预先反应得到兼具固化作用和偶联作用的新物质，其结构式为：

具体反应过程如下：混合乙烯基三乙氧基硅烷和二乙烯三胺，加入1mol％碘单质，室温下反应2h，即可得到上述结构式的新物质；然后混合搅拌聚氨酯、双酚A环氧树脂、水玻璃、纳米氧化钙和上述结构式的新物质，得到B组分单独保存备用。

实施例14

本实施例与实施例12的区别之处在于，S2 B组分制备步骤中，硅烷偶联剂和固化剂预先反应得到兼具固化作用和偶联作用的新物质，其结构式为：

具体反应过程如下：混合乙烯基三乙氧基硅烷和二乙烯三胺，加入1mol％碘单质，室温下反应2h，即可得到上述结构式的新物质；然后混合搅拌聚氨酯、双酚A环氧树脂、水玻璃、纳米氧化钙和上述结构式的新物质，得到B组分单独保存备用。

实施例15

本实施例与实施例1的区别之处在于，聚氨酯为聚醚型聚氨酯和聚酯型聚氨酯按照质量比1：2.2组成的混合物。

实施例16

本实施例与实施例1的区别之处在于，聚氨酯为聚醚型聚氨酯和聚酯型聚氨酯按照质量比1：3.5组成的混合物。

实施例17

本实施例与实施例1的区别之处在于，聚氨酯为聚醚型聚氨酯和聚酯型聚氨酯按照质量比1：1组成的混合物。

实施例18

本实施例与实施例1的区别之处在于，聚氨酯为聚醚型聚氨酯和聚酯型聚氨酯按照质量比1：5组成的混合物。

实施例19

本实施例与实施例1的区别之处在于，聚氨酯为聚醚型聚氨酯。

实施例20

本实施例与实施例1的区别之处在于，聚氨酯为聚酯型聚氨酯。

对比例

对比例1

本对比例与实施例1的区别之处在于，防水涂料不包括A组分。

性能检测试验方法

附着力试验：以同批次生产的10cm×10cm×3cm混凝土块作为涂料涂覆的基体，分别用实施例1～20和对比例1中的涂料涂覆在相对应的混凝土块表面，具体涂覆方式如下：用刷子将A组分均匀滚刷在混凝土块表面，待混凝土块表面微干后再滚刷第二遍；然后将B组分均匀涂覆在滚刷两遍后的混凝土块表面，自然晾干后完成涂覆操作。其中涂覆对比例1中的涂料的时候，直接涂覆B组分即可。并采用划格法测定各涂层附着力等级。

断裂延伸率：参照GB/T 16777-2008《建筑防水涂料试验方法》中测定断裂延伸率的相关试验方法对实施例1～20和对比例1中的涂料试验。

抗渗等级：参照GB 50164《混凝土质量控制标准》中抗渗等级相关试验方法对表面涂覆有实施例1～20和对比例1中涂料的混凝土试样进行试验，其中涂料的涂覆方法与附着力试验中的涂覆方法相同。

表2检测数据表

通过表2的数据检测结果，结合实施例1～5和对比例1的试验结果来看，在涂覆B组分之前预先涂覆A组分，可以有效提高防水涂层整体的附着力和断裂延伸率，并且对于混凝土块的抗渗性能具有较为明显的积极意义。这是因为首先A组分自身具有较为优异的防水抗渗效果，另外A组分作为B组分的涂覆基体可以有效提高B组分涂层的附着性能、伸缩性能和防水抗渗性能，也说明A组分和B组分单独保存并配合使用的实际效果是较为优异的。

结合实施例1和实施例6的试验结果来看，在A组分中添加纳米纤维素，在配合DPS永凝液填充修复微裂纹的同时，可以在A组分中提供偶联基体，便于A组分和B组分在硅烷偶联剂作用下实现更为牢固的结合状态。

结合实施例1和实施例9的试验结果来看，预先用聚乳酸包覆纳米氧化钙，使得纳米氧化钙在B组分体系中的分散效果更佳，后续DPS永凝液与纳米氧化钙发生反应并形成的结晶体分布较为均匀，使得A组分和B组分之间的连接稳定性更佳。另外，从断裂延伸率来看，聚氨酯的加入有效改善了B组分涂层的弹性和韧性。

结合实施例1、实施例6、实施例9、实施例12和实施例14的试验结果来看，A组分中添加纳米纤维素、B组分中添加聚氨酯、预先使得硅烷偶联剂和固化剂反应得到新物质的进一步优化措施的积极效果可以协同叠加。其中预先通过硅烷偶联剂和固化剂反应得到兼具偶联作用和固化作用的新物质，对于进一步改善涂料附着力、断裂延伸率和抗渗性能均具有明显的积极意义。

结合实施例1和实施例15～20的试验结果来看，按照一定比例复配聚醚型聚氨酯和聚酯型聚氨酯，从而调控聚氨酯整体的柔性和刚性处于较为合适的状态。并且，从断裂延伸率结果来看，聚醚型聚氨酯和聚酯型聚氨酯之间明显存在一定的协同配合关系。

本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (5)

1.一种水利工程用防水涂料，其特征在于，包括A组分和B组分，所述A组分和B组分单独存放且配合使用，所述A组分包括以下质量份的原料：DPS永凝液30～50份；

所述B组分包括以下质量份的原料：聚氨酯20～30份、双酚A环氧树脂20～30份、水玻璃5～10份、硅烷偶联剂1～5份、固化剂1～5份、纳米氧化钙5～10份；

所述A组分的原料还包括纳米纤维素1～5份；

所述B组分的原料还包括聚乳酸10～15份，

所述固化剂为二乙烯三胺，所述硅烷偶联剂为乙烯基三乙氧基硅烷，且在所述B组分的制备过程中，所述硅烷偶联剂和固化剂预先反应得到兼具固化作用和偶联作用的新物质，其结构式为：

所述涂料使用方法：首先对待涂覆水利工程建筑表面进行清理；然后先将A组分均匀滚刷或喷涂在水利工程建筑表面，待表面微干后再滚刷或喷涂第二遍，在第二遍滚刷或喷涂的A组分微干之前，将B组分均匀涂覆在水利工程建筑表面，自然晾干后完成涂覆操作。

2.根据权利要求1所述的一种水利工程用防水涂料，其特征在于，所述聚氨酯为聚醚型聚氨酯和聚酯型聚氨酯按照质量比1：(2.2～3.5)组成的混合物。

3.根据权利要求1所述的一种水利工程用防水涂料，其特征在于，所述纳米氧化钙的粒径为80～150nm。

4.根据权利要求1所述的一种水利工程用防水涂料，其特征在于，所述聚乳酸的数均分子量为1000～10000。

5.根据权利要求4所述的一种水利工程用防水涂料，其特征在于，所述B组分的制备方法如下：

将聚乳酸溶于二氯甲烷中，加入纳米氧化钙搅拌分散，经喷雾干燥后得到经聚乳酸包覆处理后的纳米氧化钙备用；混合搅拌聚氨酯、双酚A环氧树脂、水玻璃、硅烷偶联剂、固化剂和经聚乳酸包覆处理后的纳米氧化钙，得到B组分。