CN115340778A - 一种裂缝防水涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种裂缝防水涂料及其制备方法。本发明研制的产品中，包括以下重量份数的原料：300‑350份偏高岭土，100‑120份滑石粉，50‑80份海泡石，500‑600份碱激发剂，30‑50份SBR乳液，10‑20份聚丙烯酸；其中，所述碱激发剂是由水玻璃和氢氧化钠配置而成。在制备产品时，将偏高岭土、滑石粉、海泡石加入球磨罐中，球磨混合均匀，得球磨料；将球磨料于搅拌状态下，边搅拌边加入碱激发剂，待碱激发剂加入完成后，再于搅拌状态下，依次加入SBR乳液和聚丙烯酸，待加入完成后，继续搅拌反应20‑40min，即得产品。

Description

一种裂缝防水涂料及其制备方法

技术领域

本发明属于建筑材料技术领域。更具体地，涉及一种裂缝防水涂料及其制备方法。

背景技术

由于本身的特性以及各种外因和内因的共同作用，混凝土不可避免地会出现裂缝，并且伴随着后期结构承载情况以及环境因素的变化，裂缝将持续运动和发展，后果就是裂缝数量不断增多、深度和宽度不断加大。这样的裂缝不但会对建筑物的耐久性及正常的使用功能造成严重的危害，而且会对结构的安全可靠性产生不良影响，最直接的损害就是发生渗漏。因此，混凝土裂缝的修复，是确保建筑物的防水性能、正常使用功能、耐久性及安全可靠性的必要措施。

近年来国内外都在大力发展水泥混凝土裂缝自修复技术，即在水泥混凝土成型时掺加一些有效的粘结成分，一旦水泥混凝土结构受到损坏、出现裂缝等对混凝土耐久性能有害的状况，混凝土材料会自行进行修复，密实结构，提高抗渗性能，从而提高耐久性。可以预见，这种水泥混凝土的自修复技术将在混凝土抗渗技术的发展中占有极其重要的地位。

然而，自修复技术在实际使用时，其添加的有效组分在水泥混凝土长期存储和外界环境影响下，很难在混凝土开裂的时，在指定的时机和部位发挥有效的防护或修复作用。因此，本领域另一修复手段，即通过在裂缝处外施修复涂料，也是选择之一。

例如，聚氨酯类裂缝修补材料，其具有较优的柔性、耐疲劳性和耐冲击性，特别是其具有优异的耐低温性能，因此可以应用于高寒地区或者冬季施工的裂缝修补工程；烯类修补材料主要以烯类聚合物配制或进一步聚合得到，其中丙烯酸酯类裂缝修补材料粘度低，并且能与环氧树脂混熔，因此将两者的优点结合，开发新材料的研究较多。

另一类为无机的水泥基裂缝修补材料，但是其受到水泥浆体可灌性的限制，多用于水泥混凝土路面坑槽或大裂缝的修补。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有裂缝修补材料，其中，有机类的裂缝修补材料的膨胀和收缩率与裂缝基材差异显著，并且，其与基材之间容易存在界面，因此，在界面处形成新的裂缝风险较高，难以形成有效修复，而无机类修复材料难以有效渗透至裂缝深处，修复效果不良的缺陷和不足，提供一种裂缝防水涂料及其制备方法。

本发明的目的是提供一种裂缝防水涂料。

本发明另一目的是提供一种裂缝防水涂料的制备方法。

本发明上述目的通过以下技术方案实现：

一种裂缝防水涂料，包括以下重量份数的原料：300-350份偏高岭土，100-120份滑石粉，50-80份海泡石，500-600份碱激发剂，30-50份SBR乳液，10-20份聚丙烯酸；

其中，所述碱激发剂是由水玻璃和氢氧化钠配置而成。

上述技术方案以偏高岭土为无机胶凝材料，利用碱激发剂激发，并配合SBR乳液和聚丙烯酸为有机粘结材料，并辅以滑石粉和海泡石作为填料。首先，在以水玻璃和氢氧化钠作为碱激发剂的作用下，偏高岭土中的硅铝氧化物与碱激发剂中的碱性氢氧化物反应，生成水硬性胶凝化合物，实现对裂缝的修补；而聚丙烯酸的加入，可以一定程度降低体系整体的碱性，避免碱性过强，氢氧根离子过多，导致分子缩聚反应被阻碍，引起硅铝酸盐凝结沉淀，水合反应减少，产品的修补效果下降；聚丙烯酸的羧基基团由于与氢氧根离子反应后，被离子化，而其离子化后，容易在裂缝基材表面吸附形成聚合物膜层，与上述水硬性胶凝化合物的形成过程几乎同步，因此，在界面处，容易形成聚合物膜层和水硬性胶凝化合物复合的复合层，该复合层具有良好的强度，并且和基材牢固结合，从而形成牢固吸附的缓冲区，避免由于基材和修补材料直接膨胀和收缩率不一致引起修复效果下降；另外，聚丙烯酸的离子化，也可有利于SBR乳液颗粒在水硬性胶凝体系的三维网络结构中，稳定且均匀的分散，从而调控水硬性胶凝体系在孔隙中的弹性，如此，裂缝在发生体积微小变化时，不至于快速形成新的裂缝，从而引起过快的修补失效。

进一步的，所述碱激发剂是由模数为2.3-2.5的水玻璃和质量分数为50-60％的氢氧化钠溶液配置而成；其中，所述水玻璃中，水含量为50-55％。

进一步的，所述偏高领土中，SiO2含量为43-45％，Al2O3含量为52-54.5％。

进一步的，所述SBR乳液固含量为45-50％。

进一步的，还包括所述偏高岭土质量2-4％的纳米二氧化钛；所述纳米二氧化钛的D50为20-60nm。

上述技术方案进一步在体系中引入在碱性体系下可稳定存在的纳米二氧化钛组分，其较小的尺寸容易被离子化之后的聚丙烯酸吸附，从而一部分可以在偏高岭土中的硅铝质原料表面吸附，从而减缓偏高岭土形成水硬性胶凝化合物过程中的反应速率，如此，可以有效减缓偏高岭土反应过程中，引起的修补材料的体积变化，配合SBR乳液颗粒良好的缓冲效果，可以有效避免修补处自身形成裂缝，影响修补效果；同时，其纳米尺寸的存在，可以有效填补由于海泡石等无机填料和SBR乳液颗粒填充后，仍然存在的填充孔隙，进一步将裂缝修补处形成致密的修补层，减少水分侵蚀带来的劣化效应。

一种裂缝防水涂料的制备方法，具体制备步骤包括：

将偏高岭土、滑石粉、海泡石加入球磨罐中，球磨混合均匀，得球磨料；

将球磨料于搅拌状态下，边搅拌边加入碱激发剂，待碱激发剂加入完成后，再于搅拌状态下，依次加入SBR乳液和聚丙烯酸，待加入完成后，继续搅拌反应20-40min，即得产品。

进一步的，具体制备步骤还包括：

将纳米二氧化钛先分散于SBR乳液中，然后再将SBR乳液于搅拌状态下加入。

具体实施方式

以下结合具体实施例来进一步说明本发明，但实施例并不对本发明做任何形式的限定。除非特别说明，本发明采用的试剂、方法和设备为本技术领域常规试剂、方法和设备。

除非特别说明，以下实施例所用试剂和材料均为市购。

实施例1

按重量份数计，依次取300份偏高岭土，100份滑石粉，50份海泡石，500份碱激发剂，30份SBR乳液，10份聚丙烯酸，以及偏高岭土质量2％的纳米二氧化钛；

其中，所述偏高领土中，SiO2含量为45％，Al2O3含量为52.3％，CaO含量为0.11％，Fe2O3含量为0.42％，MgO含量为0.12％，K2O含量为0.1％，Na2O含量为0.26％，TiO2含量为1.21％，P2O5含量为0.37％，ZrO2含量为0.11％；

其中，所述碱激发剂是由模数为2.3的水玻璃和质量分数为50％的氢氧化钠溶液按质量比为2：1配置而成；其中，所述水玻璃中，水含量为50％，SiO2含量为35％，Na2O含量为15％；

其中，所述SBR乳液的固含量为45％；

其中，所述纳米二氧化钛的D50为20nm；

先将偏高岭土、滑石粉和海泡石加入球磨罐中，并按照球料质量比为20：1加入球磨珠，于自转转速为400r/min，公转转速为300r/min条件下，球磨混合60min，得球磨料；

将纳米二氧化钛加入SBR乳液中，于超声频率为80kHz条件下，超声分散40min后，得预混料；

再将所得球磨料转移至反应釜中，于搅拌转速为600r/min条件下，边搅拌边加入碱激发剂，控制碱激发剂的加入速率为160g/min，待碱激发剂加入完成后，继续于搅拌状态下，依次加入包含SBR乳液和纳米二氧化钛的预混料，以及聚丙烯酸，待加入完成后，继续搅拌反应20min，出料，即得产品。

实施例2

按重量份数计，依次取320份偏高岭土，110份滑石粉，70份海泡石，550份碱激发剂，35份SBR乳液，15份聚丙烯酸，以及偏高岭土质量3％的纳米二氧化钛；

其中，所述偏高领土中，SiO2含量为43％，Al2O3含量为54.3％，CaO含量为0.11％，Fe2O3含量为0.42％，MgO含量为0.12％，K2O含量为0.1％，Na2O含量为0.26％，TiO2含量为1.21％，P2O5含量为0.37％，ZrO2含量为0.11％；

其中，所述碱激发剂是由模数为2.4的水玻璃和质量分数为55％的氢氧化钠溶液按质量比为3：1配置而成；其中，所述水玻璃中，水含量为52％，SiO2含量为34％，Na2O含量为13.6％；

其中，所述SBR乳液的固含量为46％；

其中，所述纳米二氧化钛的D50为40nm；

先将偏高岭土、滑石粉和海泡石加入球磨罐中，并按照球料质量比为30：1加入球磨珠，于自转转速为450r/min，公转转速为350r/min条件下，球磨混合80min，得球磨料；

将纳米二氧化钛加入SBR乳液中，于超声频率为90kHz条件下，超声分散50min后，得预混料；

再将所得球磨料转移至反应釜中，于搅拌转速为700r/min条件下，边搅拌边加入碱激发剂，控制碱激发剂的加入速率为170g/min，待碱激发剂加入完成后，继续于搅拌状态下，依次加入包含SBR乳液和纳米二氧化钛的预混料，以及聚丙烯酸，待加入完成后，继续搅拌反应30min，出料，即得产品。

实施例3

按重量份数计，依次取350份偏高岭土，120份滑石粉，80份海泡石，600份碱激发剂，50份SBR乳液，20份聚丙烯酸，以及偏高岭土质量4％的纳米二氧化钛；

其中，所述偏高领土中，SiO2含量为44％，Al2O3含量为53.3％，CaO含量为0.11％，Fe2O3含量为0.42％，MgO含量为0.12％，K2O含量为0.1％，Na2O含量为0.26％，TiO2含量为1.21％，P2O5含量为0.37％，ZrO2含量为0.11％；

其中，所述碱激发剂是由模数为2.5的水玻璃和质量分数为60％的氢氧化钠溶液按质量比为4：1配置而成；其中，所述水玻璃中，水含量为55％，SiO2含量为35％，Na2O含量为15％；

其中，所述SBR乳液的固含量为50％；

其中，所述纳米二氧化钛的D50为60nm；

先将偏高岭土、滑石粉和海泡石加入球磨罐中，并按照球料质量比为40：1加入球磨珠，于自转转速为500r/min，公转转速为400r/min条件下，球磨混合90min，得球磨料；

将纳米二氧化钛加入SBR乳液中，于超声频率为100kHz条件下，超声分散60min后，得预混料；

再将所得球磨料转移至反应釜中，于搅拌转速为800r/min条件下，边搅拌边加入碱激发剂，控制碱激发剂的加入速率为180g/min，待碱激发剂加入完成后，继续于搅拌状态下，依次加入包含SBR乳液和纳米二氧化钛的预混料，以及聚丙烯酸，待加入完成后，继续搅拌反应40min，出料，即得产品。

实施例4

本实施例和实施例1相比，区别在于：未加入纳米二氧化钛，其余条件保持不变。

对比例1

本对比例和实施例1相比，区别在于：未加入聚丙烯酸，其余条件保持不变。

对比例2

本对比例和实施例1相比，区别在于：未加入SBR乳液，其余条件保持不变。

对实施例1-4及对比例1-2所得产品进行性能测试，具体测试方法和测试结果如下所述：

将养护28d后的C25混凝土标准试件取出，擦干试件表面水渍，选取平整光滑表面作为粘结面，用砂纸打磨取出表面污渍与灰尘后，将处理好的试件安装于实验平台上；

将上述各实施例或对比例产品分别涂于标准混凝土试件中间，将其表面及四周进行抹平，确保充分接触和涂抹均匀；

待其分别凝结28d后，进行受力开裂实验，根据拉力计读数调节加载速率，以每20min20N的速度进行开拉，直至修补材料发生破坏，得到其粘结抗拉强度1；

在凝结28d后的试块的裂缝处上方放置分液漏斗，调节分液漏斗水流速为1mL/min向裂缝处滴水，然后进行力开裂实验，根据拉力计读数调节加载速率，以每20min20N的速度进行开拉，直至修补材料发生破坏，得到其粘结抗拉强度2；

具体测试结果如表1所示：

表1：产品性能测试结果

	粘结抗拉强度1/MPa	粘结抗拉强度2/MPa
			实施例1	2.02	1.92
实施例2	2.08	1.97
			实施例3	2.05	1.93
实施例4	1.92	1.8
			对比例1	1.65	1.42
对比例2	1.78	1.59

由表1测试结果可知，本发明所得产品具有优异的裂缝修补效果，并且，其修补后，在遇水时，强度下降不明显，可以有效保持裂缝修补效果。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种裂缝防水涂料，其特征在于，包括以下重量份数的原料：300-350份偏高岭土，100-120份滑石粉，50-80份海泡石，500-600份碱激发剂，30-50份SBR乳液，10-20份聚丙烯酸；

其中，所述碱激发剂是由水玻璃和氢氧化钠配置而成。

2.根据权利要求1所述的一种裂缝防水涂料，其特征在于，所述碱激发剂是由模数为2.3-2.5的水玻璃和质量分数为50-60％的氢氧化钠溶液配置而成；其中，所述水玻璃中，水含量为50-55％。

3.根据权利要求1所述的一种裂缝防水涂料，其特征在于，所述偏高领土中，SiO2含量为43-45％，Al2O3含量为52-54.5％。

4.根据权利要求1所述的一种裂缝防水涂料，其特征在于，所述SBR乳液固含量为45-50％。

5.根据权利要求1所述的一种裂缝防水涂料，其特征在于，还包括所述偏高岭土质量2-4％的纳米二氧化钛；所述纳米二氧化钛的D50为20-60nm。

6.一种如权利要求1-5任一项所述的裂缝防水涂料的制备方法，其特征在于，具体制备步骤包括：

将偏高岭土、滑石粉、海泡石加入球磨罐中，球磨混合均匀，得球磨料；

将球磨料于搅拌状态下，边搅拌边加入碱激发剂，待碱激发剂加入完成后，再于搅拌状态下，依次加入SBR乳液和聚丙烯酸，待加入完成后，继续搅拌反应20-40min，即得产品。

7.根据权利要求6所述的一种裂缝防水涂料的制备方法，其特征在于，具体制备步骤还包括：

将纳米二氧化钛先分散于SBR乳液中，然后再将SBR乳液于搅拌状态下加入。