CN115745469B - 一种砂浆防水剂 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种砂浆防水剂，属于砂浆外加剂技术领域；其包括以下重量份数的各组分：防水组分12～26份，气泡控制组份8～18份，稳定组分6～14份，增溶组分12～20份，增强组分4～12份，水90～140份。所述防水组分由页岩在650℃～850℃煅烧后与片碱、表面改性剂混合，再经煅烧后与烷基防水剂混合后得到；所述气泡控制组分包括氯化铵、浓氨水、聚二甲基硅醚、壬基酚聚氧乙烯醚和氨基改性聚二甲基硅氧烷。本发明所提供的砂浆防水剂具有优异的防水性能，在水泥砂浆中添加此材料，可以减少内部毛细孔的产生，增加自身的密实度，从而提高砂浆的抗压强度，并使砂浆具备防水、抗渗、耐腐蚀等性能。
Description
技术领域
本发明属于砂浆外加剂技术领域，具体涉及一种砂浆防水剂。
背景技术
随着我国经济的快速发展，我国建筑业也得到了相应的发展，高层建筑物成为建筑发展的趋势。现如今，高层建筑物的外墙、顶层阳台、窗沿，房间内厨房、厕所以及地下停车场等建筑部位均需使用水泥砂浆。水泥砂浆是由细骨料、胶凝材料、外加剂和水组成的一种多相复合水泥基材料。上述使用水泥砂浆的部位均是易积水、易冲刷部位，因此水泥砂浆是否具有防水性成为高层建筑物防水的重点。水之所以能够渗透到硬化水泥砂浆，主要是因为硬化砂浆中含有大量连通的毛细孔，这些毛细孔的存在大大增加了水泥砂浆的渗透性。当前最为行之有效的方法是在水泥砂浆中添加防水剂，通过防水剂自身性能来降低水泥砂浆中连通毛细孔的数量，提高水泥砂浆的密实度，进而提高水泥砂浆的防水性。
中国专利CN102826781A中公开了一种使用在水泥砂浆中的防水剂，由以下原料按重量份组成：石蜡5.0～15.0重量份，硅油3.0～5.0重量份，脂肪酸0.5～3.0重量份，三乙醇胺1.0～3.0重量份，氢氧化钠0.4～2.5重量份和去离子水60.0～100.0重量份。
中国专利CN105036600A中公开了一种建筑用砂浆防水剂，由以下原料按重量份组成：石膏粉20～40重量份，刨花碱20～40重量份，明矾5～15重量份，氢氧化钠10～20重量份，丙级三甲基硅烷10～30重量份，二甲基二氯硅烷10～20重量份，铁粉5～15重量份，吐温-80 5～15重量份，司盘-80 5～15重量份，水50～100重量份。
中国专利CN111908821A中公开了一种FS101砂浆防水剂，由以下原料按质量份组成：硫代硫酸钠40-50份，硫酸钠5-15份，氢氧化钠3-8份，硬脂酸盐20-40份，聚羧酸减水剂25-45份，丙三醇40-70份，硫磺27份，水800-850份，火山灰5-10份，油酸钾2-9份，甘油3-11份，邻苯二甲酸二丁酯2-7份，烷基酚聚氧乙烯醚硫酸钠5-12份。
中国专利CN112174630A中公开了一种FS101砂浆防水剂，由以下原料按重量比组成：复合矿粉30-40％，氢氧化钠4-8％，硅酸钠0.1-0.25％，重铬酸钾4-6％，磷酸三丁酯1-2‰，沸石粉15-50％，碳纤维粉3-5‰，余量水。
授权中国专利CN103496879B公开了一种砂浆防水剂，由以下原料按质量配比组成：皂粒20-40％，氢氧化钠4-8％，硅酸钠0.1-0.25％，重铬酸钾3-8％，磷酸三丁酯1.5-2％，十二烷基苯磺酸钠0.1-1.0％，纤维素1-5‰，余量水。
上述五项专利申请中均使用了氢氧化钠，氢氧化钠在水泥基材料中可以作为碱性激发剂使用，能够激发水泥基材料中惰性组分发生化学反应，生成的化学晶体与胶体能有有效阻止水分子渗透，进而提高砂浆的抗压强度和防水性能。但该种类型的防水剂并不能从根本上解决水泥砂浆的防水问题。
中国专利CN105254202A中公开了一种无氯型混凝土和砂浆防水剂，由以下原料按质量份数组成：高炉矿渣80-90份，膨胀剂20-25份，呋喃树脂18-22份，萘系减水剂20-25份，海泡石粉15-20份，环糊精12-18份，纳米硅微粉10-15份，有机膨润土10-15份，甘蔗蜡8-12份，棕榈酸6-10份，氢化蓖麻油5-8份，水250-300份。从该专利原材料配比上可以看出，此种防水剂应为粉/固体材料，具有掺量大且使用不方便的弊端。
发明内容
针对以上现有技术的不足，本发明提供了一种砂浆防水剂，具体通过以下技术实现。
一种砂浆防水剂，由以下重量份的原料组成：防水组分12～26份，气泡控制组份8～18份，稳定组分6～14份，增溶组分12～20份，增强组分4～12份，水90～140份。
所述防水组分由页岩在650℃～850℃煅烧后与片碱、表面改性剂混合，再经煅烧后与烷基防水剂混合后得到。
所述气泡控制组分包括氯化铵、浓氨水、聚二甲基硅醚、壬基酚聚氧乙烯醚和氨基改性聚二甲基硅氧烷。
本发明提供的一种砂浆防水剂通过防水组分和气泡控制组分的共同作用，能有效减少砂浆中的毛细孔数，增加砂浆的密实度，从而提高砂浆的抗压强度，并使砂浆具备防水、抗渗、耐腐蚀等性能。
页岩是由黏土脱水并经过风化、胶结而成的天然岩石，具有明显的薄层理构造。将页岩经过立磨磨细后，页岩颗粒表面糙化程度进一步提高。页岩含有大量的钙铝硅酸盐矿物，经过高温煅烧后会分解成无定形SiO2、Al2O3和其他物质。分解后的这些物质在片碱和表面改性剂协同作用下经过一定温度煅烧会形成具有憎水性能的改性物质。该种改性物质在与烷基防水剂耦合作用下，一方面可以与水泥发生化学反应，在硬化砂浆内部毛细孔中形成排列有序的网状憎水膜，同时页岩中活性组分还可以发生水化反应，水化生成物占据毛细孔通道，阻碍液体渗透，因此可以显著提高砂浆的防水性能。
水泥砂浆在搅拌过程中，由于一些外加剂(例如减水剂、引气剂)的存在，以及在重力和压力条件下，砂浆拌合物中会产生一定的气泡。砂浆拌合物中的气泡是气体分散于拌合水中的分散体系，在该体系中，水可以看作分散介质(连续相)，气体可以看作分散相(不连续相)，液相中的气体在上升过程中会形成少量水分构成的以液膜隔开气体的气泡聚集物。气泡在砂浆硬化后会形成连通毛细孔，这些毛细孔给水的渗透提供了通道，大大降低了砂浆防水性能。因此，要想从根本上提升砂浆抗渗防水性能，就需要控制砂浆中的气泡含量。在本发明所提供的技术方案中，气泡控制组份中含有聚二甲基硅醚(抑泡组分)、壬基酚聚氧乙烯醚(破泡组分)和氨基改性聚二甲基硅氧烷(脱泡组分)。在三种组分协同作用下，可降低砂浆中的气泡，使硬化砂浆中毛细孔的存在最小化。
优选的，所述防水组分中页岩、片碱、表面改性剂与烷基防水剂的质量比为(15～25)：(15～25)：1：(110～130)。
优选的，所述气泡控制组分中氯化铵、浓氨水、聚二甲基硅醚、壬基酚聚氧乙烯醚、氨基改性聚二甲基硅氧烷的质量比为1:4:1:1:2。
优选的，所述防水组分的制备方法包括以下步骤：
F1、将页岩在650℃～850℃温度下煅烧，冷却后与片碱混合均匀，然后加入表面改性剂充分搅拌形成混合物；
F2、取步骤F1中所述的混合物在200℃～300℃条件下煅烧，待冷却后加入蒸馏水中搅拌、过滤后得到D溶液；
F3、将烷基防水剂加入D溶液中，搅拌均匀即可。
优选的，步骤F1中，所述页岩的粒径小于400目，煅烧时间为1～1.5小时。
优选的，步骤F2中，所述煅烧时间为4～5小时。
优选的，步骤F3中，所述烷基防水剂为十二烷基三甲氧基硅烷和十六烷基三乙氧基硅烷中的至少一种。
所述气泡控制组分制备方法包括以下步骤：
P1、将氯化铵干燥至恒重，然后称取氯化铵加入蒸馏水中搅拌形成氯化铵溶液。往氯化铵溶液中加入浓氨水，充分搅拌后再加入聚二甲基硅醚和蒸馏水，搅拌均匀制成溶液A。
P2、将壬基酚聚氧乙烯醚加入蒸馏水中，充分搅拌后再加入氨基改性聚二甲基硅氧烷，继续搅拌至混合均匀为止，制成溶液B。
P3、将溶液A与溶液B混合，搅拌均匀即可。
在气泡控制组份制备方法上，本发明采用先制备氯化铵-浓氨水-聚二甲基硅醚的溶液A，再制备壬基酚聚氧乙烯醚-氨基改性聚二甲基硅氧烷的溶液B，最后将溶液A和溶液B混合形成气泡控制组份。采用该种技术方案可有效提高气泡控制组份的消泡能力，进而提升砂浆防水剂的性能。
优选的，步骤P1中，所述浓氨水浓度不低于18％。
优选的，步骤P3中，溶液A和溶液B进行混合时添加了分散剂，所述分散剂与溶液A和溶液B的总质量比为(0.015～0.035)：1。
进一步优选的，所述分散剂与溶液A和溶液B的总质量比为0.025：1。
优选的，所述分散剂为正辛醇、正葵醇和正壬醇中的至少一种。
优选的，所述稳定组分包括羟基乙叉二膦酸四钠、氨基三甲叉膦酸四钠中的至少一种，还包括山梨糖醇。
优选的，所述稳定组分中的羟基乙叉二膦酸四钠和/或氨基三甲叉膦酸四钠，与山梨糖醇的质量比为(0.5～1):1。
本发明中的稳定组分能够保持砂浆防水剂中各组分化学平衡，同时也可以降低各组分的表面张力，防止砂浆防水剂由于物理或化学原因所导致的功能失效。
优选的，所述增溶组分为甲醇、乙醇和丙醇中的至少一种。
本发明中的增溶组分能增溶气泡表面活性剂，使其浓度相对降低。此外，由于增溶组分低分子量的原因，增溶组分还会溶入气泡表面的吸附层，削弱气泡表面活性剂分子间的引力，降低了气泡的稳固性，进一步提升砂浆防水剂的性能。
优选的，所述增强组分为季铵盐。
进一步优选的，所述季铵盐为双葵基二甲基溴化铵和/或双葵基二甲基氯化铵。
本发明中的增强组分能使砂浆防水剂整体效果更强。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)本发明提供的砂浆防水剂，一方面通过气泡控制组分作用减少砂浆中的气泡含量，从而降低毛细孔数量；另一方面通过防水组分中反应生成的网状憎水膜和水化生成物堵塞毛细孔通道，阻碍液体渗透，显著提高砂浆的防水性能。
(2)本发明提供的砂浆防水剂利用了天然页岩，在提高了页岩的附加值以外，同时也降低了砂浆防水剂的生产成本，起到了节能环保、废物利用的目的。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施例，都属于本发明所保护的范围。本领域技术人员依据以下实施方式所作的任何等效变换或替代，均属于本发明的保护范围之内。
以下实施例和对比例中，所选用的页岩采购自北京市龙人盛世页岩开采有限公司，片碱采购自北京市龙人盛世页岩开采有限公司，烷基防水剂、分散剂采购自沈阳化工集团公司；氨基改性聚二甲基硅氧烷、壬基酚聚氧乙烯醚和聚二甲基硅醚采购自北京可林维尔化工有限公司第一分公司；氯化铵、浓氨水、甲醇、乙醇、丙醇、双葵基二甲基溴化铵和双葵基二甲基氯化铵采购自北京化学试剂研究所有限责任公司；羟基乙叉二膦酸四钠、氨基三甲叉膦酸四钠和山梨糖醇采购自广州市德力化工有限公司；本发明中表面改性剂为功能性铝酸酯混合物，采购自杭州杰西卡化工有限公司。
以下实施例和对比例中，防水剂的制备方法步骤如下：按重量份称取各原料，然后混合均匀即可。
除特别说明外，所有实施例和对比例中的份数都是指重量份数。
实施例1
本实施例提供的砂浆防水剂，由以下重量份的原料组成：防水组分20份，气泡控制组份14份，稳定组分10份，增溶组分16份、增强组分8份、水120份；
其中，所述防水组分制备方法为：
F1、将粒径小于400目的页岩以15℃/min升温速度，在750℃下煅烧70min，冷却后与片碱混合均匀，然后加入表面改性剂进行搅拌形成混合物，搅拌30min。
F2、取步骤F1中所述的混合物以10℃/min升温速度，在200℃～300℃条件下煅烧4～5小时，待冷却后加入蒸馏水中搅拌120min，过滤后得到D溶液。
F3、将十二烷基三甲氧基硅烷和十六烷基三乙氧基硅烷加入D溶液中，搅拌均匀即可。
所述页岩、片碱、表面改性剂和烷基防水剂的用量比为20:20:1:120。
所述烷基防水剂由质量比为1:1的十二烷基三甲氧基硅烷和十六烷基三乙氧基硅烷组成。
所述气泡控制组份制备方法为：
P1、将氯化铵干燥至恒重，然后将氯化铵加入到蒸馏水中搅拌60min形成氯化铵溶液；往氯化铵溶液中加入浓度为20％的浓氨水，搅拌60min后再加入聚二甲基硅醚和蒸馏水，搅拌30min，制成溶液A。
P2、将壬基酚聚氧乙烯醚加入到蒸馏水中并持续搅拌，搅拌20min时加入氨基改性聚二甲基硅氧烷，继续搅拌至120min为止，制成溶液B。
P3、将溶液A与溶液B混合，同时加入分散剂搅拌30min。
所述氯化铵、浓氨水、聚二甲基硅醚、壬基酚聚氧乙烯醚、氨基改性聚二甲基硅氧烷的质量比为1:4:1:1:2；所述分散剂与溶液A与溶液B总质量比为0.025:1。
所述稳定组分为质量比为1:1的羟基乙叉二膦酸四钠和山梨糖醇；所述增溶组分为质量比为1:1的甲醇和丙醇；所述分散剂为质量比为1.2:1的正葵醇和正壬醇，所述增强组分为双葵基二甲基溴化铵。
实施例2
本实施例的砂浆防水剂与实施例1基本相同，区别之处在于，由以下重量份的原料组成：防水组分12份，气泡控制组份10份，稳定组分14份，增溶组分18份、增强组分6份、水140份；防水组分中烷基防水剂为十二烷基三甲氧基硅烷，页岩、片碱、表面改性剂和十二烷基三甲氧基硅烷的用量比为15:15:1:130；所述增强组分为双葵基二甲基氯化铵。
实施例3
本实施例提供的砂浆防水剂与实施例1基本相同，区别之处在于，由以下重量份的原料组成：防水组分26份，气泡控制组份8份，稳定组分8份，增溶组分12份、增强组分10份、水100份；防水组分中烷基防水剂为十六烷基三乙氧基硅烷，页岩、片碱、表面改性剂和十六烷基三乙氧基硅烷的用量比为25:25:1:110；所述稳定组分为质量比为1:1的氨基三甲叉膦酸四钠和山梨糖醇。
实施例4
本实施例提供的砂浆防水剂与实施例1基本相同，区别之处在于，由以下重量份的原料组成：防水组分20份，气泡控制组份18份，稳定组分6份，增溶组分20份、增强组分4份、水120份；防水组分中页岩、片碱、表面改性剂和烷基防水剂的用量比为25:15:1:120；所述烷基防水剂由质量比为1:1的十二烷基三甲氧基硅烷和十六烷基三乙氧基硅烷组成；气泡控制组份中分散剂与溶液A与溶液B总质量比为0.015:1；分散剂为质量比为1:1:1的正辛醇、正葵醇和正壬醇。
对比例1
本对比例提供的砂浆防水剂的原料组成用量和制备方法与实施例1基本相同。不同之处在于，所述防水组分中不含有表面改性剂。
对比例2
本对比例提供的砂浆防水剂的原料组成用量和制备方法与实施例1基本相同。不同之处在于，所述防水组分中未加入片碱。
对比例3
本对比例提供的砂浆防水剂的原料组成用量和制备方法与实施例1基本相同。不同之处在于，所述防水组分制备方法F1步骤中的煅烧温度为200℃。
对比例4
本对比例提供的砂浆防水剂的原料组成用量和制备方法与实施例1基本相同。不同之处在于，所述防水组分中页岩、片碱、表面改性剂与烷基防水剂的质量比为20:5:1:120。
对比例5
本对比例提供的砂浆防水剂的原料组成用量和制备方法与实施例1基本相同。不同之处在于，所述气泡控制组份中不含有氯化铵溶液和浓氨水，用等量蒸馏水代替。
对比例6
本对比例提供的砂浆防水剂的原料组成用量和制备方法与实施例1基本相同。不同之处在于，所述气泡控制组份中不含有分散剂。
对比例7
本对比例提供的砂浆防水剂的原料组成用量和制备方法与实施例1基本相同。不同之处在于，稳定组分中不含有山梨糖醇，稳定组分为质量比为1:1的羟基乙叉二膦酸四钠和氨基三甲叉膦酸四钠。
性能测试
分别取实施例1～4和对比例1～7制备的砂浆减水剂，依据JC 474-2008《砂浆、混凝土防水剂》对掺砂浆防水剂的受检砂浆的性能进行检测。检测结果如下表1。
表1受检砂浆性能检测结果
依据JC 474-2008《砂浆、混凝土防水剂》对实施例1～4和对比例1～7制备的砂浆防水剂进行性能测试，受检砂浆的凝结时间和安定性都满足要求。从表1的数据可以看出，掺入各个实施例所制备的砂浆防水剂后，受检砂浆均能达到一等品要求。受检砂浆的7d抗压强度比和28d抗压强度比在112％～120％和103％～111％之间波动，透水压力比、吸水量比(48h)和收缩率比(28d)在328％～337％，50％～55％和75％～78％之间变化。总体来讲，各实施例制得的砂浆的性能变化范围不大。
通过对比实施例1、对比例1～4可知，在砂浆中加入本发明所制备的砂浆防水剂可以显著提升砂浆的力学性能，改善砂浆的防水能力；同时也可以看出，如果改变防水组分中的各原料用量或制备条件，对砂浆防水性能和力学性能均有不同程度的降低。
通过对比实施例1、对比例5、6可知，在砂浆中加入本发明所制备的砂浆防水剂，对砂浆的抗压强度有明显的促进作用；改变气泡控制组份中的各原料用量，都会降低砂浆防水剂的功效。
通过对比实施例1、对比例7可知，在砂浆中加入本发明所制备的砂浆防水剂，改变稳定组份中的原材料及其份数，都会削弱砂浆防水剂的功效。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明的保护范围。对于任何熟悉本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。任何依据本发明申请保护范围及说明书内容所作的简单的等效变化和修饰，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种砂浆防水剂，其特征在于，由以下原料按重量份组成：防水组分12～26份，气泡控制组分8～18份，稳定组分6～14份，增溶组分12～20份，增强组分4～12份，水90～140份；
所述防水组分的制备方法包括以下步骤：
F1、将页岩在650℃～850℃温度下煅烧，冷却后与片碱混合均匀，然后加入表面改性剂充分搅拌形成混合物；
F2、取步骤F1中所述的混合物在200℃～300℃条件下煅烧，待冷却后加入蒸馏水中搅拌、过滤后得到D溶液；
F3、将烷基防水剂加入D溶液中，搅拌均匀即可；所述烷基防水剂为十二烷基三甲氧基硅烷、十六烷基三乙氧基硅烷中的至少一种；
所述防水组分中页岩、片碱、表面改性剂与烷基防水剂的质量比为（15~25）：（15~25）：1：（110~130）；所述表面改性剂为功能性铝酸酯混合物；
所述气泡控制组分的制备方法包括以下步骤：
P1、将氯化铵加入到蒸馏水中搅拌均匀，再加入浓氨水，充分搅拌后再加入聚二甲基硅醚和蒸馏水，搅拌均匀制成溶液A；
P2、将壬基酚聚氧乙烯醚加入蒸馏水中，充分搅拌后再加入氨基改性聚二甲基硅氧烷，继续搅拌至混合均匀为止，制成溶液B；
P3、将溶液A与溶液B混合，搅拌均匀即可；
步骤P3中，溶液A和溶液B进行混合时添加了分散剂，所述分散剂与溶液A和溶液B的总质量比为（0.015～0.035）：1
所述稳定组分包括羟基乙叉二膦酸四钠、氨基三甲叉膦酸四钠中的至少一种，还包括山梨糖醇。
2.根据权利要求1所述的一种砂浆防水剂，其特征在于，所述气泡控制组分中氯化铵、浓氨水、聚二甲基硅醚、壬基酚聚氧乙烯醚、氨基改性聚二甲基硅氧烷的质量比为1:4:1:1:2。
3.根据权利要求1所述的一种砂浆防水剂，其特征在于，所述分散剂为正辛醇、正葵醇、正壬醇中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的一种砂浆防水剂，其特征在于，所述稳定组分中的羟基乙叉二膦酸四钠和/或氨基三甲叉膦酸四钠，与山梨糖醇的质量比为（0.5～1）:1。
5.根据权利要求1所述的一种砂浆防水剂，其特征在于，所述增溶组分为甲醇、乙醇、丙醇中的至少一种；所述增强组分为季铵盐。
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|---|---|---|---|---|
| CN108726913A (zh) * | 2018-05-28 | 2018-11-02 | 天津中油渤星工程科技有限公司 | 一种硅醚复合消泡剂及其制备方法和应用 |
| CN112608063A (zh) * | 2021-01-20 | 2021-04-06 | 河南吉量建材有限公司 | 一种抗渗抗裂混凝土防水剂及其制备方法 |
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2022
- 2022-11-10 CN CN202211407854.2A patent/CN115745469B/zh active Active
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108726913A (zh) * | 2018-05-28 | 2018-11-02 | 天津中油渤星工程科技有限公司 | 一种硅醚复合消泡剂及其制备方法和应用 |
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
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| CN115745469A (zh) | 2023-03-07 |
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