CN115974501A - 一种干混防水砂浆及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及混凝土外加剂技术领域，特别涉及一种干混防水砂浆及其制备方法，其干混防水砂浆的原料包括普通硅酸盐水泥、快硬硫铝酸盐水泥、机制砂、可再分散乳胶粉、保水增稠材料和胶囊型憎水材料；胶囊型憎水材料为将二氧化硅基的聚合物基网络聚合物加入至有机硅憎水剂与分散剂混合的水溶液中经过滤干燥制得；二氧化硅基的聚合物基网络聚合物由水包油乳液和预水解物混合得到，其中水包油乳液为将表面活性剂和环氧树脂制得；预水解物为将三乙酰氧基乙基硅烷置于酸性水溶液得到。该干混防水砂浆，通过添加胶囊型憎水材料可大幅降低水泥基材料的吸水率和砂浆表面及毛细管的渗透力，提高砂浆抗侵蚀能力，进而改善防水砂浆的防水性能。
Description
技术领域
本发明涉及建筑材料领域，特别涉及一种干混防水砂浆及其制备方法。
背景技术
混凝土材料作为目前主要建筑材料，早已遍布人民日常生活中的各种方面，居住建筑、工厂建设、市政道路等等各领域均对混凝土材料有着巨大的需求，为防止混凝土吸水甚至渗水漏水的现象，需要对混凝土材料进行防水处理，其中防水砂浆作为与混凝土有着较好结合力的刚性防水材料具有较高的性价比。
如公开号为CN112608114A的专利文件所公开的一种利用再生骨料制备的干混防水砂浆，通过对再生细骨料进行改性，使其制得的干混防水砂浆的综合性能都大大改善。又如公开号为CN115368090A专利文件所公开的一种防水干混砂浆，通过对成膜聚合物干粉进行了改性处理，引入硅元素与醚基，提升其耐水能力与疏水性本发明还添加了叔碳酸乙烯酯，利用其空间位阻效应，增强丙烯酸酯的耐碱能力。
但目前大多数干混防水砂浆产品仍存在抗渗能力差、吸水率和干缩率大的问题。因此，为改善地下、屋面、外墙等防水工程基体渗漏问题，有必要对干混砂浆进行优化改进。
发明内容
为解决背景技术中提到的现有的干混防水砂浆存在抗渗能力差、吸水率和干缩率大的问题，本发明提供了一种干混防水砂浆，其中，原料包括普通硅酸盐水泥、快硬硫铝酸盐水泥、机制砂、可再分散乳胶粉、保水增稠材料和胶囊型憎水材料；
所述胶囊型憎水材料为将二氧化硅基的聚合物基网络聚合物加入至有机硅憎水剂与分散剂混合的水溶液中，经过滤、干燥制得；
所述二氧化硅基的聚合物基网络聚合物由水包油乳液和预水解物混合并调节pH值至2.0～4.0，于40～95℃搅拌反应后经洗涤干燥后得到，其中，所述水包油乳液为将表面活性剂和环氧树脂在40～100℃下搅拌混匀后滴加水制得；所述预水解物为将三乙酰氧基乙基硅烷置于酸性水溶液中加热得到。
具体地，所述胶囊型憎水材料的制备方法如下：
将表面活性剂和环氧树脂在40～100℃下加热搅拌混合均匀，缓慢滴加蒸馏水，制得水包油乳液，表面活性剂的用量为环氧树脂质量的5％～20％；蒸馏水用量为表面活性剂和环氧树脂总用量的7～10倍；
将三乙酰氧基乙基硅烷置于pH为1.5～4.0的酸性水溶液中，水浴中加热直至获得透明的预水解物，酸性水溶液的用量为三乙酰氧基乙基硅烷用量的2～3倍；
将预水解物滴加到水包油乳液中，调节溶液pH值为2.0～4.0，在转速300～600rpm下，于40～95℃搅拌反应3～6h，冷却至室温，反复洗涤并干燥，得到二氧化硅基的聚合物基网络聚合物，具体可采用盐酸、醋酸或硝酸调节溶液的pH值。
将有机硅憎水剂与分散剂在水中搅拌混匀后作为芯层，上述制得的二氧化硅基的聚合物基网络聚合物作为壳层，在所述芯层中边搅拌边加入所述壳层，继续搅拌2～3h，经过滤，干燥，即制得所述胶囊型憎水材料。
在一实施例中，所述表面活性剂的用量为所述环氧树脂质量的5％～20％；所述三乙酰氧基乙基硅烷的用量为所述环氧树脂质量的0.5～2倍。
在一实施例中，所述表面活性剂为烷基酚聚氧乙烯醚、聚氧乙烯脱水山梨醇单油酸酯、烷基苯磺酸盐、烷基磺酸盐及阿拉伯树胶中的一种或多种。
在一实施例中，所述酸性水溶液为盐酸、醋酸或硝酸加入到水中调节得到。
在一实施例中，所述分散剂为十二烷基苯磺酸钠和十二烷基硫酸钠中的一种。
在一实施例中，所述有机硅憎水剂与所述分散剂质量比为1：2～3.5。
在一实施例中，所述芯层与壳层的质量比为1：2～5。
在一实施例中，按重量份计，包括普通硅酸盐水泥300～400份、快硬硫铝酸盐水泥25～50份、机制砂500～650份、可再分散乳胶粉40～50份、羟乙基甲基纤维素1～2份和胶囊型憎水材料2～10份。
在一实施例中，所述普通硅酸盐水泥为强度等级≥42.5的普通硅酸盐水泥。
在一实施例中，所述可再分散乳胶粉为聚乙烯醋酸乙烯酯、聚醋酸乙烯-叔碳酸乙烯酯、聚苯乙烯-丙烯酸酯、聚丙烯酸酯中的至少一种。
在一实施例中，所述保水增稠材料为甲基纤维素、羟乙基纤维素、羟乙基甲基纤维素和羟丙基甲基纤维素中的至少一种。
在一实施例中，所述机制砂的细度模数为1.8～2.6，MB值不大于1.4，石粉含量不大于10％。
本发明还提供一种干混防水砂浆的制备方法，具体为
按比例将普通硅酸盐水泥、快硬硫铝酸盐水泥、机制砂、可再分散乳胶粉、保水增稠材料和胶囊型憎水材料混合均匀，即可制得干粉状的所述干混防水砂浆。
本发明提供的干混防水砂浆，与现有的技术相比，具有以下技术原理和
有益效果：
(1)本发明制备的胶囊型憎水材料，该胶囊型憎水材料的芯层为有机硅憎水剂和分散剂，壳层为二氧化硅基的聚合物基网络聚合物，可大幅度降低水泥基材料的吸水率和砂浆表面及毛细管的渗透力，提高砂浆抗侵蚀能力，进而改善防水砂浆的防水性能。
(2)本发明的防水砂浆加入了可再分散乳胶粉，聚合物颗粒附着在水泥水化产物上，并填充在砂浆内部孔隙中，随着水泥水化作用和聚合物成膜的进程，水泥水化产物与聚合物形成相互交织的空间网络膜结构，对砂浆有一定的联结作用，改善了水泥水化产物与骨料间的粘结，减缓砂浆的开裂，提高了砂浆的抗裂性、韧性、抗折强度和抗渗性。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明还提供如下所示实施例：
实施例1
(1)制备胶囊型憎水材料
S1：将15g烷基苯磺酸盐和100g环氧树脂在70℃加热搅拌下混合均匀，缓慢滴加1150g蒸馏水，制得水包油乳液；
将50g三乙酰氧基乙基硅烷置于100g pH值为1.5的盐酸水溶液中，置于60℃的水浴中水解50mi n，获得透明的预水解物；
将预水解物滴加到水包油乳液中，调节溶液pH值为2.0±0.1，在转速500rpm下，于60℃搅拌反应4h，冷却至室温，反复洗涤并干燥，得到二氧化硅基的聚合物基网络聚合物。
S2：将10g有机硅憎水剂与35g十二烷基硫酸钠，在水中搅拌混合均匀，然后边搅拌边加入180g二氧化硅基的聚合物基网络聚合物，继续搅拌2h，过滤，干燥，制得胶囊型憎水材料。
(2)制备干混防水砂浆
称取P.O42.5普通硅酸盐水泥300份、快硬硫铝酸盐水泥50份、机制砂500份、聚乙烯醋酸乙烯酯40份、甲基纤维素1份和胶囊型憎水材料2份，混合均匀，制得干粉状的防水砂浆。
实施例2
(1)制备胶囊型憎水材料
S1：将30g烷基酚聚氧乙烯醚和150g环氧树脂在40℃加热搅拌下混合均匀，缓慢滴加1500g蒸馏水，制得水包油乳液；
将150g三乙酰氧基乙基硅烷置于300g pH值为2.2的醋酸水溶液中，置于60℃的水浴中水解50mi n，获得透明的预水解物；
将预水解物滴加到水包油乳液中，调节溶液pH值为2.5±0.1，在转速300rpm下，于40℃搅拌反应6h，冷却至室温，反复洗涤并干燥，得到二氧化硅基的聚合物基网络聚合物。
S2：将10g有机硅憎水剂与20g十二烷基苯磺酸钠，在水中搅拌混合均匀，然后边搅拌边加入60g二氧化硅基的聚合物基网络聚合物，继续搅拌2h，过滤，干燥，制得胶囊型憎水材料。
(2)制备干混防水砂浆
称取P.O42.5R普通硅酸盐水泥350份、快硬硫铝酸盐水泥40份、机制砂550份、聚醋酸乙烯-叔碳酸乙烯酯43份、羟乙基甲基纤维素1份和胶囊型憎水材料4份，混合均匀，制得干粉状的防水砂浆。
实施例3
(1)制备胶囊型憎水材料
S1：将30g聚氧乙烯脱水山梨醇单油酸酯和150g环氧树脂在60℃加热搅拌下混合均匀，缓慢滴加1500g蒸馏水，制得水包油乳液；
将300g三乙酰氧基乙基硅烷置于600g pH值为2.1的盐酸水溶液中，置于60℃的水浴中水解50mi n，获得透明的预水解物；
将预水解物滴加到水包油乳液中，调节溶液pH值为3.0±0.1，在转速450rpm下，于55℃搅拌反应3h，冷却至室温，反复洗涤并干燥，得到二氧化硅基的聚合物基网络聚合物。
S2：将10g有机硅憎水剂与30g十二烷基苯磺酸钠，在水中搅拌混合均匀，然后边搅拌边加入120g二氧化硅基的聚合物基网络聚合物，继续搅拌2h，过滤，干燥，制得胶囊型憎水材料。
(2)制备干混防水砂浆
称取P.O52.5普通硅酸盐水泥370份、快硬硫铝酸盐水泥30份、机制砂600份、聚苯乙烯-丙烯酸酯46份、羟丙基甲基纤维素2份和胶囊型憎水材料7份，混合均匀，制得干粉状的防水砂浆。
实施例4
(1)制备胶囊型憎水材料
S1：将5g阿拉伯树胶和100g环氧树脂在90℃加热搅拌下混合均匀，缓慢滴加1050g蒸馏水，制得水包油乳液；
将150g三乙酰氧基乙基硅烷置于300g pH值为4.0的硝酸水溶液中，置于60℃的水浴中水解50mi n，获得透明的预水解物；
将预水解物滴加到水包油乳液中，调节溶液pH值为4.0±0.1，在转速600rpm下，于95℃搅拌反应5h，冷却至室温，反复洗涤并干燥，得到二氧化硅基的聚合物基网络聚合物。
S2：将10g有机硅憎水剂与23g十二烷基硫酸钠，在水中搅拌混合均匀，然后边搅拌边加入165g二氧化硅基的聚合物基网络聚合物，继续搅拌2h，过滤，干燥，制得胶囊型憎水材料。
(2)制备干混防水砂浆
称取P.O52.5R普通硅酸盐水泥400份、快硬硫铝酸盐水泥25份、机制砂650份、聚丙烯酸酯50份、羟乙基纤维素2份和胶囊型憎水材料10份，混合均匀，制得干粉状的防水砂浆。
需要说明的是，上述实施例中的具体参数或一些试剂，为本发明构思下的具体实施例或优选实施例，而非对其限制；本领域技术人员在本发明构思及保护范围内，可以进行适应性调整。
本发明还提供如下对比例
对比例1至对比例4
分别去除实施例1至实施例4中的胶囊型憎水材料，对应得到对比例1至对比例4。
对比例5
采用有机硅憎水剂等质量代替实施例1中的胶囊型憎水材料，其余与实施例1保持一致。
对比例6
采用多元共聚型憎水剂来等质量代替实施例1中的胶囊型憎水材料，其余与实施例1保持一致。
对比例7
去除实施例1中的可再分散乳胶粉，其余与实施例1保持一致。
将实施例和对比例制备得到的砂浆依据JC/T 984-2011《聚合物水泥防水砂浆》进行性能测试，所得结果如表1所示：
表1
从表1结果可知，在抗渗压力和吸水率方面，实施例1～实施例4均明显优于相应的对比例1～对比例4，说明添加胶囊型憎水材料后，大幅度降低水泥基材料的吸水率和砂浆表面及毛细管的渗透力，提高了砂浆的防水性能，另外，抗压强度、抗折强度、粘结强度和柔韧性也略有改善。
结合对比例5和对比例6可以看出，采用常规的有机硅憎水剂和多元共聚型憎水剂代替本发明提供的胶囊型憎水材料添加于本发明的砂浆体系中，其对成品砂浆的防水性能和抗渗能力的提升明显不如本发明提供的胶囊型憎水材料。
从对比例7可以看出，本发明添加的可再分散乳胶粉对砂浆的粘结强度影响较大，同时可提高砂浆的柔韧性、抗折强度、抗渗性及减小吸水率。
综上，本发明提供的干混防水砂浆，通过添加胶囊型憎水材料，大幅度降低水泥基材料的吸水率和砂浆表面及毛细管的渗透力，具有良好防水性和抗渗透能力，有效克服地下、屋面、外墙等防水工程基体渗漏问题。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (10)
1.一种干混防水砂浆，其特征在于，原料包括普通硅酸盐水泥、快硬硫铝酸盐水泥、机制砂、可再分散乳胶粉、保水增稠材料和胶囊型憎水材料；
所述胶囊型憎水材料为将二氧化硅基的聚合物基网络聚合物加入至有机硅憎水剂与分散剂混合的水溶液中，经过滤、干燥制得；
所述二氧化硅基的聚合物基网络聚合物由水包油乳液和预水解物混合并调节pH值至2.0～4.0，于40～95℃搅拌反应后经洗涤干燥后得到，其中，所述水包油乳液为将表面活性剂和环氧树脂在40～100℃下搅拌混匀后滴加水制得；所述预水解物为将三乙酰氧基乙基硅烷置于酸性水溶液中加热得到。
2.根据权利要求1所述的干混防水砂浆，其特征在于：所述表面活性剂的用量为所述环氧树脂质量的5％～20％；所述三乙酰氧基乙基硅烷的用量为所述环氧树脂质量的0.5～2倍。
3.根据权利要求1所述的干混防水砂浆，其特征在于：所述有机硅憎水剂与所述分散剂质量比为1：2～3.5。
4.根据权利要求1所述的干混防水砂浆，其特征在于：所述表面活性剂为烷基酚聚氧乙烯醚、聚氧乙烯脱水山梨醇单油酸酯、烷基苯磺酸盐、烷基磺酸盐及阿拉伯树胶中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的干混防水砂浆，其特征在于：所述分散剂为十二烷基苯磺酸钠和十二烷基硫酸钠中的一种。
6.根据权利要求1所述的干混防水砂浆，其特征在于：按重量份计，包括普通硅酸盐水泥300～400份、快硬硫铝酸盐水泥25～50份、机制砂500～650份、可再分散乳胶粉40～50份、羟乙基甲基纤维素1～2份和胶囊型憎水材料2～10份。
7.根据权利要求1所述的干混防水砂浆，其特征在于：所述可再分散乳胶粉为聚乙烯醋酸乙烯酯、聚醋酸乙烯-叔碳酸乙烯酯、聚苯乙烯-丙烯酸酯、聚丙烯酸酯中的至少一种。
8.根据权利要求1所述的干混防水砂浆，其特征在于：所述保水增稠材料为甲基纤维素、羟乙基纤维素、羟乙基甲基纤维素和羟丙基甲基纤维素中的至少一种。
9.根据权利要求1所述的干混防水砂浆，其特征在于：所述机制砂的细度模数为1.8～2.6，MB值不大于1.4，石粉含量不大于10％。
10.一种根据权利要求1-9任一项所述的干混防水砂浆的制备方法，其特征在于，包括以下制备步骤：按比例将普通硅酸盐水泥、快硬硫铝酸盐水泥、机制砂、可再分散乳胶粉、保水增稠材料和胶囊型憎水材料混合均匀，即可制得干粉状的所述干混防水砂浆。
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