CN117843279B - 一种复合混凝土防水剂及其制备与使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种复合混凝土防水剂及其制备与使用方法，所述复合混凝土防水剂由蜡乳液8‑25重量份、缓凝剂1‑3重量份、结晶剂10‑30重量份、稳定剂0.1‑1重量份、催化剂1‑2重量份、水50‑75重量份组成。本发明有益的效果：1）蜡乳液和适量缓凝剂搭配可有效抑制混凝土水化热，防止混凝土早期开裂；2）蜡乳液可增强混凝土结构的前期疏水性能；3）结晶剂与混凝土中的游离态钙离子或氢氧化钙等发生反应，原位生成主要包括硅酸钙、碳酸钙等结晶来密封混凝土中的毛细孔及裂纹，提高混凝土的密实性和后期裂缝自修复性能，进而从根本上提高混凝土从前期浇筑到后期使用全龄期的抗渗性能，显著延长混凝土的使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及混凝土外加剂技术领域，具体而言，涉及一种复合混凝土防水剂及其制备与使用方法。
背景技术
随着当今社会的高速发展，地下空间被大量利用于修建地下停车库、地铁、隧道等。混凝土作为建筑工程中使用最为普遍的基础材料被广泛应用于地下工程建设当中，但漏水是影响地下建筑质量的一大难题。混凝土在前期浇筑到后期使用过程中，会因为干燥收缩、温度应力、化学侵蚀等因素产生裂缝导致渗漏，使得混凝土设计寿命与实际使用寿命不相匹配。
目前，市场上的内掺型刚性混凝土防水添加剂种类多样，包括抑温抗裂型混凝土防水剂、疏水型混凝土防水剂、结晶自修复型混凝土防水剂等，不同类型的混凝土防水剂具有各自的特点。由于水泥水化放热量大而且快，使混凝土升温迅速，此现象在大体积混凝土结构中尤为显著，一般混凝土的温峰可达60~70℃，在高温季节可超过70℃，因为热胀冷缩，混凝土在达到温峰后会逐渐降温至环境温度由于温差过大导致混凝土收缩开裂。抑温抗裂型防水剂是通过降低混凝土在前期水硬化过程中的水化热，防止温峰过高，降低混凝土收缩率来解决混凝土前期开裂的问题。但是，又要防止出现混凝土温峰下降过大的情况出现，因为混凝土水化热的降低伴随着缓凝，缓凝严重会导致混凝土后期强度不足。疏水型混凝土防水剂是通过增强混凝土前期的整体疏水性能来提高混凝土的抗渗性，疏水性能一般通过引入有机疏水基团比如烷基疏水基团来实现，但是有机疏水基团带来的疏水性会随着时间的流逝逐渐减弱，而且对混凝土后期产生的裂缝没有愈合功能。结晶自修复型混凝土防水剂，是通过防水剂中的活性组分与混凝土中游离态钙离子和氢氧化钙产生原位反应，在混凝土的毛细孔或裂缝中生成结晶来提高混凝土的密实性，并对混凝土后期产生的裂缝有一定的自愈合功能，在没有水的环境下，结晶功能处于休眠状态，但遇到水后，结晶功能会被自动唤醒。结晶自修复型混凝土防水剂对混凝土后期使用的抗渗性能有显著提升，但是对混凝土的前期防水性能帮助不明显。
如何研制一种复合混凝土防水剂，通过原料配比实现抑温、疏水、结晶自修复三功能，是本发明需要解决的问题。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述提及的混凝土存在的问题，而提供一种具有抑温、疏水、结晶自修复三功能的复合混凝土防水剂及其制备与使用方法，其结合了抑温抗裂、疏水和结晶自修复三种不同功能，从本质上提升了混凝土从前期浇筑到后期使用的全龄期抗渗性能，显著延长混凝土的使用寿命。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：
一方面，本发明提供了一种复合混凝土防水剂，所述复合混凝土防水剂由蜡乳液8-25重量份、缓凝剂1-3重量份、结晶剂10-30重量份、稳定剂0.1-1重量份、催化剂1-2重量份、水50-75重量份组成。
进一步地，所述的蜡乳液由石蜡、聚乙烯蜡中的一种或多种作为蜡源，熔点50~60℃，由能提高疏水性的硬脂酸或硬脂酸盐参与乳化反应制备而得，蜡乳液固含量40%～50%。
进一步地，所述的缓凝剂为蔗糖、葡萄糖、葡萄糖酸钾、葡萄糖酸钠、柠檬酸、柠檬酸钾、柠檬酸钠的一种或多种。
进一步地，所述的结晶剂为硅酸钾、硅酸钠、碳酸钾、碳酸钠、硅溶胶的一种或多种。
进一步地，所述稳定剂为聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酸钠、聚丙烯酰胺、聚醋酸乙烯酯、三乙醇胺、甘油、γ-氨基丙基三乙氧基硅烷中的一种或多种。
进一步地，所述催化剂为偏铝酸钠、氟化钠、硫酸钠中的一种或多种。
另一方面，本发明提供了一种复合混凝土防水剂的制备方法，包括如下步骤：按重量份数计算，在反应釜中依次加入称取的水、稳定剂、结晶剂、缓凝剂、催化剂和蜡乳液，搅拌分散至体系均匀，得到成品复合混凝土防水剂。
本发明还提供了一种复合混凝土防水剂的使用方法，包括如下步骤：取复合混凝土防水剂，在混凝土拌制时，掺加胶凝材料总重量0.5%～1.5%的复合混凝土防水剂，搅拌均匀使用。
进一步地，具体步骤为：1）将产品放置于搅拌站添加剂桶内，由搅拌站程序设定液体配合比用量，自动抽送至搅拌斗内。2）混凝土罐车内添加：将配比确定的产品用量加入罐车内，浇筑前罐车应至少高速转动3分钟，出料浇筑混凝土。
与现有技术相比，本发明所具有的有益效果为：
本发明提供了一种抑温、疏水、结晶自修复三功能复合混凝土防水剂，该混凝土防水剂掺入混凝土，能实现以下三种功能：1）蜡乳液和少量缓凝剂搭配可有效抑制混凝土水化热，防止混凝土早期开裂；选用的蜡熔点（相变点）在50~60℃，当混凝土的水化热温升过高时（60℃以上），超过到蜡乳液的相变点，蜡乳液中分散的蜡颗粒会因为相变产生吸热效应，从而降低温峰，搭配适量的缓凝剂，可使水化热温峰降幅控制在10℃左右，调控温峰降低幅度，保证混凝土后期强度，并有效解决混凝土前期收缩开裂问题；2）蜡的疏水性可以有效提升混凝土结构中毛细孔的抗渗性能，显著提升混凝土前期的防水性能；3）结晶剂与混凝土中的游离态钙离子或氢氧化钙等发生反应，原位生成主要包括硅酸钙、碳酸钙等结晶来密封混凝土中的毛细孔及裂纹，提高混凝土的密实性和后期裂缝自修复性能，从而显著提升混凝土后期使用过程中的抗渗性能。进而从本质上提升了混凝土从前期浇筑到后期使用的全龄期抗渗性能，显著延长混凝土的使用寿命。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明作进一步的解释，但实施例仅用于说明本发明，而不是对本发明的限制。本领域的技术人员在没有创造性贡献的前提下，对本实施例进行修改所获得的其他实施例，均属于本发明保护的范围。
实施例1：
一种抑温、疏水、结晶自修复三功能复合混凝土防水剂，包括以下按照重量份的原料：石蜡乳液15份、蔗糖2份、硅酸钠15份、聚丙烯酰胺0.5份、偏铝酸钠2份、水65.5份组成。其中，石蜡乳液由石蜡作为蜡源，熔点50~60℃，由能提高疏水性的硬脂酸或硬脂酸盐参与乳化反应制备而得，石蜡乳液固含量40%～50%。
所述抑温、疏水、结晶自修复三功能复合混凝土防水剂的制备方法为：按重量份数计算，在反应釜中依次加入称取的水、聚丙烯酰胺、硅酸钠、蔗糖、偏铝酸钠和石蜡乳液，搅拌分散至体系均匀，得到成品。
所述抑温、疏水、结晶自修复三功能复合混凝土防水剂的使用方法是：掺量为胶凝材料的0.8% 。1）将产品放置于搅拌站添加剂桶内，由搅拌站程序设定液体配合比用量，自动抽送至搅拌斗内。2）混凝土罐车内添加：将配比确定的产品用量加入罐车内，浇筑前罐车应至少高速转动3分钟，出料浇筑混凝土。
实施例2：
一种抑温、疏水、结晶自修复三功能复合混凝土防水剂，包括以下按照重量份的原料：聚乙烯蜡乳液15份、葡萄糖2份、碳酸钾15份、聚醋酸乙烯酯0.5份、硫酸钠2份、水65.5份组成。其中，聚乙烯蜡乳液由聚乙烯蜡作为蜡源，熔点50~60℃，由能提高疏水性的硬脂酸或硬脂酸盐参与乳化反应制备而得，聚乙烯蜡乳液固含量40%～50%。
所述抑温、疏水、结晶自修复三功能复合混凝土防水剂的制备方法为：按重量份数计算，在反应釜中依次加入称取的水、聚醋酸乙烯酯、碳酸钾、葡萄糖、硫酸钠和聚乙烯蜡乳液，搅拌分散至体系均匀，得到成品。
所述抑温、疏水、结晶自修复三功能复合混凝土防水剂的使用方法是：掺量为胶凝材料的0.8%。1）将产品放置于搅拌站添加剂桶内，由搅拌站程序设定液体配合比用量，自动抽送至搅拌斗内。2）混凝土罐车内添加：将配比确定的产品用量加入罐车内，浇筑前罐车应至少高速转动3分钟，出料浇筑混凝土。
实施例3：
一种抑温、疏水、结晶自修复三功能复合混凝土防水剂，包括以下按照重量份的原料：石蜡乳液18份、柠檬酸1份、碳酸钾22份、γ-氨基丙基三乙氧基硅烷1份、氟化钠2份、水56份组成。
所述抑温、疏水、结晶自修复三功能复合混凝土防水剂的制备方法为：按重量份数计算，在反应釜中依次加入称取的水、γ-氨基丙基三乙氧基硅烷、碳酸钾、柠檬酸、氟化钠和石蜡乳液，搅拌分散至体系均匀，得到成品。
所述抑温、疏水、结晶自修复三功能复合混凝土防水剂的使用方法是：掺量为胶凝材料的0.5%。1）将产品放置于搅拌站添加剂桶内，由搅拌站程序设定液体配合比用量，自动抽送至搅拌斗内。2）混凝土罐车内添加：将配比确定的产品用量加入罐车内，浇筑前罐车应至少高速转动3分钟，出料浇筑混凝土。
实施例4：
一种抑温、疏水、结晶自修复三功能复合混凝土防水剂，包括以下按照重量份的原料：聚乙烯蜡乳液20份、柠檬酸钠1.5份、硅酸钾20份、三乙醇胺0.5份、氟化钠2份、水56份组成。
所述抑温、疏水、结晶自修复三功能复合混凝土防水剂的制备方法为：按重量份数计算，在反应釜中依次加入称取的水、三乙醇胺、硅酸钾、柠檬酸钠、氟化钠和聚乙烯蜡乳液，搅拌分散至体系均匀，得到成品。
所述抑温、疏水、结晶自修复三功能复合混凝土防水剂的使用方法是：掺量为胶凝材料的0.5%。1）将产品放置于搅拌站添加剂桶内，由搅拌站程序设定液体配合比用量，自动抽送至搅拌斗内。2）混凝土罐车内添加：将配比确定的产品用量加入罐车内，浇筑前罐车应至少高速转动3分钟，出料浇筑混凝土。
实施例5：
一种抑温、疏水、结晶自修复三功能复合混凝土防水剂，包括以下按照重量份的原料：聚乙烯蜡乳液10份、蔗糖2份、碳酸钠13份、甘油1份、硫酸钠2份、水72份组成。
所述抑温、疏水、结晶自修复三功能复合混凝土防水剂的制备方法为：按重量份数计算，在反应釜中依次加入称取的水、甘油、碳酸钠、蔗糖、硫酸钠和聚乙烯蜡乳液，搅拌分散至体系均匀，得到成品。
所述抑温、疏水、结晶自修复三功能复合混凝土防水剂的使用方法是：掺量为胶凝材料的1.5%。1）将产品放置于搅拌站添加剂桶内，由搅拌站程序设定液体配合比用量，自动抽送至搅拌斗内。2）混凝土罐车内添加：将配比确定的产品用量加入罐车内，浇筑前罐车应至少高速转动3分钟，出料浇筑混凝土。
实施例6：
一种抑温、疏水、结晶自修复三功能复合混凝土防水剂，包括以下按照重量份的原料：石蜡乳液8份、葡萄糖2份、硅酸钾15份、聚丙烯酸钠1份、偏铝酸钠2份、水72份组成。
所述抑温、疏水、结晶自修复三功能复合混凝土防水剂的制备方法为：按重量份数计算，在反应釜中依次加入称取的水、聚丙烯酸钠、硅酸钾、葡萄糖、偏铝酸钠和石蜡乳液，搅拌分散至体系均匀，得到成品。
所述抑温、疏水、结晶自修复三功能复合混凝土防水剂的使用方法是：掺量为胶凝材料的1.5%。1）将产品放置于搅拌站添加剂桶内，由搅拌站程序设定液体配合比用量，自动抽送至搅拌斗内。2）混凝土罐车内添加：将配比确定的产品用量加入罐车内，浇筑前罐车应至少高速转动3分钟，出料浇筑混凝土。
将实施例1至6所得的抑温、疏水、结晶自修复三功能复合混凝土防水剂进行掺防水剂混凝土水化热温峰（℃）和28d/56d抗渗压力（MPa）的检测，检测方法如下：
1. 水化热温峰（℃）：掺防水剂C30混凝土，用混凝土绝热温升仪测试水化热温峰。
2. 28d/56d抗渗压力（MPa）：参照标准GB 18445-2012中试验方法进行检测。
检测结果如表1和表2所示。
从表1的检测结果来看，实施例1至6相比于基准混凝土，水化热温峰降幅控制在10℃左右，调控温峰降低幅度，保证混凝土后期强度，并有效解决混凝土前期收缩开裂问题。
从表2的检测结果来看，实施例1至6相比于基准混凝土，28d抗渗压力（MPa）及56d抗渗压力（MP）均有较大幅度的提升，进而从本质上提升了混凝土从前期浇筑到后期使用的全龄期抗渗性能，显著延长混凝土的使用寿命。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本发明揭露的范围内，可轻易想到的变化或者替换，都应该涵盖在本发明的保护范围内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (3)
1.一种复合混凝土防水剂，其特征在于：所述复合混凝土防水剂由蜡乳液8-25重量份、缓凝剂1-3重量份、结晶剂10-30重量份、稳定剂0.1-1重量份、催化剂1-2重量份、水50-75重量份组成；
所述的蜡乳液由石蜡、聚乙烯蜡中的一种或多种作为蜡源，熔点50~60℃，由能提高疏水性的硬脂酸或硬脂酸盐参与乳化反应制备而得，蜡乳液固含量40%～50%；
所述的缓凝剂为蔗糖或葡萄糖；
所述稳定剂为聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酸钠、聚丙烯酰胺、聚醋酸乙烯酯、三乙醇胺、甘油、γ-氨基丙基三乙氧基硅烷中的一种或多种；
所述的结晶剂为硅酸钾、硅酸钠、碳酸钾、碳酸钠、硅溶胶的一种或多种；
所述催化剂为偏铝酸钠、氟化钠、硫酸钠中的一种或多种。
2.一种制备如权利要求1所述复合混凝土防水剂的方法，其特征在于：包括如下步骤：按重量份数计算，在反应釜中依次加入称取的水、稳定剂、结晶剂、缓凝剂、催化剂和蜡乳液，搅拌分散至体系均匀，得到成品复合混凝土防水剂。
3.一种采用如权利要求1所述复合混凝土防水剂的使用方法，其特征在于：包括如下步骤：取复合混凝土防水剂，在混凝土拌制时，掺加胶凝材料总重量0.5%～1.5%的复合混凝土防水剂，搅拌均匀使用。
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