CN1198778C - 防水产品的制备方法以及建筑材料表面的防水方法和产品 - Google Patents

防水产品的制备方法以及建筑材料表面的防水方法和产品 Download PDF

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Abstract

本发明涉及用于建筑物表面防水和防浸染产品的生产和应用。为了能以较简单、经济但却很可靠和持久的方式使建筑材料表面防水和防浸染，提出一种涂覆产品，该产品由两种水溶液生成一种水溶液产品，该产品含硅、钙和钠离子，其中氧化钙的溶解能力用加入水中的助溶剂增大，而且该最终产品经在建筑材料表面涂复和干燥之后形成一种类似玻璃的表面膜。

Description

防水产品的制备方法以及建筑材料 表面的防水方法和产品
本发明涉及一种生产用于固体建筑材料表面防水和抗液体以及抗化学和生物腐蚀浸染的产品的方法，以及涉及用于固体建筑材料的表面抗液体以及抗化学和生物腐蚀浸染和防水处理的方法，和一种用于固体建筑材料表面防水和抗液体以及抗化学和生物腐蚀浸染的产品。
市场上出售多种产品和制剂，它们用于涂漆或涂复固体建筑材料表面，诸如建筑物、水槽或游泳池等的墙、顶和/或地面，其目的是使这些表面防水和/或防表面被化学和生物腐蚀所浸染。这类产品通常是以橡胶或塑料(合成树脂或环氧树脂)为基料的产品或者是专用涂料。但是，这类已知的市售产品本身在其效果和寿命方面经常不能满足要求，特别是在需同时满足几种要求的情况下，例如水库，游泳池等建筑在露天的建筑物表面需防液体(特别是水)同时需防化学和/或生物腐蚀就是这种情况。
GB-A-927059公开了一种防水组合物，该组合物含下列组分(以重量％计)：凝乳皂10％-18％、水28％-40％、孰石灰44％-50％和硅酸钠2％-4％。这种防水组合物可按下列方式制备：
-破碎或压碎凝乳皂，并搅入在容器中加热的定量水中；
-再加水同时搅拌和继续加热，直到该皂完全溶解；
-煮沸溶解的皂和水的混合物；
-逐步加入孰石灰，缓慢混合混合材料，停止加热；
-添加硅酸钠。
由此生成一种稠的膏状物，该膏状物可不经另外的改性即可上市。这种膏状物可与水和各种稀释剂混合使用，很明显，通常仅得稀膏状物。这种组合物可涂复于墙、石材制品或粉墙上，或加到水泥、灰泥和类似的液体混合物中在装修之前抹墙。如果这种组合物用作已完工的墙面或其他表面的涂复材料，则其强度较弱，而当组合物添加到用于新建目的的液体混合物中，其强度可提高很多(见该说明书第1页第76-78行)。
根据JP-A-60016898(NISSHIN KOGYO KK)，1985年1月28日，(DATABASE WPI，Ch，Week 8510，Derwent PublicationsLtd.London/GB)的摘要，制备了一种组合物，其含水玻璃(35-50％(重量))、NaOH或KOH(0.5-3％(重量))、水(10-30％(重量))、水泥(10-30％(重量))、氧化钙(0.5-3％(重量))、Al粉(0.5-5％(重量))、填充剂(碳酸钙、碳酸镁、氢氧化镁、硅石粉…10-30％(重量))和甘油(2-6％(重量))。这种组合物用于为制备绝热材料、过滤材料、吸音剂等的泡沫材料。这种方式制成的防水泡沫体在通常温度下强度高、寿命长。但是，这种用于形成泡沫体的组合物不能用来制造能较简单较快地涂复到要求经济持久防水的建筑材料表面的产品，因为它是根据现有应用的要求提出的，特别是为了堵塞墙表面的孔及类似目的。
因此，本发明的目的在于提供一种生产用于固体建筑材料表面防水和抗液体以及抗化学和生物腐蚀浸染的产品的方法，一种用于固体建筑材料表面防水和抗液体以及抗化学和生物腐蚀浸染的产品和一种使建筑材料表面防水和抗液体以及抗化学和生物腐蚀浸染的方法。另一方面，制备一种处理产品和涂复产品，其制备较简单和经济、其用途甚广、其效果可靠、寿命长，这种产品能较简单、较快地涂复到要保护的建筑材料表面。
本发明的第一个方面涉及制造或制备处理产品或涂复产品的方法，以便使相应的建筑材料的表面能防水，由此使其表面能抗液体、以及抗化学和生物腐蚀浸染或得以保护。按照本发明，通常经下列步骤制造：
a)制备第一种水溶液(基本溶液)，其方法是籍助于与一定量的水混合的助溶剂将氧化钙(CaO)溶解于此一定量的水中，以便增强氧化钙在水中的溶解或溶解效果；
b)制备第二水溶液，该溶液含水和硅酸钠；
c)混合该第一水溶液和第二水溶液，结果生成一种水溶液产品(处理产品或涂复产品)，该产品含硅、钙和钠离子，并在相应的建筑材料表面生成类似玻璃的表面膜。
采用本发明的这种制备方法，能制造一种(能立即使用的水溶液形式的产品，该溶液能以极易操作并能较快的方法涂复到要保护的建筑材料表面。但是在干燥状态，该产品产生一种固态的、耐火的、不溶的表面膜，这是由于存在于所制备的水溶剂产品中的硅、钙和钠离子形成了双硅酸盐(钠钙硅酸盐)。
但是，在这种方法中，特别重要的是要知晓氧化钙只能在水中溶解极小量。为了能在给定量的水中溶解足够量的氧化钙，首先是根据本发明制备所谓的第一水溶液(基本溶液)，参考上述a)，它能使规定量的水溶解足够量的氧化钙，因为此量的水混有适当的助溶剂，从而能改进或增强氧化钙的溶解。与此相关应该指出，1升水仅能溶约1g的氧化钙；但是采用混入助溶剂，多倍于此量的氧化钙可溶于该等量的水中。这样，混入助溶剂可使相当大量的氧化钙溶于等量的水中，从而控制所制备的水溶液产品中氧化钙和硅酸钠的比例。
原则上，任何一种能使给定量水中氧化钙溶解量增高的助溶剂皆可用于第一水溶液的水量中。按照本发明，特别优选蔗糖(C12H22O11)形式的糖作助溶剂溶于第一水溶液，其目的在于增加其中氧化钙的溶解量。这样，普通的糖可在一定程度上用作一种类型的催化剂，以便显著地增大氧化钙在水中的溶解能力。例如，大约32g氧化钙可溶解在溶有400g糖/蔗糖的1升水中，这意味着，100g糖/蔗糖能使8g氧化钙溶于相应量的水中。
但是，在多数情况下，根据本发明的生产方法亦宜在第一水溶液中混入甘油(CH2OH-CHOH-CH2OH)作助溶剂，以便增大氧化钙在其中的溶解。但是应该指出，采用甘油确实可增大溶解在水中的氧化钙量，但水中氧化钙的溶解能力低于采用蔗糖的情况。但是，无论如何，采用甘油混入第一水溶液中，大约甘油重量的3.5％的氧化钙量可以溶解，这个量对多数最终产品的用途而言是足够的。
在制备第一水溶液时，首先宜采用将定量水煮沸的规程，以便使水脱气和去矿物质。然后将助溶剂加入该量的水中，随后使氧化钙以生石灰或钙的水合物(按具体情况要求的量)的形式在室温下与水混合、溶解，从而生成第一水溶液。采用脱气，使全部碳酸气从这种水中去除，否则碳酸气会以碳酸钙(CaCO3)的形式沉淀氧化钙。就在此之后再将助溶剂(蔗糖或甘油)添加到定量的水中(溶入或混入)。虽然，原则上可将助溶剂在脱气之后加入温水中，但首先优选将水冷却到室温(约20-25℃)，就在其后再添加助溶剂。然后将相当量的氧化钙亦在室温或环境温度下与水混合，使其溶于其中。
为按照本发明制备处理产品或涂复产品，氧化钙应以生石灰(CaO)的形式添加，其比例取决于所用的助溶剂量，钙的水合物(Ca(OH)2)在第一水溶液中生成。但是，如上所述，可直接添加钙的水合物(Ca(OH)2)代替生石灰。
按照本发明，将氧化钙和硅酸钠添加到(溶入)第一和第二水溶液中，其量或比例宜使最终水溶液产品，即所谓的处理产品或涂复产品所含钙和钠的比例，即Ca∶Na2约为0.1-1.0。要保护的建筑材料表面上的干的，可能是固化的最终产品膜的挠性或强度可按预期的方式藉助Ca∶Na2的比例来控制。事实上Ca∶Na2的比值越大，在涂复表面上的干产品膜越硬，挠性越小；但是，如果这个比例在最终产品中太低，则后者较易溶于水，而钙(Ca)的比例过高则会使最终产品膜趋于破裂或爆裂。
在各种可能采用的硅酸钠中，在本发明的基于的试验中，五水偏硅酸钠(Na2*SiO3*5H2O)证明是非常合适的，这种硅酸钠盐在溶解状态可用于第二水溶液。但是，其它化学式的硅酸钠亦可采用，只要它们能溶于水。
本发明的第二个方面，针对一种防水处理产品或制剂，并用于建筑材料表面的抗液体(特别是水及其类似物)以及抗化学和生物腐蚀的浸染。按照本发明，这种产品的特点是由第一和第二水溶液混合在一起形成的一种水溶液，并且它含硅、钙和钠离子，其中在第一水溶液中氧化钙借助于加入水中的蔗糖或甘油作助溶剂溶于水中，其中第二水溶液含水和硅酸钠，而且这种水溶液产品的制备方法要使其涂复于建筑材料表面并在其上干燥之后，生成一种类似玻璃的表面膜。这种产品宜是根据上述方法制备的产品。
因此，这种水溶液产品宜含钙和钠，其Ca∶Na2的重量比例约为0.1-1.0。
甚至最终产品中所用助溶剂(用于使水中氧化钙的溶解增大到足够的量)可以是各种不同类型。特别优选蔗糖形式的糖，它预先溶于第一水溶液中作溶解氧化钙的助溶剂。糖或蔗糖能使特别大量的氧化钙溶解在水中，这已在上面作过解释。甘油在多数情况下能类似地混入原始量的水或第一水溶液中作助溶剂，但相比之下其对氧化钙在水中的助溶能力却稍有降低。
这里应该指出，其它适宜的助溶剂亦可能用于增大氧化钙在水中的溶解，尽管它们不能取得糖或蔗糖那样高的和特别好的助溶效果。例如，一种有机化学产品酚，可作为代替有机助溶剂蔗糖的另一可能的助溶剂。
如果按照本发明用糖或蔗糖作水溶液产品的助溶剂，则这样制得的最终产品将含下列组分，以重量％计：
      52.5-56％             水(H2O)
      24-33％               蔗糖(C12H22O11)
      1.9-2.7％             氧化钙(CaO)
      8.6-21.3％            五水偏硅酸钠(Na2*SiO3*5H2O)
如果，相反，采用甘油作水溶液产品的助溶剂，则这种产品将含下列组分，以重量％计：
      55.6-68％             水(H2O)
      31-36.6％             甘油(C2H2OH-CHOH-CH2OH)
      1.1-1.31％            氧化钙(CaO)
      4.3-12.3％            五水偏硅酸钠(Na2*SiO3*5H2O)
下面列举几个本发明产品不同组分的例子，一方面是采用糖/蔗糖作助溶剂，另一方面采用甘油作助溶剂，此外这些组合物例子的差别在于在特定组合物中Ca∶Na2的比例不同。
例1
Ca∶Na2比为0.3，各组分如下，以重量％计：
      52.5％               水(H2O)
      24.27％              蔗糖(C12H22O11)
      1.93％               氧化钙(CaO)
      21.3％              五水偏硅酸钠(Na2*SiO3*5H2O)
      100％
例2
采用蔗糖作助溶剂，其Ca∶Na2比为0.5∶
      54.12％              水(H2O)
      28.56％          蔗糖(C12H22O11)
      2.28％           氧化钙(CaO)
      15.04％         五水偏硅酸钠(Na2*SiO3*5H2O)
      100％
例3
采用蔗糖作助溶剂，其Ca∶Na2比为1∶
      55.78％          水(H2O)
      32.92％          蔗糖(C12H22O11)
      2.63％           氧化钙(CaO)
      8.67％          五水偏硅酸钠(Na2*SiO3*5H2O)
      100％
例4
采用甘油作助溶剂，其Ca∶Na2比为0.3∶
      55.63％          水(H2O)
      31.0％           甘油(CH2OH-CHOH-CH2OH)
      1.11％           氧化钙(CaO)
      12.62％         五水偏硅酸钠(Na2*SiO3*5H2O)
      100％
例5
采用甘油作助溶剂，其Ca∶Na2比为0.5∶
      55.8％           水(H2O)
      33.94％          甘油(CH2OH-CHOH-CH2OH)
      1.22％           氧化钙(CaO)
      8.04％          五水偏硅酸钠(Na2*SiO3*5H2O)
      100％
例6
采用甘油作助溶剂，其Ca∶Na2比为1∶
      57.87％          水(H2O)
      36.53％          甘油(CH2OH-CHOH-CH2OH)
      1.31％           氧化钙(CaO)
      4.33％          五水偏硅酸钠(Na2*SiO3*5H2O)
      100％
一般说来，如果需要或有助于应用，所有这些形成水溶液产品的组合物皆可用水稀释。
根据第三个方面，本发明亦涉及建筑材料表面抗水和防浸染方法，以便使材料能抗液体，特别是水和类似物，及其抗化学和生物腐蚀，采用液态或可涂刷状态的涂复产品涂复于要保护的表面上。根据本发明，方法包括下列步骤：
a)制备第一水溶液，其方式是籍助于混入该定量的水中的助溶剂将一定量的氧化钙溶于一定量的经脱气(或去矿物质)的水中，其目的在于增大氧化钙的溶解(溶解能力)；
b)混合第一水溶液与含硅酸钠的第二水溶液，以形成水溶液产品(作为涂复产品)，该产品含硅、钙和钠离子；
c)将这种水溶液产品涂复于建筑材料表面，该产品在该表面上干燥和固化成类似玻璃的表面膜。这样，按本发明所述之方法制备的产品特别可用作涂复产品。这种方式制备的水溶液产品可极为简单和快捷地涂复于要保护的建筑材料表面。涂复于这种表面并干燥和固化成类似玻璃的表面膜的产品构成一种涂复产品，该产品具有很多用途，其作用极为可靠和持久，而且由于按上法制备和其中采用的组成，使该产品可非常简单和经济地制备。
这种方式制备的涂复产品在实际应用中，在要保护的建筑材料表面宜以若干薄层涂复，以使表面防水和抗浸染。涂复具体可采用滚涂(用涂辊)、刷涂或喷涂进行。涂复在建筑材料表面的涂层可采用暖空气和/或自然挥发(由于环境空气的影响)干燥和固化。在干燥和固化之后，部分助溶剂可从表面析出结晶。这部分在表面膜中沉析的助溶剂可用简单方式洗去，例如用水，但有时这部分沉析物可简单地被雨水自然洗掉。顺便指出，蔗糖将以结晶形式沉析。
本发明的这种方法特别可用于使固体建筑材料的多孔表面防水和防浸透，特别是包括混凝土、类混凝土或类水泥的材料、石材、木材等等。
最后将解释一个实际的实施例子
本发明的试验是基于将旧的游泳池的壁作成防水和防浸染，并用按本发明生产的涂复产品，所用处理方法已在上面叙述。
在这个旧游泳池中，内表面由小块陶瓷马赛克构成，其缝间用水泥粘结。除了内表面已部分透水的事实外，在这个游泳池壁的内面或表面上的苔藓已不断生长。
首先试图一方面使清洁后的内表面(壁表面)防水，另一方面进行防苔藓生长的浸染，为此采用了市场出售的多种不同产品(橡胶或合成树脂基产品或专用涂料)。无一种已知产品能持久去除该苔藓的生长同时又能获得足够的不透水的能力。应用某些已知产品甚至使游泳池的马赛克壁的颜色发生了不希望的变化，随之带来新问题。
这个游泳池的内面(表面)用按本发明生产的产品并按本发明的方法进行涂复。按此，水溶液产品籍助涂辊以多层薄涂层涂复于游泳池壁的内面和池底，一共涂了五道薄涂层，每次涂复之间有足够的时间便于其完全干透。内表面上最终产品膜的完全干燥和固化通过自然外部干燥和挥发进行。在此之后，用作助溶剂的从表面结晶出的蔗糖被简单地用水洗去。
至于涂复产品的特性，亦可指出，在其液态或可涂状态下它稍呈乳状，但在干燥和固化之后，它生成类似玻璃的膜。这样就生成了一种完全防水的涂层，加之它足够深地穿透到了建筑材料的微孔中而便于可靠地防止新苔藓的生长。这个例子说明了另一优点，由于类似玻璃的涂层，这个游泳池的马赛克壁的清洁的，未受损害的外观得以形成和保持。

Claims (18)

1.一种生产用于固体建筑材料表面防水和抗液体以及抗化学和生物腐蚀浸染的产品的方法，其特征在于下列步骤：
a)制备第一水溶液，它是藉助蔗糖或甘油作为助溶剂使氧化钙溶于一定量的水中，该助溶剂与此量的水混合，其目的在于增大氧化钙的溶解；
b)制备第二水溶液，该溶液含水和硅酸钠；
c)混合该第一水溶液和该第二水溶液，结果生成一种水溶液产品，该产品含硅、钙和钠离子，而且该产品在干燥状态下会在相应的建筑材料表面形成类似玻璃的表面膜。
2.权利要求1的方法，其特征在于，以蔗糖的形式的糖溶于第一水溶液中。
3.权利要求1的方法，其特征在于，甘油与第一水溶液相混合。
4.权利要求1的方法，其特征在于，
-将定量的水煮沸脱气，
-助溶剂加到该脱气的水中，以及
-然后氧化钙以生石灰或钙的水合物的形式在室温下混入该水中并溶解，结果制成第一水溶液。
5.权利要求4的方法，其特征在于，生石灰的添加的比例取决于所用助溶剂的量，在第一水溶液中生成钙的水合物(Ca(OH)2)。
6.权利要求5的方法，其特征在于，氧化钙和硅酸钠添加到第一和第二水溶液中，其量使最终水溶液产品中Ca∶Na2的重量比为0.1-1.0。
7.权利要求1-6之一的方法，其特征在于，溶于第二水溶液中的硅酸钠的形式为五水偏硅酸钠(Na2*SiO3*5H2O)。
8.一种用于固体建筑材料表面防水和抗液体以及抗化学和生物腐蚀浸染的产品，其特征在于，由第一和第二水溶液混合在一起形成一种水溶液，并且它含硅、钙和钠离子，其中在第一水溶液中氧化钙藉助于添加到水中的蔗糖或甘油作为助溶剂溶解于水中，其中第二水溶液含水和硅酸钠，而且这种水溶液产品，在其涂复在建筑材料表面并在表面上干燥之后，生成一种类似玻璃的表面膜。
9.权利要求8的产品，其特征在于，该水溶液产品所含钙和钠的重量比为Ca∶Na2为0.1-1.0。
10.权利要求8的产品，其特征在于，水溶液产品含下列组分(以重量％计)：
52.5-56％            水(H2O)
24-33％              蔗糖(C12H22O11)
1.9-2.7％            氧化钙(CaO)
8.6-21.3％           五水偏硅酸钠(Na2*SiO3*5H2O)。
11.权利要求8的产品，其特征在于，水溶液产品含下列组分(以重量％计)：
55.6-68％            水(H2O)
31-36.6％            甘油(CH2OH-CHOH-CH2OH)
1.1-1.31％           氧化钙(CaO)
4.3-12.3％           五水偏硅酸钠(Na2*SiO3*5H2O)。
12.权利要求10或11的产品，其特征在于，水溶液产品可用水稀释使用。
13.一种使建筑材料表面防水和抗液体以及抗化学和生物腐蚀浸染的方法，该法将液态和可涂态的涂复产品涂复到表面上，其特征在于下列步骤：
a)制备第一水溶液，它是籍助蔗糖或甘油作为助溶剂使一定量的氧化钙溶于一定量的脱气的水中，该助溶剂与此量的水混合，其目的在于增大氧化钙的溶解；
b)混合此第一水溶液与含硅酸钠的第二水溶液，其目的在于制成一种水溶液产品，该产品含硅、钙和钠离子；
c)将此水溶液产品涂复于建筑材料表面，并在其上干燥及固化为类似玻璃的表面膜。
14.权利要求13的方法，其特征在于，将最终水溶液产品分若干薄涂层涂复到防水的建筑材料表面，其具体方式为滚涂、刷涂或喷涂。
15.权利要求14的方法，其特征在于，涂复于表面的涂层以暖空气和/或以自然挥发进行干燥和固化。
16.权利要求15的方法，其特征在于，在表面膜上沉析出的部分助溶剂被洗去。
17.权利要求13的方法，其特征在于它用于对固体建筑材料的多孔表面的防水及防浸染。
18.权利要求17的方法，其特征在于固体建筑材料是混凝土、类混凝土或类水泥材料、石材、木材。
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