一種高效阻裂防水劑及其生產方法
2023-05-09 07:39:01 3
專利名稱：一種高效阻裂防水劑及其生產方法
技術領域：
本發明涉及一種應用於混凝土的外加劑，特別是一種阻裂防水劑。
背景技術：
保護建築物和結構不受溼氣和水的侵入，對於提高建築物的耐久性十分重要。對於混凝土和砌築的結構來說，水分的存在和遷移常常是結構的性能發生不良變化的重要原因。同時，水分作為結構物內部傳遞可溶組分的重要媒介，同樣可以引起混凝土和砌體結構性能上的破壞。例如，混凝土和砂漿的碳化、鋼筋鏽蝕、凍融破壞以及牆體的發黴現象均與水的存在和遷移有關。近年來，建築物牆體採用自保溫體系或者在牆體外側做複合保溫層以起到良好的保溫隔熱作用時，但是這些都必須解決抗滲和防水問題。由此可見，研製混凝土的高效阻裂防水劑對於提高建築物的工程質量和結構的耐久性是十分必要的。
建築業在實際使用，要求混凝土具有良好的工作性(流動性、保水性和粘聚性)、合適的強度和良好的體積穩定性(收縮小、抗裂性好)，具有抗滲和防水功能。但是傳統的混凝土是由水泥、砂、碎石和水組成，上述性能不佳；因此需要在傳統的混凝土中添加一定的外加劑才能符合實際的使用要求。
目前普遍採用的混凝土的阻裂防水劑，多以液體或粉體狀的剛性防水劑、膨脹劑、引氣劑或減水劑等外加劑為主。該類材料均呈剛性特徵，無助於從根本上改善混凝土及其製品的脆性。因而，用普通防水劑、膨脹劑、引氣劑或減水劑等配置的抗裂混凝土，其抗裂、抗折、抗衝擊及耐候、耐久性能欠佳，致使我國建築的滲漏頑症屢治不克，耗資耗材巨大。
發明內容
本發明要解決的技術問題是提供一種應用於混凝土的阻裂防水劑，使用了此種阻裂防水劑後的混凝土具有疏水性能好、抗裂性能高等優點。
為了解決上述技術問題，本發明提供一種高效阻裂防水劑，其組分及重量含量為活化沸石粉60％～76％、矽灰5％～15％、氧化鈣3％～8％、氧化鎂3％～8％、無水硫酸鈉3％～8％、水泥基滲透結晶母料2％～6％、矽烷偶聯劑1.0％～3.0％、高強高彈性模量聚乙烯醇纖維2％～4％和萘系高效減水劑5％～8％。
作為本發明的阻裂防水劑的改進活化沸石粉是孔徑大小為400～600納米的沸石磨細至150～250目，再於800～900℃的超高溫脫除結晶水所得。高強高彈性模量聚乙烯醇纖維的直徑18～20μm、長8～12mm。矽灰是7000～10000目的矽灰。所述矽烷偶聯劑為十二烷基硫酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉或矽烷基複合材料。沸石為斜發沸石或絲光沸石。
本發明還提供了上述阻裂防水劑的生產方法，包括以下步驟1)、活化沸石粉和矽烷偶聯劑均勻混合後投入物化反應釜內，升溫至150～180℃，於恆溫條件下改性反應10～30min；得改性粉料；2)、將上述改性粉料放入冷卻罐內冷卻至室溫，然後依次加入矽灰、氧化鈣、氧化鎂、無水硫酸鈉、水泥基滲透結晶母料和萘系高效減水劑進行均勻混合；得混合料；3)、將上述混合料放入無重力攪拌機內，然後再加入高強高彈性模量聚乙烯醇纖維進行均勻攪拌直至無結團；得阻裂防水劑。
本發明的阻裂防水劑中使用的所有組分均為市售產品。例如水泥基滲透結晶母料可選用美國ITE國際公司生產的ITE.K-11；萘系高效減水劑可選用浙江五龍化工股份有限公司生產的ZWL-V1型高效減水劑、浙江杭州中欣混凝土外加劑有限公司生產的ZX-3高效減水劑；高強高彈性模量聚乙烯醇纖維可選用蘭州尼維龍化纖公司生產的PVA纖維；屬於矽烷偶聯劑的矽烷基複合材料可選用國民澱粉公司的SEAL80矽烷憎水粉、山西三維公司的SWWP100矽烷憎水劑。
本發明生產方法的步驟2)中的室溫一般指0℃～40℃。
本發明的阻裂防水劑，其各種組分的作用詳細如下表述1、沸石晶格結構中存在著大量的孔道結構，這些孔道結構不盡增加了沸石的外表面積，增加了其對於外界陽離子和水分子等物質的接觸面積，即增強了沸石的外表面吸附陽離子和水分子等物質的能力；同時還增加了沸石的內表面積，從而使沸石能夠將許多物質吸附並儲存在其內部，並在外界條件發生變化時將這些物質脫附而釋放出來。
沸石具有能夠增強混凝土性能的作用，不僅與其孔道結構有關，還與沸石中陽離子的含量有關，也即與沸石的化學成分有關。沸石的主要成分是二氧化矽，二氧化矽的鍵結構特點使其表面具有大量的可用電子，從而使純淨的二氧化矽表面具有很高的表面張力，能夠吸附大量的水分子和低價小半徑陽離子。
因此在本發明中，活化沸石粉對於提高混凝土結構的防水性能效果顯著，還可以減輕混凝土的泌水性，提高其後期強度。能使摻用了本發明阻裂防水劑的混凝土水化更完全、結構更密實；從而使混凝土具有良好的抗鹼骨料反應能力，耐久性能明顯提高。
2、本發明的阻裂防水劑由於含有氧化鈣和氧化鎂，因此在實際使用的水化初期，會在混凝土顆粒骨架間隙中生成凝膠狀的Ca(OH)2和Mg(OH)2，並產生先期膨脹；而後生成硬化的Ca(OH)2和Mg(OH)2發生重結晶，開始後期膨脹；直到Ca(OH)2和Mg(OH)2結晶全部轉化成大的異方形，膨脹反應才結束。其主要優點是早期膨脹不是很大，但對於混凝土後期呈延遲性膨脹，因此對於補償混凝土的溫降收縮十分有利。
3、本發明所選用的無水硫酸鈉，對本發明的阻裂防水劑和混凝土混合後所形成的凝膠材料主要起到激發增強作用，對凝膠材料的工作性能也有改善作用。
4、本發明由於含有矽烷偶聯劑，因此當本發明的阻裂防水劑摻入到混凝土中並加水攪拌混合後，矽烷偶聯劑的保護膠體外殼能迅速溶解於水並釋放出被包裹的矽烷，使矽烷能分散到混凝土中，因此可以保證混凝土得以迅速潤溼，即賦予了混凝土極佳的拌合性能。而普通防水劑會對溼潤過程產生阻礙，從而使混凝土的拌和性能變差。
在混凝土高鹼性環境下，矽烷中親水的有機官能團會水解形成高反應活性的矽烷醇基團，矽烷醇基團能與混凝土的水化產物中的羥基基團進行不可逆反應形成化學結合，從而使通過交連作用連接在一起的矽烷牢固地固定在混凝土孔壁的表面。由於憎水的有機官能團朝向孔壁的外側，使得孔壁的表面獲得了憎水性，由此為混凝土帶來了持久的、整體性的憎水效果。矽烷偶聯劑在混凝土中水解後釋放的少量產物為乙醇，對環境沒有危害。
5、本發明的阻裂防水劑中所含有的PVA纖維(高強高彈性模量聚乙烯醇纖維)是一種採用纖維製作設備、用優質合成樹脂原料製成的高分子材料，其具有很好的強度、分散性和與混凝土基體的粘結性。PVA纖維如同在混凝土中摻入數億根三維亂向分步的微細筋，因此PVA纖維能起到抑制混凝土開裂，達到改善混凝土性能的目的。且PVA纖維具有分散性好、直徑小、耐久性高、握裹力強、環保安全等特點。
6、本發明所選用的萘系高效減水劑，可使混凝土減水性增強，提高流動性和可泵性。
7、本發明充分利用了沸石的鹼吸附性和對重金屬元素的吸附性能，還利用了沸石的活性離子交換性能，利用了沸石的耐酸耐鹼性能，利用了沸石的耐高溫耐低溫(耐候)性能。多孔結構、高滲透性、親水性的沸石經矽烷偶聯劑改性所得的改性粉料是一種憎水疏水性材料。
綜上所述，本發明的阻裂防水劑具有保水增稠、補償收縮、密實增強、阻裂抗滲和憎水防水等作用。可廣泛應用於各種抗滲混凝土工程、自防水混凝土管件、自防水輕集料砌塊、自防水保溫材料及各類保溫材料，或對使用中的建築物和構築物進行防水維修。本發明的阻裂防水劑，能彌補現有的剛性防水抗滲外加劑的剛強有餘、柔韌不足等缺陷，並且能解決現有的外加劑在建築防水(包括結構自防水)工程應用中的抗變形、抗收縮開裂、憎水疏水性能差等難題。
本發明的阻裂防水劑，其性能指標如表1所示表1、勻質性指標
為了充分證明本發明的阻裂防水劑的優點，經國家建築材料測試中心檢測，當其為凝膠材料重量的5％(內摻)時，受檢混凝土的性能指標如表2所示表2、受檢混凝土的性能指標
綜上所述，本發明的阻裂防水劑符合國家的相關標準的要求，其具有降低水化熱及延緩水化反應的作用，還具有吸附游離鹼的功能，並具有抑制鹼-集料反應作用。其符合氨釋放限量的要求，也符合核素限量的要求；因此能規模化推廣使用，屬於綠色材料。
具體實施例方式
實施例1、一種阻裂防水劑，其組分及重量含量為活化沸石粉62％、矽灰5％、氧化鈣4％、氧化鎂4％、無水硫酸鈉7％、水泥基滲透結晶母料5％、十二烷基硫酸鈉3％、高強高彈性模量聚乙烯醇纖維3％和萘系高效減水劑7％。
對上述組分的具體要求如下活化沸石粉是孔徑大小為400納米的斜發沸石磨細至150目，再於800℃的超高溫脫除結晶水所得。高強高彈性模量聚乙烯醇纖維的直徑18μm、長8mm。矽灰是7000目的矽灰。
上述阻裂防水劑的生產方法，是依次進行以下步驟1)、將活化沸石粉和十二烷基硫酸鈉均勻混合後投入物化反應釜內，升溫至150℃，於150℃恆溫條件下改性反應30min；得改性粉料；2)、將上述改性粉料放入冷卻罐內冷卻至室溫，然後依次加入矽灰、氧化鈣、氧化鎂、無水硫酸鈉、水泥基滲透結晶母料和萘系高效減水劑進行均勻混合；得混合料；3)、將上述混合料放入無重力攪拌機內，然後再加入高強高彈性模量聚乙烯醇纖維進行均勻攪拌直至無結團；得阻裂防水劑。
實施例2、一種阻裂防水劑，其組分及重量含量為活化沸石粉60％、矽灰13％、氧化鈣3％、氧化鎂7％、無水硫酸鈉4％、水泥基滲透結晶母料3％、十二烷基苯磺酸鈉2.0％、高強高彈性模量聚乙烯醇纖維2％和萘系高效減水劑6％。
對上述組分的具體要求如下活化沸石粉是孔徑大小為500納米的絲光沸石磨細至200目，再於850℃的超高溫脫除結晶水所得。高強高彈性模量聚乙烯醇纖維的直徑19μm、長10mm。矽灰是9000目的矽灰。
上述阻裂防水劑的生產方法，是依次進行以下步驟1)、將活化沸石粉和十二烷基苯磺酸鈉均勻混合後投入物化反應釜內，升溫至170℃，於170℃恆溫條件下改性反應20min；得改性粉料；2)、將上述改性粉料放入冷卻罐內冷卻至室溫，然後依次加入矽灰、氧化鈣、氧化鎂、無水硫酸鈉、水泥基滲透結晶母料和萘系高效減水劑進行均勻混合；得混合料；
3)、將上述混合料放入無重力攪拌機內，然後再加入高強高彈性模量聚乙烯醇纖維進行均勻攪拌直至無結團；得阻裂防水劑。
實施例3、一種阻裂防水劑，其組分及重量含量為活化沸石粉70％、矽灰6％、氧化鈣6.5％、氧化鎂3％、無水硫酸鈉3％、水泥基滲透結晶母料2％、矽烷基複合材料1％、高強高彈性模量聚乙烯醇纖維3.5％和萘系高效減水劑5％。
對上述組分的具體要求如下活化沸石粉是孔徑大小為600納米的斜發沸石磨細至250目，再於900℃的超高溫脫除結晶水所得。高強高彈性模量聚乙烯醇纖維的直徑20μm、長12mm。矽灰是10000目的矽灰。
上述阻裂防水劑的生產方法，是依次進行以下步驟1)、將活化沸石粉和矽烷基複合材料均勻混合後投入物化反應釜內，升溫至180℃，於180℃恆溫條件下改性反應10min；得改性粉料；2)、將上述改性粉料放入冷卻罐內冷卻至室溫，然後依次加入矽灰、氧化鈣、氧化鎂、無水硫酸鈉、水泥基滲透結晶母料和萘系高效減水劑進行均勻混合；得混合料；3)、將上述混合料放入無重力攪拌機內，然後再加入高強高彈性模量聚乙烯醇纖維進行均勻攪拌直至無結團；得阻裂防水劑。
最後，還需要注意的是，以上列舉的僅是本發明的若干個具體實施例。顯然，本發明不限於以上實施例，還可以有許多變形。本領域的普通技術人員能從本發明公開的內容直接導出或聯想到的所有變形，均應認為是本發明的保護範圍。
權利要求
1.一種高效阻裂防水劑，其組分及重量含量為活化沸石粉60％～76％、矽灰5％～15％、氧化鈣3％～8％、氧化鎂3％～8％、無水硫酸鈉3％～8％、水泥基滲透結晶母料2％～6％、矽烷偶聯劑1.0％～3.0％、高強高彈性模量聚乙烯醇纖維2％～4％和萘系高效減水劑5％～8％。
2.根據權利要求1所述的高效阻裂防水劑，其特徵是所述活化沸石粉是孔徑大小為400～600納米的沸石磨細至150～250目，再於800～900℃的超高溫脫除結晶水所得。
3.根據權利要求1或2所述的高效阻裂防水劑，其特徵是高強高彈性模量聚乙烯醇纖維的直徑18～20μm、長8～12mm。
4.根據權利要求3所述的高效阻裂防水劑，其特徵是所述矽灰是7000～10000目的矽灰。
5.根據權利要求4所述的高效阻裂防水劑，其特徵是所述矽烷偶聯劑為十二烷基硫酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉或矽烷基複合材料。
6.根據權利要求5所述的高效阻裂防水劑，其特徵是所述沸石為斜發沸石或絲光沸石。
7.如權利要求1～6中任意一種高效阻裂防水劑的生產方法，其特徵是包括以下步驟1)、活化沸石粉和矽烷偶聯劑均勻混合後投入物化反應釜內，升溫至150～180℃，於恆溫條件下改性反應10～30min；得改性粉料；2)、將上述改性粉料放入冷卻罐內冷卻至室溫，然後依次加入矽灰、氧化鈣、氧化鎂、無水硫酸鈉、水泥基滲透結晶母料和萘系高效減水劑進行均勻混合；得混合料；3)、將上述混合料放入無重力攪拌機內，然後再加入高強高彈性模量聚乙烯醇纖維進行均勻攪拌直至無結團；得阻裂防水劑。
全文摘要
本發明公開了一種阻裂防水劑活化沸石粉60％～76％、矽灰5％～15％、氧化鈣3％～8％、氧化鎂3％～8％、無水硫酸鈉3％～8％、水泥基滲透結晶母料2％～6％、矽烷偶聯劑1.0％～3.0％、高強高彈性模量聚乙烯醇纖維2％～4％和萘系高效減水劑5％～8％。其生產方法步驟如下1)活化沸石粉和矽烷偶聯劑混合後進行改性反應；2)將所得的改性粉料冷卻至室溫，然後依次加入矽灰、氧化鈣、氧化鎂、無水硫酸鈉、水泥基滲透結晶母料和萘系高效減水劑進行混合；3)將所得的混合料放入無重力攪拌機內，然後再加入高強高彈性模量聚乙烯醇纖維進行攪拌直至無結團。使用了此阻裂防水劑後的混凝土具有疏水性能好、抗裂性能高等優點。
文檔編號C04B24/38GK101062853SQ200710067988
公開日2007年10月31日 申請日期2007年4月13日 優先權日2007年4月13日
發明者俞錫賢 申請人:俞錫賢