一種無機-有機復(fù)合滲透結(jié)晶型混凝土防水劑的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種無機-有機復(fù)合滲透結(jié)晶型混凝土防水劑，屬于混凝土建筑防水 材料技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 混凝土是一種多相復(fù)合脆性材料，其抗拉強度比較低（約為抗壓強度的1/20~ 1/10)、極限拉應(yīng)變也比較?。▋H有0.02%~0.03% )。當其在水化硬化過程中，由于干 燥收縮、化學(xué)收縮、碳化收縮等原因引起體積收縮變形而產(chǎn)生的內(nèi)部拉應(yīng)力大于其本身的 抗拉強度時，混凝土?xí)霈F(xiàn)開裂現(xiàn)象，這不僅可以破壞其結(jié)構(gòu)的抗?jié)B性，還將影響其的耐久 性、鋼筋的穩(wěn)定性和建筑的安全性。此外，混凝土還是一種非均勻材料，從宏觀結(jié)構(gòu)上看，混 凝土是由不同尺寸且形狀也不同的骨料顆粒和不連續(xù)的水化水泥漿體構(gòu)成；從微觀結(jié)構(gòu)上 看，混凝土是由分布不均且大小不同的微細空隙構(gòu)成。當這些空隙形成連續(xù)不斷和相互銜 接的通路時，長期暴露在自然環(huán)境中的混凝土非常容易受到水分侵蝕，其的耐久性也將因 此而遭到破壞。因此，如何減少這些開裂現(xiàn)象和微觀空隙造成的混凝土滲水通道，從而提高 混凝土的抗?jié)B能力和耐久性能將是混凝土防水材料科研工作者著力研究的課題之一。
[0003] 提高混凝土的抗?jié)B性能是提高混凝土耐久性能的關(guān)鍵因素之一，為此人們采用了 混凝土防水材料來提高混凝土的抗?jié)B性能。根據(jù)原理和外觀形態(tài)的不同，混凝土防水材料 可分為剛性防水材料和柔性防水材料。柔性防水材料主要包括卷材、防水涂料和密封材料 等。其中現(xiàn)有的防水涂料還包括瀝青、環(huán)氧樹脂、聚氨酯和丙烯酸樹脂等。通過在混凝土表 面刷涂一定厚度的這些防水材料來堵塞混凝土孔隙，阻住水分的侵蝕，從而提高混凝土的 抗?jié)B性能，但是這些防水材料與基面混凝土粘結(jié)力弱，容易與基面產(chǎn)生剝離的現(xiàn)象，而且其 本身是不透氣的，當水分從內(nèi)部排出時，會將表面的防水層沖破，致使涂料壽命縮短。此外， 這些防水材料通常也會因含有甲醛，使用后會對人體和環(huán)境造成影響，而被限制使用。剛性 防水材料主要是指在混凝土中摻入剛性防水劑的材料。其中剛性防水劑又包括了無機防水 劑和有機防水劑。無機防水劑主要是指通過摻入硅酸鹽、鐵鹽和氯鹽等，與混凝土中的水化 產(chǎn)物發(fā)生反應(yīng)生成膠體，堵塞混凝土內(nèi)部孔隙，從而提高混凝土的抗?jié)B性，但是這些防水材 料抗?jié)B防水性能較差，防水層耐久性也較差，而且不具有自愈性能，從而使用范圍受限。有 機防水劑主要是指有機物為主要載體的防水劑，如有機硅防水劑。有機硅防水劑具有很低 的表面張力，能降低混凝土的表面能，并可在混凝土表面一定深度范圍內(nèi)形成疏水薄膜，使 其具有出色的憎水性；同時對混凝土還具有"透氣呼吸"功能，減少了內(nèi)部水對防水層的沖 刷。但是，有機硅防水劑仍存在如下幾個問題，如乳液不穩(wěn)定、耐堿性較差、含有大量揮發(fā)性 高的有機物、自愈性能較差，以及隨著時間延長，防水效果會逐漸降低等。
[0004] 水泥基滲透結(jié)晶型防水材料是以硅酸鹽水泥、石英砂等為基材，摻入活性化學(xué)物 質(zhì)組成的一種新型剛性防水材料。其作用機理是遇水后，活性化學(xué)物質(zhì)與水泥水化過程中 產(chǎn)生的Ca(OH)2反應(yīng)，生成不溶于水的凝膠體，如硅酸鈣凝膠和鈣礬石晶體等，從而堵塞內(nèi) 部孔隙，封閉毛細孔通道，增加密實度，形成與混凝土融為一體的永久性密封防水層，提高 了水泥混凝土耐久性。與無機防水劑、有機防水劑相比，滲透結(jié)晶型防水劑具有良好的防 水能力、自愈性和耐久性，這是借助化學(xué)反應(yīng)，改善了整個基體防水性能的結(jié)果。但是國內(nèi) 的滲透結(jié)晶型防水材料主要是依靠國外進口滲透結(jié)晶母料進行配置，如中國專利號為CN 102786275B、CN101362867A、CN101654351A等，因而防水材料生產(chǎn)成本比較高，從而限 制了其在混凝土防水工程中的應(yīng)用范圍。因此，開發(fā)一種新的滲透結(jié)晶型防水材料將對混 凝土建筑起到非常重要的作用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 針對上述現(xiàn)有技術(shù)中滲透結(jié)晶型防水材料的滲透結(jié)晶母料成本比較高的技術(shù)問 題，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提出了一種具有良好的防水性能、耐久性能和自愈性能， 且成本低的無機-有機復(fù)合滲透結(jié)晶型混凝土防水劑。
[0006] 本發(fā)明為解決上述問題所采取的技術(shù)方案為：
[0007] -種無機-有機復(fù)合滲透結(jié)晶型混凝土防水劑，由以下重量份配比的各組分制 成：硅酸鈉20~30份，甲基硅酸鈉5~9份，海藻酸鈉2~6份，明膠7~9份，十二烷基 乙氧基磺基甜菜堿1~4份，碳酸鈉1~3份，檸檬酸鈉1~4份，三乙醇胺2~5份，硫酸 鋁鉀5~10份，硫酸鈣3~6份，聚乙烯醇1~3份，木質(zhì)素磺酸鈣1~3份，羧甲基纖維 素3~5份，氯化鈣1~4份，硼酸1~3份，水55~75份。
[0008] 優(yōu)選的，所述的無機-有機復(fù)合滲透結(jié)晶型混凝土防水劑由以下重量份配比的各 組分制成：
[0009] 硅酸鈉23~27份，甲基硅酸鈉6~8份，海藻酸鈉3~5份，明膠7. 5~8. 5份， 十二烷基乙氧基磺基甜菜堿2~3份，碳酸鈉1. 5~2. 5份，檸檬酸鈉2~3份，三乙醇胺 3~4份，硫酸鋁鉀6~9份，硫酸鈣4~5份，聚乙烯醇1. 5~2. 5份，木質(zhì)素磺酸鈣1. 5~ 2. 5份，羧甲基纖維素3. 5~4. 5份，氯化鈣2~3份，硼酸1. 5~2. 5份，水60~70份。
[0010] 優(yōu)選的，其重量份配比如下：
[0011] 硅酸鈉25份，甲基硅酸鈉7份，海藻酸鈉4份，明膠8份，十二烷基乙氧基磺基甜 菜堿2. 5份，碳酸鈉2份，檸檬酸鈉2. 5份，三乙醇胺3. 5份，硫酸鋁鉀8份，硫酸鈣4. 5份， 聚乙烯醇2份，木質(zhì)素磺酸鈣2份，羧甲基纖維素4份，氯化鈣2. 5份，硼酸2份，水65份。
[0012] 本發(fā)明中，硅酸鈉，是一種結(jié)晶劑，其作用是能夠與混凝土內(nèi)部孔溶液中的鈣離子 發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成CaSiO3晶體，填充裂紋和孔隙，達到增加密實性和防水效果。此外，硅酸 鈉還可以與混凝土中水化產(chǎn)物Ca(OH)2作用，生成C-S-HOcCaO?SiO2 ?yH20)凝膠防水層， 提尚混凝土防水功能。
[0013] 甲基硅酸鈉，其作用是與混凝土中的水泥基化合物作用后，生成絡(luò)合物在混凝土 孔隙中，形成防水結(jié)晶體，實現(xiàn)防水、自愈孔隙、堵塞孔道的作用。再者，甲基硅酸鈉不僅可 以形成牢固的憎水層，使混凝土具有良好的防水功能；還可以使混凝土與水的接觸角達到 120度以上，使混凝土具有"透氣呼吸"功能，提高混凝土耐久性。此外，其還具有微膨脹作 用，實現(xiàn)補償收縮，減少開裂。
[0014] 海藻酸鈉與明膠可以通過混凝土中的鈣離子橋架作用形成不可逆凝膠，增加防水 凝膠的厚度，提高混凝土防水效果。此外，海藻酸鈉的螯合性、明膠的持水性，還可以增加混 凝土自愈性和防水性。
[0015] 十二烷基乙氧基磺基甜菜堿，不僅僅是兩性離子表面活性劑，而且還是防水劑自 身縮聚結(jié)晶劑。這是由于在其分子結(jié)構(gòu)中，同時含有疏水基團一R-和親水基團一0H。在混 凝土處于干燥狀態(tài)下，其親水性大于疏水性，可溶于水，其不發(fā)生縮聚結(jié)晶現(xiàn)象；而當混凝 土處于潮濕狀態(tài)時，其發(fā)生縮聚結(jié)晶，形成不溶于水的結(jié)晶體而堵塞裂縫和毛細孔，提高混 凝土自愈能力。
[0016] 碳酸鈉在防水劑中可作為一種結(jié)晶反應(yīng)劑，這是由于其能與混凝土中鈣離子直接 發(fā)生作用，形成不溶性CaCO3晶體，減少混凝土孔隙率，增強防水性能。
[0017] 檸檬酸鈉，不僅可以加強混凝土中膠粒的分散性，延緩水化作用，降低溫度峰值， 從而減少因溫差而導(dǎo)致的開裂，而且還可以使得滲透結(jié)晶防水劑中的組分向混凝土基體的 裂紋和孔隙中迀移，并通過后續(xù)的反應(yīng)生成結(jié)晶產(chǎn)物，實現(xiàn)裂紋和孔隙的填充，從而達到增 強的效果。另外，檸檬酸鈉對混凝土中的鈣離子還具有螯合作用，降低其晶體成核的勢皇， 加速混凝土水化產(chǎn)物的形成，從而實現(xiàn)結(jié)晶防水的效果。
[0018] 三乙醇胺，是一種表面活性劑，能夠提高混凝土中硅酸三鈣、鐵鋁酸四鈣等水化產(chǎn) 物之間反應(yīng)速率，加快混凝土水化C-S-HOcCaO?SiO2 ?yH20)凝膠的形成，增