一種多功能高效混凝土防水劑的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明所述的是一種多功能高效混凝土防水劑的制備方法，其技術(shù)創(chuàng)新在于有機(jī)與無機(jī)材料相結(jié)合，改變混凝土防水劑由傳統(tǒng)單一的抗?jié)B或膨脹發(fā)展為集膨脹與抗?jié)B共同作用。以水溶性硫酸鋁為膨脹源同時提供Al3+、SO32-使生成的鈣礬石能充分保證混凝土收縮補(bǔ)償同步進(jìn)行；有機(jī)硅、烷基磺酸鈉改善混凝土和易性，提高密實性；氟硅酸鈉與混凝土中的水介質(zhì)和Ca(OH)2生成不溶水的結(jié)晶體，填充混凝土內(nèi)毛細(xì)孔道和微小裂縫發(fā)揮自修復(fù)功能。本發(fā)明是補(bǔ)償收縮、抗裂防滲、抗凍融、改善和易性等多種性能為一體的剛性結(jié)構(gòu)自防水材料。
【專利說明】一種多功能高效混凝土防水劑的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種混凝土、砂漿外加劑的制備方法，特別是集補(bǔ)償收縮與自修復(fù)等功能于一身的剛性混凝土防水劑的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]混凝土是目前人類使用最廣泛的人造建筑材料，我國是混凝土的生產(chǎn)消耗大國，每年生產(chǎn)與消耗混凝土約30億m3，占世界總量的1/2左右。其中混凝土外加劑的發(fā)明及應(yīng)用、預(yù)應(yīng)力混凝土技術(shù)的應(yīng)用等是具有里程碑式的技術(shù)革新，使得混凝土的材料性能和施工方式產(chǎn)生了質(zhì)的變化。以建筑房屋為例，從20世紀(jì)的磚混結(jié)構(gòu)和預(yù)制混凝土結(jié)構(gòu)件形式，已經(jīng)被框架結(jié)構(gòu)和集中攪拌，泵送的現(xiàn)澆混凝土形式所替代，結(jié)構(gòu)的整體性和穩(wěn)定性能有大的提聞。 [0003]混凝土外加劑奠定了現(xiàn)代混凝土技術(shù)的基礎(chǔ)，成為混凝土的必要組分之一。外加劑品種繁多、功能各異，混凝土外加劑按其性能可分為:1)改善混凝土拌合物流變性能的外加劑，包括各種減水劑、引氣劑和泵送劑等；2)調(diào)節(jié)混凝土凝結(jié)時間、硬化性能的外加劑，包括緩凝劑、早強(qiáng)劑和速凝劑等；3)改善混凝土耐久性的外加劑，包括引氣劑、防水劑和阻銹劑等；4)改善混凝土其他性能的外加劑，包括加氣劑、膨脹劑、防凍劑等。
[0004]混凝土外加劑的廣泛應(yīng)用，有效地改善了混凝土的工作性質(zhì)、力學(xué)性能和耐久性能，達(dá)到節(jié)省水泥、提高施工速度和施工質(zhì)量、改善工藝和勞動條件的目的，從而有力促進(jìn)資源節(jié)約和保護(hù)環(huán)境。對于地下工程和水工工程而言，混凝土工程的設(shè)計壽命一般為70~100年，而柔性防水層的使用壽命一般只有15~20年，這就給后續(xù)的維護(hù)工作帶來很大的不便，也給工程防水留下了隱患。因此，提高混凝土結(jié)構(gòu)自身的防水性能是解決工程防水性能的主要措施。隨著外加劑產(chǎn)品的開發(fā)和應(yīng)用技術(shù)水平的提高，混凝土在結(jié)構(gòu)中的防水功能會得到進(jìn)一步的凸顯。
[0005]混凝土是一種內(nèi)部存在毛細(xì)孔隙和連通通道的非均質(zhì)材料，形成的主要原因一方面是水泥硬化過程會產(chǎn)生體積變化和放出水化熱，初期會產(chǎn)生化學(xué)收縮和自收縮，3~7d產(chǎn)生溫降收縮，14d后停止?jié)耩B(yǎng)護(hù)則發(fā)生干燥收縮，水泥混凝土進(jìn)入使用期后，則會受到天氣的熱脹冷縮的影響，在驟冷下溫度收縮相當(dāng)大；另一方面是由于混凝土中的用水量大于水泥水化的理論用水量，水分會從混凝土內(nèi)部滲出，導(dǎo)致混凝土內(nèi)部出現(xiàn)孔隙和通道。因此，提高混凝土密實性和減少混凝土內(nèi)部的可見或不可見裂縫，是提高混凝土抗?jié)B性能的核心。這一愿望是美好的，在理論上也是可行的。
[0006]由此可見，正確采用混凝土外加劑技術(shù)，能夠有效提高混凝土的密實性和減少混凝土內(nèi)部的可見或不可見裂縫，從而為混凝土結(jié)構(gòu)工程的防水提供了合理的可選技術(shù)方案。提高混凝土結(jié)構(gòu)防水性能的技術(shù)措施主要包括摻加減水劑、膨脹劑、礦物摻合料和纖維等，主要目的是降低混凝土水膠比和防止混凝土開裂。一旦混凝土開裂，將在混凝土內(nèi)部形成快速的水流介質(zhì)通道，再密實的混凝土也失去了防水抗?jié)B的功能。
[0007]中國建筑材料科學(xué)研究院吳中偉院士提出的混凝土膨脹補(bǔ)償收縮理論，混凝土的抗裂比抗?jié)B更重要，混凝土局部要達(dá)到一定的抗?jié)B標(biāo)號比較容易，只要適當(dāng)調(diào)整配合比，施工中振搗均勻就可達(dá)到。但要解決混凝土的抗裂是比較困難的，因為現(xiàn)代混凝土都是在攪拌站生產(chǎn)完成，經(jīng)過運輸車長距離送到現(xiàn)場，施工灌注要求也是流態(tài)泵送型混凝土，水泥用量也大，水灰比較大，所以混凝土的收縮比過去的混凝土要大得多，在技術(shù)上對混凝土的收縮進(jìn)行一定的補(bǔ)償才是防治抗裂的根本。
[0008]可見，防裂是混凝土抗?jié)B的重中之重?；炷猎诓煌不诘氖湛s原因和特征是不同的，人們希望通過不同的化合物的水化速度，產(chǎn)生不同階段的體積膨脹，全方位補(bǔ)償水泥混凝土的收縮，減免結(jié)構(gòu)收縮裂縫的發(fā)生。為了抑制混凝土收縮而開發(fā)了種類繁多的膨脹劑，我國生產(chǎn)膨脹劑的主要品種有:u型膨脹劑、復(fù)合膨脹劑、鋁酸鈣膨脹劑、EA-L膨脹劑、FN-M膨脹劑、CSA微膨脹劑。
[0009]摻有膨脹劑的補(bǔ)償收縮防水混凝土在水化過程中，氧化鈣類膨脹劑水化生成膨脹性結(jié)晶產(chǎn)物氫氧化鈣，硫鋁酸鈣類膨脹劑則與水泥水化產(chǎn)生的氫氧化鈣反應(yīng)生成膨脹性水化產(chǎn)物鈣礬石C3A.3CaS04.32H20，這些膨脹性結(jié)晶產(chǎn)物使混凝土產(chǎn)生適度膨脹，可補(bǔ)償或抵消混凝土的收縮，減少微裂縫；在約束條件下，這些膨脹性產(chǎn)物填充、堵塞毛細(xì)孔，可改善混凝土孔結(jié)構(gòu)，使孔隙率減少，孔徑變小，內(nèi)部組織致密，提高抗?jié)B性；在鋼筋和鄰位的約束限制條件下，可在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中建立0.2~0.7MPa的預(yù)壓應(yīng)力，這種限制膨脹可以補(bǔ)償混凝土的限制收縮，抵消混凝土結(jié)構(gòu)在收縮過程中產(chǎn)生的全部或大部分拉應(yīng)力，從而使結(jié)構(gòu)不開裂或裂縫控制在裂縫寬度小于0.1mm的無害裂縫，從而提高混凝土的防水性能。
[0010]可見，混凝土外加劑為混凝土工程剛性防水技術(shù)的進(jìn)步提供了技術(shù)基礎(chǔ)；為發(fā)展利用混凝土自身進(jìn)行工程防水具備了充分的條件；剛性防水技術(shù)打破了傳統(tǒng)的防水模式，避免了對于柔性防水材料的過分依賴。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本發(fā)明是一種無機(jī)材料和有機(jī)材料結(jié)合的復(fù)合型高效混凝土結(jié)構(gòu)自防水材料。在多功能水泥粒子表面活性劑技術(shù)性能的基礎(chǔ)上，根據(jù)混凝土裂縫產(chǎn)生及多孔介質(zhì)滲流理論，充分利用水溶性無機(jī)鹽類、硫酸鋁等成分具有較高滲透性，特別是硫酸鋁同時提供Al3+、S032_，并且與水泥粒子水化后生成的Ca(OH)2反應(yīng)生成具有一定膨脹性能的結(jié)晶體一鈣礬石；同時，結(jié)合有機(jī)硅、十二烷基苯磺酸鈉成分能夠在混凝土具有較高流動性的條件下，更加突出的改善混凝土和易性，提高其密實性，顯著增強(qiáng)混凝土抗?jié)B能力；此外，利用該產(chǎn)品特有的活性化學(xué)物質(zhì)，與混凝土中的水介質(zhì)和Ca(OH)2等成分生成不溶水的結(jié)晶體，充填混凝土內(nèi)毛細(xì)孔道和微小裂縫，對0.2mm以下的裂縫具有自行修復(fù)的功能，徹底有效地達(dá)到混凝土結(jié)構(gòu)自防水的高標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量要求。
[0012]【配方組成】
[0013]
【權(quán)利要求】
1.一種多功能高效混凝土防水劑的制備方法，其特征在于:組成該防水劑的材料包括有機(jī)材料和無機(jī)材料，并根據(jù)各組分所占的比例將含量低于5 %的組分首先制成預(yù)混料，再與其他組分混合均勻成為灰棕色粉末。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多功能高效混凝土防水劑的制備方法，其特征在于:所包括的有機(jī)材料及其所占比例分別為粉末松香熱聚物1~5%、十二烷基苯磺酸鈉0.5~1%、固體聚羧酸5~10%、檸檬酸O~1.5%、纖維素醚O~2%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1-2之一所述的一種多功能高效混凝土防水劑的制備方法，其特征在于:所述無機(jī)材料及其所占比例分別為Al2.(SO4)3.18H2010~20%、活性硅20~30%、氟硅酸鈉1~5%、石英砂10~20%、粉煤灰5~15%、硼酸O~1%、AEA10~15%、沸石粉10~20%。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種多功能高效混凝土防水劑的制備方法，其特征在于:以十八水合硫酸鋁作為主要膨脹源。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種多功能高效混凝土防水劑的制備方法，其特征在于:以沸石粉、AEA作為輔助膨脹源。
6.根據(jù)權(quán)利要求4-5之一所述的一種多功能高效混凝土防水劑的制備方法，其特征在于=Al2.(SO4) 3.18H20為100目以上粉末，鋁離子含量在7.5%以上。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多功能高效混凝土防水劑的制備方法，其特征在于:該防水劑正常摻量占水泥膠凝材料質(zhì)量的3%~4%。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多功能高效混凝土防水劑的制備方法，其特征在于:該防水劑在混凝土后澆帶和灌注樁部位使用時，此防水劑摻量提高至占膠凝材料質(zhì)量的6%。
9.一種多功能高效混凝土防水劑，其特征在于:根據(jù)權(quán)利要求1-8所述的一種多功能高效混凝土防水劑的制備方法制作而成。
【文檔編號】C04B103/65GK103755213SQ201310739743
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2013年12月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月30日
【發(fā)明者】趙文濤, 江云安, 劉紹軍, 馬志威 申請人:趙文濤