CN103214265B - 一种水基渗透型混凝土保护剂的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种水基渗透型混凝土保护剂的制备方法，由下列原料制成：十二水硫酸铝钾、氢氧化钠、柠檬酸、硅烷偶联剂、硅酸钠水溶液和去离子水。具体的制备操作步骤如下：将十二水硫酸铝钾加入去离子水中，搅拌；再加入氢氧化钠，搅拌；再加入柠檬酸，搅拌；再依次加入硅酸钠水溶液、硅烷偶联剂，搅拌，得到混合溶液；静置，得到水基渗透型混凝土保护剂。本发明通过渗透到混凝土内部与之反应形成整体性防护层，能最大限度的降低水分、盐类等对混凝土的渗透，有助于减少冻融、碳化、侵蚀、碱骨料反应、裂缝等破坏和腐蚀；本发明保护剂的防水效果好，施工工艺简单，产品贮存期长，使用范围较广。
Description
技术领域
本发明涉及建筑材料技术领域，具体涉及一种水泥砂浆和水泥混凝土防水保护材料。
背景技术
混凝土的结构耐久性问题已引起建设人员和科研人员的高度重视。在外界光照、温度、雨水、盐类、油类等各种环境的共同影响下，混凝土易发生冻融、碳化、侵蚀、碱骨料反应、裂缝等破坏。在外界环境无法避免的条件下，应从提高混凝土自身的性能入手。经分析发现，混凝土作为一种多孔复合材料，硬化后常存在大小不一的孔隙。就劣化过程而言，混凝土的膨胀和开裂都与水有关，同时水也是侵蚀性介质（如氯盐、硫酸盐等）迁移进入混凝土内的载体，水介质的存在及其在混凝土孔隙和裂缝中的迁移成为影响混凝土结构耐久性的主要因素。因此，如何做好混凝土的防水已成为保证混凝土耐久性的关键所在。
有防水要求的混凝土工程除设法提高其自身的抗渗性外，通常是在混凝土表面增设一层或多层覆盖式防水材料。后者具有施工方便，防水效果显著的优点，故目前很多混凝土表面防水都采用这种方法。然而，它只能对混凝土表面加以保护，随着防水材料的老化或破坏，防水层易出现脆裂和粘结强度下降等问题，进而影响对混凝土的保护效果，并且覆盖式防水不利于在形状不规则的建筑物表面施工。因此，最根本的解决办法是通过改变混凝土的孔隙率来提高混凝土自身的抗渗性。目前普遍使用的是具有防水、防腐蚀、环保等多重功效的渗透结晶型防水材料，主要分为水泥基渗透结晶型防水材料和水基渗透结晶型防水材料两种。两者相比，水基渗透结晶型防水材料施工较简单，产品质量稳定，材料性能基本不受贮存时间影响。更为重要的是，水基渗透型结晶防水材料的渗透性非常好，并且与混凝土内部游离碱反应生成的枝蔓状结晶物遇水即会膨胀，使混凝土结构中的孔隙和微裂缝不断得到充盈密实，从而提高混凝土结构的抗渗能力，是一种具有发展前景的混凝土防水材料。目前已进行了一些尝试和研究。例如，公开号为CN101619203的中国发明专利申请公布说明书所公开的水性渗透结晶型防水剂及其制备方法，公开号为CN101671154的中国发明专利申请公布说明书所公开的水性渗透结晶型防水材料及其制备方法，但以上专利的材料组成及配比和本发明有很大不同，且其催化剂均未涉及十二水硫酸铝钾成分。
发明内容
为了有效提高混凝土自身的抗渗性和耐腐蚀等性能，从而延长混凝土结构的使用寿命，本发明提供了一种水基渗透型混凝土保护剂。
本发明的具体技术解决方案如下：
一种水基渗透型混凝土保护剂由下列质量百分比的原料制成：十二水硫酸铝钾0.4％～0.8％、氢氧化钠2％～6％、柠檬酸0.015％～0.035％、硅烷偶联剂2%～6%、硅酸钠水溶液22％～28％、去离子水59.17 ％～74.59％；
具体的制备操作步骤如下：在转速100r/min的搅拌条件下，将十二水硫酸铝钾加入去离子水中，搅拌10min；再加入氢氧化钠，搅拌15min；在转速200 r/min条件下，加入柠檬酸，搅拌15min；在转速50r/min条件下，依次加入硅酸钠水溶液、硅烷偶联剂，搅拌20min，得到混合溶液；静置2小时，得到水基渗透型混凝土保护剂。
所述柠檬酸是指无水柠檬酸。
所述硅烷偶联剂是指异丁基三乙氧基硅烷。
所述硅酸钠水溶液为波美度40～42的硅酸钠水溶液。
所述去离子水是指电阻率大于等于10兆欧·厘米的去离子水。
水基渗透型混凝土保护剂的使用方法如下：首先清洁混凝土的表面或水泥砂浆的表面，使混凝土的表面或水泥砂浆的表面无明水，然后采用滚筒刷子或低压喷雾器将水基渗透型混凝土保护剂涂刷在或喷涂在混凝土的表面或水泥砂浆的表面；涂刷或喷涂用量为0.2～0.3kg/m2，分两次涂刷或喷涂，两次涂刷或喷涂之间的时间间隔10～24小时。
混凝土是由凝胶材料、集料、水以及必要时加入外加剂，经均匀搅拌、密实成型、养护硬化而成的刚性材料，但本质上是一种非均匀多孔性材料，在水、二氧化碳、氯离子、硫酸盐等介质的侵蚀下，不可避免受到外来因素的影响而加速混凝土的破坏，大大缩短了使用寿命。因此，应采取一定的手段减少混凝土孔隙的存在，从而减少侵蚀性介质进入混凝土的途径。本发明的水基渗透型混凝土保护剂喷涂于混凝土表面可有效密闭混凝土孔隙和微裂缝，提高混凝土的抗渗性，同时可以强化混凝土结构，具有明显的防水防腐功能，可显著提高混凝土的耐久性。
本发明的有益技术效果体现在以下方面：
（1）与普通混凝土相比，本发明通过渗透到混凝土内部与之反应形成整体性防护层，能最大限度的降低水分、盐类等对混凝土的渗透，有助于减少冻融、碳化、侵蚀、碱骨料反应、裂缝等破坏和腐蚀；
（2）与传统薄膜式防水材料相比，本发明喷涂于混凝土后不成膜，若上有覆盖层，不会影响层间粘结力。此外，本发明可直接深度渗透，与混凝土内部游离碱反应生成的枝蔓状结晶物吸水膨胀，从而充盈密实混凝土毛细孔隙和微裂缝，和混凝土融为一体，防水、保护合二为一。而且施工工艺简单，水性（无溶剂），无毒，对人体、环境无害、无污染，属绿色环保材料；
（3）与水泥基渗透结晶型防水材料相比，本发明无须稀释，可直接喷涂于各种形状的混凝土表面，防水效果好，施工工艺简单，产品贮存期长，使用范围较广；
（4）与其他水基渗透型结晶防水材料相比，本发明渗透性更强，更易发挥密闭混凝土孔隙的功能，防水防腐效果更好；
（5）本发明的水基渗透型混凝土保护剂适用于各类水泥砂浆或混凝土结构，如：1.人防、地下空间、卫生间墙地面的防水；2.隧道、桥面、桥墩及裸露在自然环境中混凝土构筑物的防水、防腐蚀；3.水厂水池、污水处理池等防渗、防腐；4.粮食、医药、烟叶仓库的墙壁和地面防潮等。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明作进一步地说明。
实施例1
水基渗透型混凝土保护剂由下列质量百分比的原料制成：
十二水硫酸铝钾0.4％、氢氧化钠2％、柠檬酸（无水柠檬酸）0.015%、硅烷偶联剂异丁基三乙氧基硅烷2%、硅酸钠水溶液（波美度40～42）22％、去离子水（电阻率大于等于10兆欧·厘米）73.585％。
具体的制备操作步骤如下：在转速100r/min的搅拌条件下，将十二水硫酸铝钾加入去离子水中，搅拌10min；再加入氢氧化钠，搅拌15min；在转速200 r/min条件下，加入柠檬酸，搅拌15min；在转速50r/min条件下，依次加入硅酸钠水溶液、硅烷偶联剂，搅拌20min，得到混合溶液；静置2小时，得到水基渗透型混凝土保护剂。
混凝土试件表面喷涂用量：0.2kg/m2。
实施例2
水基渗透型混凝土保护剂，其组分及质量百分比为：
十二水硫酸铝钾0.4％、氢氧化钠2％、柠檬酸（无水柠檬酸）0.015％、硅烷偶联剂异丁基三乙氧基硅烷2%、硅酸钠水溶液（波美度40～42）22％、去离子水（电阻率大于等于10兆欧·厘米）73.585％。
制备方法同实施例1。
混凝土试件表面喷涂用量：0.3kg/m2。
实施例3
水基渗透型混凝土保护剂，其组分及质量百分比为：
十二水硫酸铝钾0.6％、氢氧化钠4％、柠檬酸（无水柠檬酸）0.025％、硅烷偶联剂异丁基三乙氧基硅烷4%、硅酸钠水溶液（波美度40～42）25％、去离子水（电阻率大于等于10兆欧·厘米）66.375％。
制备方法同实施例1。
混凝土试件表面喷涂用量：0.2kg/m2。
实施例4
水基渗透型混凝土保护剂，其组分及质量百分比为：
十二水硫酸铝钾0.6％、氢氧化钠4％、柠檬酸（无水柠檬酸）0.025％、硅烷偶联剂异丁基三乙氧基硅烷4%、硅酸钠水溶液（波美度40～42）25％、去离子水（电阻率大于等于10兆欧·厘米）66.375％。
制备方法同实施例1。
混凝土试件表面喷涂用量：0.3kg/m2。
实施例5
水基渗透型混凝土保护剂，其组分及质量百分比为：
十二水硫酸铝钾0.8％、氢氧化钠6％、柠檬酸（无水柠檬酸）0.035％、硅烷偶联剂异丁基三乙氧基硅烷6%、硅酸钠水溶液（波美度40～42）28％、去离子水（电阻率大于等于10兆欧·厘米）59.165％。
制备方法同实施例1。
混凝土试件表面喷涂用量：0.2kg/m2。
实施例6
水基渗透型混凝土保护剂，其组分及质量百分比为：
十二水硫酸铝钾0.8％、氢氧化钠6％、柠檬酸（无水柠檬酸）0.035％、硅烷偶联剂异丁基三乙氧基硅烷6%、硅酸钠水溶液（波美度40～42）28％、去离子水（电阻率大于等于10兆欧·厘米）59.165％。
制备方法同实施例1。
混凝土试件表面喷涂用量：0.3kg/m2。
对照实验情况如下：
水泥混凝土试件的配制见表1，混凝土试件成型后需在标准条件下养护至28天。
表1 混凝土试件的配制
水基渗透型混凝土保护剂的使用方法如下：
首先清洁混凝土的表面或水泥砂浆的表面，使混凝土的表面或水泥砂浆的表面无明水，然后采用滚筒刷子或低压喷雾器将水基渗透型混凝土保护剂涂刷在或喷涂在混凝土的表面或水泥砂浆的表面；涂刷或喷涂用量为0.2～0.3kg/m2，分两次涂刷或喷涂，两次涂刷或喷涂之间的时间间隔10～24小时。
对分别使用以上6个实施例保护剂的6种试件和未使用保护剂的试件，按照《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法》（GBJ82-1985）第5章进行混凝土抗渗试验。当试件的渗透压力达到1.20MPa时，恒压8h卸下试件，破型后，在底边均匀取10点，用钢直尺测量混凝土的渗水高度。
为了检测分别使用以上6个实施例保护剂的6种试件和未使用保护剂的试件的防腐性能，参照DBJ01-54-2001《界面渗透型防水涂料质量验收评定标准》技术标准，将混凝土试件在饱和氢氧化钙溶液中浸泡168h测试其耐碱性，将试件在1％浓度盐酸溶液中浸泡168h测试其耐酸性。
分别使用以上6个实施例保护剂的6种试件和未使用保护剂的试件的抗渗和防腐性能检测结果如表2所示。
表2 混凝土抗渗防腐试验检测数据
从上述试验检测数据可以看出，喷涂有水基渗透型混凝土保护剂的混凝土大大提高了抗渗性，渗入高度降低至20～32㎜，而且改善了混凝土防酸碱腐蚀的能力，对混凝土有很好的保护作用，可以明显提高混凝土的耐久性能。
Claims (2)
1.一种水基渗透型混凝土保护剂的制备方法，其特征在于：由下列质量百分比的原料制成：十二水硫酸铝钾0.4％～0.8％、氢氧化钠2％～6％、柠檬酸0.015％～0.035％、硅烷偶联剂2％～6％、硅酸钠水溶液22％～28％、去离子水59.17％～74.59％；
具体的制备操作步骤如下：在转速100r/min的搅拌条件下，将十二水硫酸铝钾加入去离子水中，搅拌10min；再加入氢氧化钠，搅拌15min；在转速200r/min条件下，加入柠檬酸，搅拌15min；在转速50r/min条件下，依次加入硅酸钠水溶液、硅烷偶联剂，搅拌20min，得到混合溶液；静置2小时，得到水基渗透型混凝土保护剂；
所述柠檬酸是指无水柠檬酸；
所述硅烷偶联剂是指异丁基三乙氧基硅烷；
所述硅酸钠水溶液为波美度40～42的硅酸钠水溶液；
所述去离子水是指电阻率大于等于10兆欧·厘米的去离子水；
以上各组分含量之和满足百分之百。
2.根据权利要求1所述的一种水基渗透型混凝土保护剂的制备方法，其特征在于：水基渗透型混凝土保护剂的使用方法如下：首先清洁混凝土的表面或水泥砂浆的表面，使混凝土的表面或水泥砂浆的表面无明水，然后采用滚筒刷子或低压喷雾器将水基渗透型混凝土保护剂涂刷在或喷涂在混凝土的表面或水泥砂浆的表面；涂刷或喷涂用量为0.2～0.3kg/m2，分两次涂刷或喷涂，两次涂刷或喷涂之间的时间间隔10～24小时。
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