CN115403341B - 一种无机防水堵漏材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
为克服现有技术中防水堵漏材料粘结强度低、抗裂性能差的技术问题，本发明提供一种无机防水堵漏材料及其制备方法，无机防水堵漏材料包括以下重量份：胶凝材料300～500份、石英砂60～70份、纤维素0.5～1份、可再分散乳胶粉5～7份、早强剂0～3份、增粘润湿剂0.5～1份、活性偏高岭土10～20份和裂缝修复剂10～20份。本申请提供的无机防水堵漏材料，具有高强度、与基面粘结强度高和更好的抗裂性能；还具有较好的抗压强度、抗折强度，耐热性和冻融循环性优异的特性。
Description
技术领域
本发明属于建筑防水材料技术领域，具体涉及一种无机防水堵漏材料及其制备方法。
背景技术
随着我国的快速发展，我国已经进行大量的房屋和基础设施建设，这些建筑的顺利开展都离不开混凝土结构材料。混凝土简称为砼，由水泥等作为胶凝材料，与砂、石作为集料，与水按一定比例配合，经搅拌而得的水泥混凝土。混凝土相对较低的抗拉强度和较多的孔隙使混凝土在环境和荷载等双重甚至多重影响因素的作用下不可避免的会出现裂缝。这些裂缝为有害介质的侵入破坏提供了便利通道，严重的会导致混凝土强度和结构耐久性下降，从而造成大量经济损失和安全隐患。因此，对混凝土结构材料的维护、修补问题越来越受到重视。
对于混凝土结构材料的维护、修补就需要用到无机防水堵漏材料。现有的无机防水堵漏材料具有高强度、耐酸碱、环保长效等优点，具有非常大的市场；但现有的一部分含有硅酸盐的防水堵漏材料，存在粘结强度低、抗裂性差等问题，使用时间久了便会出现起皮脱落、微裂缝和渗水等问题。
发明内容
针对现有防水堵漏材料粘结强度低、抗裂性能差的技术问题，本发明提供一种无机防水堵漏材料及其制备方法。
为解决上述技术问题，本申请提供一种无机防水堵漏材料，包括以下重量份：胶凝材料300～500份、石英砂60～70份、纤维素0.5～1份、可再分散乳胶粉5～7份、早强剂0～3份、增粘润湿剂0.5～1份、活性偏高岭土10～20份和裂缝修复剂10～20份；
所述增粘润湿剂为聚氨酯接枝聚氧乙烯型聚合物。
优选的，所述胶凝材料为硅酸盐水泥和低碱度硫酸盐水泥混合形成，所述硅酸盐水泥、低碱度硫酸盐水泥重量比为(1:7)～(3:1)。
优选的，所述裂缝修复剂包括羟基乙叉二磷酸、2-膦酸基丁烷-1，2，4-三羧酸、乙二醇双(2-氨基乙基醚)四乙酸、氨基三亚甲基膦酸和乙二胺四甲叉膦酸中的至少一种。
优选的，所述纤维素包括羟丙基甲基纤维素醚和羟乙基甲基纤维素醚中的至少一种。
优选的，所述可再分散乳胶粉包括乙烯-醋酸乙烯酯共聚物和丙烯酸共聚物中的至少一种。
优选的，所述早强剂为硫酸锂。
优选的，所述石英砂为60-140目石英砂
优选的，所述增粘润湿剂由沉淀聚合方法制备得到，包括以下步骤制备：
向反应釜中依次加入50～100份聚氨酯、400～600份溶剂、5～10份催化剂，之后密闭反应釜；抽真空，用保护气氛置换，然后向反应釜中加入200～300份环氧乙烷，用温控仪和冷却水控制反应温度在80℃～150℃，进行反应，得到从溶剂中析出的增粘润湿剂，降至室温，将反应釜中的物料进行过滤，得到固体，固体洗涤抽滤、烘干后，得到粉状增粘润湿剂。
优选的，所述的溶剂包括甲苯、正庚烷、四氢呋喃、二甲基亚砜、N,N-二甲基甲酰胺、环己烷、丙酮和二氯甲烷中的至少三种；所述的催化剂包括乙酸钙、乙酰丙酮烷基铝络合物、Mg/Al/Co复合物、氨基钙和乙醇钠中的至少一种。
另一方面，本申请提供一种无机防水堵漏材料的制备方法，包括以下步骤：
在搅拌容器中加入重量份300～500份的胶凝材料、60～70份石英砂、0.5～1份纤维素、5～7份可再分散乳胶粉、0～3份早强剂、0.5～1份增粘润湿剂、10～20份活性偏高岭土、10～20份裂缝修复剂，搅拌20min～40min，制备得到无机防水堵漏材料。
有益效果：
与现有技术相比，本申请提供的一种无机防水堵漏材料，可再分散乳胶粉在水泥水化过程中会形成三维立体网状结构的聚合物膜，聚合物膜能有效的吸收微裂纹形成及微裂纹扩展时所需要的能量，能有效的预防微裂纹的产生；当能量超过聚合物膜的吸收能力使得裂缝产生时，在裂缝修复剂的作用下，材料能自身修复所产生的裂缝。因此，本发明的防水堵漏材料，在乳胶粉和裂缝修复剂的双重作用下，能有效的抵抗微裂缝。增粘润湿剂具有润湿基面，使得防水堵漏材料能在基面更好的铺展，增强与基面的粘结强度的效果。活性偏高岭土不仅能形成具有更优越性能和更高强度的类似于地壳中一些天然矿物的硅酸盐状网络结构，还能与氢氧化钙等水泥水化产物反应生成C-S-H凝胶等，使水泥胶结更密实，提高防水堵漏材料的强度。
本申请提供的无机防水堵漏材料，具有高强度、与基面粘结强度高和更好的抗裂性能；还具有较好的抗压强度、抗折强度，耐热性和冻融循环性优异的特性。
具体实施方式
为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本申请提供的一种无机防水堵漏材料，包括以下重量份：胶凝材料300～500份、石英砂60～70份、纤维素0.5～1份、可再分散乳胶粉5～7份、早强剂0～3份、增粘润湿剂0.5～1份、活性偏高岭土10～20份和裂缝修复剂10～20份；
所述增粘润湿剂为聚氨酯接枝聚氧乙烯型聚合物。
具体的，本申请提供的增粘润湿剂为聚氨酯接枝聚氧乙烯型聚合物。增粘润湿剂能润湿基面与防水堵漏材料，使防水堵漏材料能在基面更好的铺展，减少基面与防水堵漏材料之间的缝隙，还能增强基面与防水堵漏材料之间的分子间作用力，从而增强了防水堵漏材料的粘结强度。增粘润湿剂可以是0.5份、0.6份、0.7份、0.8份、0.9份、1.0份，只要满足增粘润湿剂的含量在0.5～1份即可。
所述的活性偏高岭土是一种处于介稳状态的无定型化合物，在碱性或硫酸盐的激活下能形成类似于地壳中一些天然矿物的硅酸盐状网络结构，其产物不像传统水泥那样以范德华键和氢键为主，而是以离子键和共价键为主、范德华键为辅，因而具有更优越的性能和更高的强度。活性偏高岭土还能与氢氧化钙等水泥水化产物反应生成C-S-H凝胶等，使水泥胶结更密实，提高水泥强度。
与现有技术相比，本发明公开提供的一种无机防水堵漏材料具有如下特点：
1.本发明中的可再分散乳胶粉在水泥水化过程中会形成三维立体网状结构的聚合物膜，聚合物膜能有效的吸收微裂纹形成及微裂纹扩展时所需要的能量，使得本产品能有效的预防微裂纹的产生。当能量超过聚合物膜的吸收能力使得裂缝产生时，在裂缝修复剂的作用下，材料能自身修复所产生的裂缝。因此，本发明的防水堵漏材料，在乳胶粉和裂缝修复剂的双重作用下，能有效的抵抗微裂缝。
2.本发明中的增粘润湿剂，通过润湿作用，使得无机防水堵漏材料能在基面更好的铺展，减少基面与防水堵漏材料之间的缝隙，还能增强基面与防水堵漏材料之间的分子间作用力，从而增强了本发明的无机防水堵漏材料与基面的粘结强度。
3.本发明中的活性偏高岭土，不仅能形成具有更优越性能和更高强度的类似于地壳中一些天然矿物的硅酸盐状网络结构，还能与氢氧化钙等水泥水化产物反应生成C-S-H凝胶等，使水泥胶结更密实，提高防水堵漏材料的强度。
本申请提供的无机防水堵漏材料，具有高强度、与基面粘结强度高和更好的抗裂性能；还具有较好的抗压强度、抗折强度，耐热性和冻融循环性优异的特性。
在一些实施例中，所述胶凝材料为硅酸盐水泥和低碱度硫酸盐水泥混合形成，所述硅酸盐水泥、低碱度硫酸盐水泥重量比为(1:7)～(3:1)。
具体的，硅酸盐水泥、低碱度硫酸盐水泥的重量比(1:7)～(3:1)，通过调节两者的混合重量比来调节无机防水堵漏材料的凝结时间和强度。硅酸盐水泥、低碱度硫酸盐水泥的重量比例如可以是1:7、1:6、1:5、1:4、1:3、1:1、1.5:1、2：1、3:1、(1:6)～(1:4)、(1:5)～(1:1)等，只要满足硅酸盐水泥、低碱度硫酸盐水泥的重量比(1:7)～(3:1)范围即可。
在一些实施例中，所述裂缝修复剂包括羟基乙叉二磷酸、2-膦酸基丁烷-1，2，4-三羧酸、乙二醇双(2-氨基乙基醚)四乙酸、氨基三亚甲基膦酸和乙二胺四甲叉膦酸中的至少一种。
具体的，当防水堵漏材料出现裂缝时，水会渗入材料内部，裂缝修复剂遇到水后会溶于水，并向材料内部渗透。在渗透过程中，裂缝修复剂会与材料中游离的钙离子络合形成易溶于水的、不稳定的钙离子络合物。这些钙离子络合物随着水继续在材料结构中的裂缝里扩散，当络合物遇到未水化水泥颗粒或者水泥胶体时，原来的裂缝修复剂就会被硅酸根离子取代，生成更加稳定的不溶于水的结晶物或沉淀物，从而堵塞防水堵漏材料结构中的裂缝。而原来的裂缝修复剂就重新变成游离态，随着水在防水堵漏材料内部扩散，直到再次与钙离子络合，进行新一轮的裂缝修复。裂缝修复剂10～20份，如可以是10份、12份、15份、16份、18份、20份等。
在一些实施例中，所述的纤维素包括羟丙基甲基纤维素醚和羟乙基甲基纤维素醚中的至少一种。
在一些实施例中，所述的可再分散乳胶粉为乙烯-醋酸乙烯酯共聚物或丙烯酸共聚物。
具体的，可再分散乳胶粉在水中能够迅速恢复形成乳液，乳液颗粒随防水堵漏材料搅拌过程均匀分散，伴随着水泥的水化过程以及水化产物的不断增多，聚合物颗粒不断沉积形成三维立体网状结构的聚合物膜，使水泥水化产物与骨料之间相互粘结，提高防水堵漏材料的粘结性能。而且由于聚合物膜相对较低的弹性模量和较高的形变能力，能有效的吸收微裂纹形成及微裂纹扩展时所需要的能量，提高堵漏材料的抗裂性能。
在一些实施例中，所述的早强剂为硫酸锂。
在一些实施例中，所述的石英砂为60-140目石英砂。
在一些实施例中，所述增粘润湿剂由沉淀聚合方法制备得到，包括以下步骤制备：
向反应釜中依次加入50～100份聚氨酯、400～600份溶剂、5～10份催化剂，之后密闭反应釜；抽真空，用保护气氛置换，然后向反应釜中加入200～300份环氧乙烷，用温控仪和冷却水控制反应温度在80℃～150℃，进行反应，得到从溶剂中析出的增粘润湿剂，降至室温，将反应釜中的物料进行过滤，得到固体，固体洗涤抽滤、烘干后，得到粉状增粘润湿剂。
增粘润湿剂的具体操作步骤如下：向洁净干燥的反应釜中依次加入经过处理的50～100份聚氨酯、400～600份溶剂、5～10份催化剂，之后密闭反应釜；抽真空，用保护气氛置换，重复三次。然后向反应釜中缓慢加入200～300份环氧乙烷，用温控仪和冷却水控制反应温度在80℃～150℃，进行反应，聚氨酯上的羟基会与环氧乙烷进行乙氧基化反应，从而在聚氨酯上接枝聚氧乙烯。随着反应的进行，目标聚合物在溶剂中的溶解度越来越小，最后会从溶剂中沉淀出来。反应结束后降至室温，将反应釜中的物料进行过滤，得到固体，固体洗涤抽滤、烘干后，得到粉状增粘润湿剂。
具体的，保护气氛包括氮气和惰性气体。
在一些实施例中，所述的溶剂包括甲苯、正庚烷、四氢呋喃、二甲基亚砜、N,N-二甲基甲酰胺、环己烷、丙酮和二氯甲烷中的至少三种；所述的催化剂包括乙酸钙、乙酰丙酮烷基铝络合物、Mg/Al/Co复合物、氨基钙和乙醇钠中的至少一种。
另一方面，本申请提供一种无机防水堵漏材料的制备方法，包括以下步骤：
在搅拌容器中加入重量份300～500份的胶凝材料、60～70份石英砂、0.5～1份纤维素、5～7份可再分散乳胶粉、0～3份早强剂、0.5～1份增粘润湿剂、10～20份活性偏高岭土、10～20份裂缝修复剂，搅拌20min-40min，制备得到无机防水堵漏材料。
以下通过实施例对本发明进行进一步的说明。
实施例1
增粘润湿剂的制备：
向洁净干燥的反应釜中依此加入经过处理的70份聚氨酯、500份溶剂，7份催化剂，其中溶剂包括二甲基亚砜、N,N-二甲基甲酰胺、甲苯、丙酮和正庚烷的混合溶剂；催化剂为Mg/Al/Co复合物。之后密闭反应釜；抽真空，用氮气置换，重复三次。然后向反应釜中缓慢加入250份环氧乙烷，用温控仪和冷却水控制反应温度在140℃进行反应，反应结束后降至室温，将反应釜中的物料进行过滤，得到固体，固体洗涤抽滤、烘干后，得到聚氨酯接枝聚氧乙烯的粉状增粘润湿剂。无机防水堵漏材料的制备：
称取硅酸盐水泥300份、低碱度硫铝酸盐水泥100份、羟基乙叉二磷酸和2-膦酸基丁烷-1，2，4-三羧酸的混合物20份、石英砂68份、羟丙基甲基纤维素醚0.7份、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物7份、硫酸锂2份、活性偏高岭土10份、上述制备得到的聚氨酯末端接枝聚氧乙烯的粉状增粘润湿剂1份。
将各种原料投入混合机中，混合30min，制得多功能无机防水堵漏材料。
实施例2
实施例2与实施例1的不同之处在于无机防水堵漏材料的制备不同，具体如下：
称取硅酸盐水泥100份、低碱度硫铝酸盐水泥300份、羟基乙叉二磷酸和2-膦酸基丁烷-1，2，4-三羧酸的混合物20份、石英砂68份、羟乙基甲基纤维素醚0.5份、丙烯酸共聚物7份、活性偏高岭土12份、取实施例1制备得到的聚氨酯末端接枝聚氧乙烯的粉状增粘润湿剂0.5份。将各种原料投入混合机中，混合30min，制得多功能无机防水堵漏材料。
实施例3
实施例3与实施例1的不同之处在于无机防水堵漏材料的制备不同，具体如下：
称取硅酸盐水泥50份、低碱度硫铝酸盐水泥350份、羟基乙叉二磷酸和2-膦酸基丁烷-1，2，4-三羧酸的混合物15份、100目石英砂68份、羟乙基甲基纤维素醚0.5份、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物7份、活性偏高岭土15份、取实施例1制备得到的聚氨酯末端接枝聚氧乙烯的粉状增粘润湿剂1份。将各种原料投入混合机中，混合30min，制得多功能无机防水堵漏材料。
实施例4
增粘润湿剂的制备：
向洁净干燥的反应釜中依此加入经过处理的90份聚氨酯、500份溶剂，7份催化剂，其中溶剂包括二甲基亚砜、N,N-二甲基甲酰胺、甲苯、丙酮和正庚烷的混合溶剂；催化剂为Mg/Al/Co复合物。之后密闭反应釜；抽真空，用氮气置换，重复三次。然后向反应釜中缓慢加入200份环氧乙烷，用温控仪和冷却水控制反应温度在140℃进行反应，反应结束后降至室温，将反应釜中的物料进行过滤，得到固体，固体洗涤抽滤、烘干后，得到聚氨酯接枝聚氧乙烯的粉状增粘润湿剂。
实施例4与实施例1中无机防水堵漏材料的制备方法相同，不同之处在于，实施例4中的增粘润湿剂分子结构中聚氨酯跟聚氧乙烯的比例不同。
实施例5
实施例5与实施例4的不同之处在于，无机防水堵漏材料的制备方法不同，具体如下：
无机防水堵漏材料的制备：
称取硅酸盐水泥200份、低碱度硫铝酸盐水泥300份、羟基乙叉二磷酸和2-膦酸基丁烷-1，2，4-三羧酸的混合物10份、石英砂62份、羟丙基甲基纤维素醚0.5份、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物5份、活性偏高岭土20份、取实施例4制备得到的粉状增粘润湿剂1份。将各种原料投入混合机中，混合30min，制得多功能无机防水堵漏材料。
对比例1
对比例1与实施例1的不同之处在于，无机防水堵漏材料的制备方法不同，对比例1中未加入增粘润湿剂，具体如下：
称取硅酸盐水泥300份、低碱度硫铝酸盐水泥100份、羟基乙叉二磷酸20份、100目石英砂68份、羟丙基甲基纤维素醚0.7份、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物7份、硫酸锂3份、活性偏高岭土10份。将各种原料投入混合机中，混合30min，制得多功能无机防水堵漏材料。
测试无机防水堵漏材料的性能
根据GB23440-2009《无机防水堵漏材料》标准、GB/T1346-2011《水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法》、GB/T17671-1999《水泥胶砂强度检验方法》、GB175-2007《通用硅酸盐水泥》、JC/T985-2005《地面用水泥基自流平砂浆》、GBJ82-1985《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法》，按水：无机防水堵漏材料＝0.35:1的质量比例，对实施例1～5和对比例1～3进行性能测试，具体测试结果见表1。
表1实施例1-5和对比例1-3测试结果
通过表1知，实施例1-5制备得到的无机防水堵漏材料测试各项指标均符合GB23440-2009《无机防水堵漏材料》标准的要求。对比例1中未加入增粘润湿剂，粘结强度远低于实施例1-5，同时抗压强度和抗折强度也低于实施例1-5，说明无机防水堵漏材料中加入增粘润湿剂，能够使得无机防水堵漏材料在基面更好的铺展，增强基面与防水堵漏材料之间的分子作用力，使得无机防水堵漏材料与基面的粘结强度增加，同时也提高无机防水堵漏材料的抗压强度和抗折强度。实施例1-5都无开裂、起皮、脱落，说明加入的裂缝修复剂与乳胶粉协同，具有抗裂的效果。
本申请制备得到的无机防水堵漏材料，粘结强度高，抗压强度和抗折强度高，试件抗渗压力大；在100℃的环境下置5h，无开裂、起皮、脱落，具有较好的耐热性；且具有较好的冻融循环性能和抗裂性能。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种无机防水堵漏材料，其特征在于，由以下重量份组成：胶凝材料300~500份、石英砂60~70份、纤维素0.5~1份、可再分散乳胶粉5~7份、早强剂0~3份、增粘润湿剂0.5~1份、活性偏高岭土10~20份和裂缝修复剂10~20份；
所述裂缝修复剂为羟基乙叉二磷酸、2-膦酸基丁烷-1，2，4-三羧酸、乙二醇双(2-氨基乙基醚)四乙酸、氨基三亚甲基膦酸和乙二胺四甲叉膦酸中的至少一种；
所述增粘润湿剂由以下步骤制备：向反应釜中依次加入50~100份聚氨酯、400~600份溶剂、5~10份催化剂，之后密闭反应釜；抽真空，用保护气氛置换，然后向反应釜中加入200~300份环氧乙烷，用温控仪和冷却水控制反应温度在80℃~150℃，进行反应，得到从溶剂中析出的增粘润湿剂，降至室温，将反应釜中的物料进行过滤，得到固体，固体洗涤抽滤、烘干后，得到粉状增粘润湿剂；
所述催化剂为乙酸钙、乙酰丙酮烷基铝络合物、Mg/Al/Co复合物、氨基钙和乙醇钠中的至少一种；
所述胶凝材料为硅酸盐水泥和低碱度硫酸盐水泥混合形成，所述硅酸盐水泥、低碱度硫酸盐水泥重量比为（1:7）~（3:1）。
2.根据权利要求1所述的无机防水堵漏材料，其特征在于，所述纤维素为羟丙基甲基纤维素醚和羟乙基甲基纤维素醚中的至少一种。
3.根据根据权利要求1所述的无机防水堵漏材料，其特征在于，所述可再分散乳胶粉为乙烯-醋酸乙烯酯共聚物和丙烯酸共聚物中的至少一种。
4.根据根据权利要求1所述的无机防水堵漏材料，其特征在于，所述早强剂为硫酸锂；所述石英砂为60-140目石英砂。
5.根据根据权利要求1所述的无机防水堵漏材料，其特征在于，所述溶剂为甲苯、正庚烷、四氢呋喃、二甲基亚砜、N,N-二甲基甲酰胺、环己烷、丙酮和二氯甲烷中的至少三种。
6.一种权利要求1-5任意一项所述的无机防水堵漏材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
在搅拌容器中加入重量份300~500份的胶凝材料、60~70份石英砂、0.5~1份纤维素、5~7份可再分散乳胶粉、0~3份早强剂、0.5~1份增粘润湿剂、10~20份活性偏高岭土、10~20份裂缝修复剂，搅拌20min-40min，制备得到无机防水堵漏材料。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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