专利名称：一种高渗透性多效混凝土防水剂及其制备方法
技术领域：
本发明涉及混凝土防水剂的制备领域，具体是一种高渗透性多效混凝土防水剂及其制备方法。
背景技术：
混凝土作为一种应用广泛的建筑材料，在建筑工程中用量巨大。混凝土的强度来自于水泥的水化，水泥水化只能在被水填充的毛细管内进行；而混凝土通常暴露于水可溶性离子(主要是氯离子)、酸雨低温等侵蚀环境中，难免会遭受腐蚀和破坏，造成混凝土物理力学性能下降，缩短建筑工程的使用寿命。上述水泥水化和混凝土侵蚀的关键都是水。混凝土是一种分均质性材料，具有多孔结构。一方面在养护期内，水通过毛细管孔散失，尤其在高温地区，易造成养护后粉化、开裂等问题；另一方面在服役期内，水通过毛细管孔渗入混凝土内，其中水可溶性离子(主要是氯离子)对混凝土内钢筋、水泥有腐蚀作用。因此，解决上述问题关键是在混凝土表面形成保护层，堵塞混凝土内毛细管孔，防止养护时水的散失和服役期水的渗入。国内外混凝土养护剂和防水剂的品种繁多，典型的种类包括环氧树脂、聚氨酯、有机硅、硅酸盐、丙烯酸、乙烯基树脂、醇酸树脂、氯化橡胶等。而部分养护剂和防水剂具有毒性，或具有较高的粘度，应用的效果不甚理想。主要原因是这些产品只覆盖在混凝土表面或不能渗透至足够的深度，防水层厚度不足。硅酸盐被广泛用作混凝土防水剂。专利ZL 169^90B采用无机硅酸盐底涂和有机硅面涂复合的方法，以满足养护时保水率要求，并使表面具有防水保护功能。但因采用高模数硅酸盐作为主要成分，产品的粘度较大；渗透过程中，硅酸盐过早与混凝土反应完全，渗透深度仅2-5mm，防水层的厚度不足，且双组份的配方增加了施工的复杂性和成本。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提供一种高渗透性多效混凝土防水剂的制备方法。 本发明采用碱金属硅酸盐和有机硅作为活性物质，既能深度渗透进入混凝土，反应生成 C-S-H凝胶，成为混凝土的一部分，堵塞和封闭毛细管孔；又能在表面形成憎水性保护层， 加强了防水的效果。添加两种表面活性剂和高效缓凝剂，具有优异渗透能力的突出优点，最大渗透深度达30mm，大大加大了防水层的厚度。采用单组分配方，省去双组份配方施工的复杂性，节约施工成本；兼具成本低廉，无毒环保的优点。实现本发明的目的所采用的技术方案包括
一种高渗透性多效混凝土防水剂的制备方法，包含如下步骤
(1)按重量份数计，依次将0.1 0. 5份氟碳表面活性剂、0. 1 1份非离子表面活性剂、0. 1 1份缓凝剂、0. 1 2. 5份改性剂加入2广42份的去离子水中，搅拌均勻后，静置 1小时，配制成助渗透液；
(2)再将10 20份碱金属硅酸盐加入上述助渗透液中，搅拌至完全溶解，配制成无机质活性渗透液；
(3)将5 33份有机硅加入2广42份去离子水中，搅拌至有机硅充分水解，配制成有机硅溶液，并加入到上述无机质活性渗透液中，搅拌均勻，即可制得所需高渗透性多效混凝土防水剂。所述碱金属硅酸盐为硅酸锂、硅酸钠和硅酸钾中的任意一种或以上，所述碱金属硅酸盐的模数(^SQ2 ■ ^O中的稱值，下同)为1 3. 3。所述碱金属硅酸盐为硅酸钠，所述碱金属硅酸盐的模数为1 2。所述碱金属硅酸盐的模数为1 1. 5。所述有机硅为甲基硅酸钠、甲基硅酸钾、Y-氨丙基三乙氧基硅烷、Y-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、异丁基三乙氧基硅烷和水解后仅形成分子量不大于1000的低聚物有机硅氧烷中的任意一种或以上，其固含量为30 100%。所述氟碳表面活性剂为氟代脂肪族聚合物脂、聚氧乙烯基类非离子型氟碳表面活性剂和聚氧乙烯基醚类非离子型氟碳表面活性剂中的任意一种或以上，其固含量为100%。所述缓凝剂为三聚磷酸钠、焦磷酸钠、多磷酸钠、甘油、酒石酸和酒石酸钠中的任意一种或以上；所述改性剂为无水碱金属碳酸盐、三乙醇胺、二乙醇胺和三异丙醇中的任意一种或以上；所述非离子表面活性剂为c7~9脂肪醇聚氧乙烯(5)醚、C12^18脂肪醇聚氧乙烯 (5)醚、辛基酚聚氧乙烯(10)醚和壬基酚聚氧乙烯醚中的任意一种或以上。所述缓凝剂为焦磷酸钠或酒石酸；所述改性剂为三乙醇胺或无水碳酸钠；所述非离子表面活性剂为壬基酚聚氧乙烯(10)醚。本发明的另一目的是提供由上述方法制备而成的防水剂，该防水剂为无色透明碱性混合液，其PH值为10 12，其固含量为15. 4 35%。所制得的混凝土防水剂按如下方法施工
a)清洗混凝土表面的浮尘，油污等杂质，打磨混凝土表面令新鲜混凝土表层完全外露 (对于油污等影响本发明产品铺展和渗透的物质必须清理完全)；
b)检查混凝土表面是否出现裂纹、剥落等缺陷，如有则使用水泥或砂浆进行修补和处
理；
c)按300-350g/m2的用量，可采用喷涂、刷涂或辊涂的方式进行施工；
d)施工后养护7天，清洗基面并自然风干。基本原理
混凝土是粗细骨料、水泥颗粒、水等组分材料的混合体。在水分充足的环境下水泥水化的速度最快，反应进行的最完全，混凝土在潮湿状态下持续养护时，混凝土强度随龄期增长而增长。水泥的早期水化发生的反应主要是铝酸三钙(3(^01/ 即C3J )水化成水化铝酸钙,硅酸三钙(SCfdfChSO2即Qi )水化成水化硅酸钙及氢氧化钙
2(3GxO. ^i2O3) + 2Iii2O ^ACaO^ AI2O3 ■ VSH2O+'ICiiO. AI2O1. BH2O (1) 2(3CaO■ SiO2) +TH2O — ZCaO. 2Si O2. AH2O + 3Ca(OH)2⑵
(1)中的物质继续反应ACaO. Al2Oi .Ym20 + 2Ca0 ^ Al2O3. Sii2O — IQCaO. Al2Oi · SH2O)+ 9H2O ⑶ 水泥的水化生成大量的&(0//)2 ,对混凝土施用本发明养护剂后，其中可溶性硅酸盐
渗透进入混凝土内，与水化时生成的&(0//)2反应，形成C-S-H凝胶，成为混凝土的一部分，堵塞和封闭毛细管孔，达到养护和服役期内防水的目的。Na2SiO3 +yH20+XCa(OH)2 xCaOILVD^Hp + 2NaOH(4)
有机硅分为甲基硅酸碱金属化合物和有机硅氧烷类。有机硅氧烷生产时充分水解，生成烷基硅酸醇，并发生缩聚反应形成低聚物。甲基硅酸碱金属化合物施工后在水和二氧化碳的作用下，生成甲基硅酸醇。烷基硅酸醇进一步结合并与建筑材料起化学反应，在结构材料表面及内部生成一层几个分子厚的不溶性的防水高分子化合物一网状的有机硅树脂膜，其结构如下
权利要求
1.一种高渗透性多效混凝土防水剂的制备方法，其特征在于，包含如下步骤(1)按重量份数计，依次将0.1 0. 5份氟碳表面活性剂、0. 1 1份非离子表面活性剂、0. 1 1份缓凝剂、0. 1 2. 5份改性剂加入2广42份的去离子水中，搅拌均勻后，静置 1小时，配制成助渗透液；(2)再将1(Γ20份碱金属硅酸盐加入上述助渗透液中，搅拌至完全溶解，配制成无机质活性渗透液；(3)将5 33份有机硅加入2广42份去离子水中，搅拌至有机硅充分水解，配制成有机硅溶液，并加入到上述无机质活性渗透液中，搅拌均勻，即可制得所需高渗透性多效混凝土防水剂。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述碱金属硅酸盐为硅酸锂、硅酸钠和硅酸钾中的任意一种或以上，所述碱金属硅酸盐的模数为1 3. 3。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述碱金属硅酸盐为硅酸钠，所述碱金属硅酸盐的模数为1 2。
4.根据权利要求1或3所述的制备方法，其特征在于，所述碱金属硅酸盐的模数为1 1. 5。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述有机硅为甲基硅酸钠、甲基硅酸钾、Y-氨丙基三乙氧基硅烷、Y-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、异丁基三乙氧基硅烷和水解后仅形成分子量不大于1000的低聚物有机硅氧烷中的任意一种或以上，其固含量为 30 100%O
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述氟碳表面活性剂为氟代脂肪族聚合物脂、聚氧乙烯基类非离子型氟碳表面活性剂和聚氧乙烯基醚类非离子型氟碳表面活性剂中的任意一种或以上，其固含量为100%。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述缓凝剂为三聚磷酸钠、焦磷酸钠、多磷酸钠、甘油、酒石酸和酒石酸钠中的任意一种或以上；所述改性剂为无水碱金属碳酸盐、三乙醇胺、二乙醇胺和三异丙醇中的任意一种或以上；所述非离子表面活性剂为c7~9 脂肪醇聚氧乙烯(5)醚、C12^18脂肪醇聚氧乙烯(5)醚、辛基酚聚氧乙烯(10)醚和壬基酚聚氧乙烯醚中的任意一种或以上。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述缓凝剂为焦磷酸钠或酒石酸；所述改性剂为三乙醇胺或无水碳酸钠；所述非离子表面活性剂为壬基酚聚氧乙烯(10)醚。
9.由权利要求1至8任意一项所述方法制备而成的一种高渗透性多效混凝土防水剂， 其特征在于，所述防水剂为无色透明碱性混合液，其PH值为10 12，其固含量为15. 4 35%。
全文摘要
本发明公开了一种高渗透性多效混凝土防水剂及其制备方法，该防水剂为无色透明碱性混合液，其pH值为10～12，其固含量为15.4～35%，制备步骤为按重量份数计，依次将0.1～0.5份氟碳表面活性剂、0.1～1份非离子表面活性剂、0.1～1份缓凝剂、0.1～2.5份改性剂加入21~42份的去离子水中，搅拌均匀，再加入10~20份碱金属硅酸盐，最后将5~33份有机硅加入21~42份水中，搅拌至有机硅充分水解后加入到上述无机质活性渗透液中，即可。本发明具有优异渗透能力的突出优点，最大渗透深度达30mm，大大提高防水层厚度，采用单组份配方，省去双组份配方施工的复杂性，节约施工成本，无毒环保的优点。
文档编号C04B41/50GK102557726SQ20111044285
公开日2012年7月11日 申请日期2011年12月27日 优先权日2011年12月27日
发明者瞿金清, 苏铭健 申请人:华南理工大学