水泥基高分子聚合物防水砂浆添加剂及其制备方法和应用
【技术领域】
[0001] 本发明属于建筑材料领域，具体涉及水泥基高分子聚合物防水砂浆添加剂及其制 备方法和应用。
【背景技术】
[0002] 21世纪是中国经济大发展的时期，但经济的发展需要稳定的经济增长点作为保 障，目前基础设施建设仍将是我国比较重要的经济增长点，而混凝土结构在基础设施建设 中起重要作用，由于混凝土材料内部存在大量毛细孔和亲水性的羟基，在潮湿环境下容易 吸附水分，引起霜冻破坏；同时有害物质（氯离子等）也会随水分进入材料内部，加速加筋 混凝土中的钢筋腐蚀；另外混凝土中的可溶性盐易发生水溶性迀移，在建筑物表面形成盐 霜，影响建筑物的美观。因此，对混凝土进行防水处理，对增强、改善混凝土结构性能，延长 使用寿命有着积极作用。
[0003] 目前常用的防水材料主要有高聚物改性沥青防水卷材、合成高分子防水卷材、建 筑防水涂料、建筑密封材料、刚性防水及堵漏止水材。而水泥基聚合物防水材料属于建筑密 封材料和刚性防水及堵漏止水材料的范畴，具有其他材料所不具备的优点，即在潮湿基面 可施工、施工后不起鼓、潮湿环境可固化、背面防水的特性，另外在卷材无法施工的复杂结 构处，水泥基聚合物防水材料也是一种不错的选择、作为中低档的防水材料，水泥基聚合物 防水材料可以广泛用于公用与民用建筑中的地下防水、屋面渗漏修补、家庭卫生间防水渗 漏以及地坪密封固化等方面。
[0004] 但目前现有的水泥基聚合物防水材料中，性能不一，导致工期较长，成本较高，质 量不稳定等，影响着使用。如表现在防腐性能差：建筑表面混凝土剥落，碳化和钢筋锈蚀的 问题日益引起人们的注意，特别是一些沿海城市和地区，由于潮湿海风的影响或海水冲刷 侵蚀的破坏，许多年代比较久远的混凝土建筑物表面破坏严重，钢筋严重锈蚀。此外在混凝 土的使用过程中，由于紫外线照射等因素造成的老化的现象，也严重的影响了混凝土的使 用寿命，限制了混凝土的使用。
【发明内容】
[0005] 为了解决现有技术存在的上述问题，本发明提供了节省工期、成本低、质量稳定的 水泥基高分子聚合物防水砂浆添加剂及其方法和应用。具有抗裂、抗渗、防水、防潮、防冻、 抗冲磨、耐腐蚀以及抗老化等多种功能。
[0006] 本发明所采用的技术方案为：
[0007] 水泥基高分子聚合物防水砂浆添加剂，其由包括以下重量份的原料制成：聚合物 胶粉1-6份；抗裂纤维5-10份；聚天门冬氨酸2-5份；稀土氧化物6-12份；凹凸棒土 2-6 份；聚丙烯酸钠5-8份；粉煤灰10-20份、重质碳酸钙8-10份、减水剂0. 2-0. 6份、消泡剂 0? 8-1. 2 份、保水剂 0? 6-0. 8 份。
[0008] 优选地，水泥基高分子聚合物防水砂浆添加剂由包括以下重量份的原料制成：聚 合物胶粉4份；抗裂纤维8份；聚天门冬氨酸3份；稀土氧化物9份；凹凸棒土 4份；改性聚 丙烯酸钠6份；粉煤灰15份、重质碳酸钙9份、减水剂0. 4份、消泡剂1份、保水剂0. 7份。
[0009] 其中优选地，所述聚合物胶粉为乙烯一醋酸乙烯基可再分散乳胶粉，其固含量大 于98%，pH为6-8,最低成膜温度为0°C。所述抗裂纤维为聚丙烯纤维或聚丙烯腈纤维。所 述稀土氧化物为氧化铈。所述减水剂为磺化三聚氰胺高效减水剂或聚羧酸减水剂；所述消 泡剂为有机硅消泡剂；所述保水剂为纤维素醚。所述粉煤灰应符合GB1596-91《用于水泥 和混凝土中的粉煤灰》的规定。
[0010] 本发明还提供了制备上述的水泥基高分子聚合物防水砂浆添加剂的方法，具体包 括以下步骤：将聚合物胶粉、抗裂纤维、聚天门冬氨酸、稀土氧化物、凹凸棒土、改性聚丙烯 酸钠、煤灰、重质碳酸钙、减水剂、消泡剂和保水剂按重量份混合均匀即可。
[0011] 上述制备方法中，所述凹凸棒土和聚丙烯酸钠先混合均匀，得到凹凸棒土和改性 聚丙烯酸钠的混合物后，再与其他原料进行混合均匀，其中凹凸棒土和改性聚丙烯酸钠的 混合物通过以下方式获得：
[0012] 1)前处理：将凹凸棒土在质量分数50%的磷酸中静置10-12h后，于高温电阻炉中 在温度为400-450°C的条件焙烧I. 8-2h ;然后用0. lmol/L的盐酸溶液煮沸10-15min，用蒸 馏水洗涤至中性；上述中凹凸棒土与磷酸的质量比为1:1-1:5 ;
[0013] 2)活化：将1102溶胶与前处理后的凹凸棒土以质量比2:1混合后搅拌0. 5-0. 8h， 停止搅拌后密封静置24h以上；除去TiO2溶胶，用无水乙醇、去离子水交替洗涤数次后，在 80-KKTC下干燥1-1. 5h，将干燥后的凹凸棒土置于带盖的坩埚内，于高温电阻炉中在温度 400-500 °C的条件下焙烧l_3h后，取出，放入10-15 %氢氧化钠溶液中研磨至20-40 y m浆 料，调浆料PH值为中性，再加入聚丙烯酸钠混合均匀后喷雾干燥，得到凹凸棒土和改性聚 丙烯酸钠的混合物。
[0014] 此外，本发明还提供了一种包括上述中水泥基高分子聚合物防水砂浆添加剂的防 水砂浆，所述水泥基高分子聚合物防水砂浆添加剂的添加量为水泥重量的3-5%。
[0015] 同时，本发明还提供了一种包括上述中水泥基高分子聚合物防水砂浆添加剂的混 凝土。
[0016] 本发明的添加剂在使用前，即未与水泥和/或石膏混合前的形态为粉末状，使用 时再掺加到水泥干粉料中，该种方式改变了以往聚合物以乳液的形式生产和贮存的方式， 因此贮运的便捷性都优于乳液状的添加剂。
[0017] 本发明的添加剂应用在防水砂浆中时，因聚合物胶粉即乙烯-醋酸乙烯基可再分 散乳胶粉为有机高分子聚合物，能够极大地提高材料的吸附粘结力。当加水拌和时，防水砂 浆因聚合物吸水溶解而变为黏稠胶液，起到很好的保水作用。在水泥凝结硬化过程中，水泥 从聚合物中吸收水分而不断水化，同时聚合物因脱水而逐渐凝固，使形成的水泥石空间骨 架的孔隙被聚合物柔韧的质点、网络、膜层胶结成空间网结构，使聚合物的柔性与水泥的刚 性有机地结合在一起，初期形成一层略有柔性的复合体。随着时间的延长，原有的聚合物胶 液已硬化，而水泥从空气中吸收水分还不断地水化，强度越来越高，刚性也越来越大，最后 形成坚硬的刚柔结合的防水层。
[0018] 同时，通过结晶型混合物的渗透作用，能与基体内部的活性物质发生一系列的物 理化学反应，形成不溶于水的结晶体，填塞毛细孔道，使基体致密、减缩、防渗，从而组成一 层具有较高抗裂、防水能力的复合体。
[0019] 此外，在使用时，聚合物发生高交联固化反应。当水泥发生水化反应时，其水化产 物Ca(OH) 2与改性聚丙烯酸钠进一步反应，产生以化学键结合的大分子空间网络交织结构， 形成一层柔韧、富弹性的防水膜。由于分子键能大，形成的大分子结构不易降解，这样涂膜 的抗紫外线、耐高低温的能力就强，因而使本发明的添加剂具有良好的耐候性。
[0020] 本发明中添加的稀土氧化物以及聚天门冬氨酸不是简单的物理混合，稀土氧化物 和聚天门冬氨酸均参与防水砂浆应用过程中的复杂化学反应，产生协同作用，从结构机理 上去改变原有的特性，尤其是在抗紫外线老化方面具有明显的效果，同时对改善和提高防 水砂浆的抗拉强度和断裂延伸率也具有很好的效果。此外由于本发明属于建筑材料，为防 水砂浆的添加剂，在实际的使用过程中会与金属如钢筋等材料相互配合使用，因此长时间 的使用以及环境因素的影响会造成金属等的腐蚀，而聚天门氨酸通过与金属表面的作用有 效的起到了缓蚀作用。
[0021] 抗裂纤维其独特的抗拉强度，分散性，熔点燃点，耐酸碱性等性能，能够有效防止 防水砂浆、混凝土的维系裂缝的产生和发展，具有阻裂抗渗功能。
[0022] 凹凸棒土是一种层链状过渡结构的以含水富镁硅酸盐为主的黏土矿，具有独特的 棒晶结构，是一种天然的一维无机材料，在本发明中起到增强和增韧的作用。
[0023] 改性的聚丙烯酸钠在本发明除了起到分散剂的作用外，通过1102对聚丙烯酸钠进 行改性后，能够提高聚丙烯酸钠在成膜过程中的强韧性，但由于TiO 2只有锐钛矿晶型的催 化效果较好，因此利用凹凸棒土耐高温的特性，通过凹凸棒土，先将1102转化成锐钛矿晶 型，然后再与聚丙烯酸钠作用，实现聚丙烯酸钠改性的目的。同时由于110 2通过吸收和散射 紫外线等作用，降低紫外线的透过，有效的提高防紫外光能力，提高本发明产品的耐候性。
[0024] 粉煤灰可使混凝土和砂浆具有后期强度高，干缩性小，和易性好，水化热低，抑制 碱骨料膨胀，抗硫酸盐腐蚀性能好等优点。
[0025] 减水剂是一种在维持混凝土坍落度不变的条件下，能减少拌合用水量的混凝土外 加剂。加入混凝土拌合物后对水泥颗