一种速凝型无机防水堵漏剂及其制备方法与流程

1.本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种速凝型无机防水堵漏剂及其制备方法。


背景技术：

2.在建筑施工及混凝土水泥等建筑设施使用当中，经常遇到隧道，地下工程，蓄水池等基础出现空洞渗水漏水情况，一般情况下用市场上常见的堵漏王，水不漏，堵漏灵等，在漏水点不大或压力小时，堵漏效果还行。当漏点过大并有压力的情况下，堵漏材料来不及凝固，随时被水压冲散，效果也不尽理想。
3.防水堵漏材料是具有防潮、抗渗和堵漏功能的专用材料，在市政建设、国防军工、桥梁隧道、农业水利和交通运输等行业领域中需求日益广泛，其投入、研发和应用逐年增长，主要包括刚性堵漏、合成高分子、高聚物改性和溶剂改性型等多个品种。其中，以优质特种水泥和砂石为原料生产的无机防水堵漏材料，因具有良好的耐水、耐高温、耐腐蚀、抗渗、抗裂及粘结等特性，成为一种施工简单、维修方便、稳定坚固且绿色环保的新型刚性材料，普遍应用于各种砖混建筑、公路和地下工程的堵漏修缮，受到了社会众多行业的广泛青睐。
4.无机防水堵漏材料一般分速凝型和缓凝型两种，速凝型是以硫铝酸盐水泥为基料，硅酸盐水泥为填料，通过添加辅助材料调节凝结时间和强度，达到快速防水堵漏的功能材料。硫铝酸盐水泥具有快硬早强、抗渗抗冻、结构致密和耐蚀低碱等优点，水化产物的填充和密实作用明显，但后期强度增长缓慢，容易出现倒缩现象。硅酸盐水泥强度发展稳定、水化热大、性能好且成本低，在各类材料中被广泛使用，但存在凝结时间过长、早期强度发展缓慢和结石率低等缺点，难以满足快速防水堵漏的应用要求。有人尝试简单复配两种水泥获得综合性能优越的无机防水堵漏材料，但发现混合材料的粘接强度降低，抗渗性能较差。同时，当前市场上的速凝型防水堵漏产品存在凝结时间不稳定、粘接强度低、耐久性差、施工复杂和适用范围窄等问题，而且快速防水堵漏功能均不理想，相关研究的文献报道也较少。
5.因此，目前亟需开发一种改良的防水堵漏材料，提升材料整体强度、抗渗性能以及耐久抗蚀性，以符合目前建筑材料的使用需求。


技术实现要素：

6.本发明为克服现有技术中存在的缺陷，提供一种纤维掺杂型防水堵漏材料，凝结时间短，堵漏性能好，可实现建筑裂缝的快速高效堵漏。
7.为实现上述技术目的，本发明所采用的技术方案为：
8.一种速凝型无机防水堵漏剂，包括以下重量份的原料制备而成：水泥基材料60-80份、石英砂10-20份、硅灰10-20份、可再分散性乳胶粉10-20份、羟丙基甲基纤维素5-10份、改性碳纤维5-10份、膨胀剂3-5份、生石灰1-3份、石膏1-1.8份、减水剂0.8-1.5份。
9.进一步的，所述水泥基材料为快硬硫铝酸盐水泥r
·
sac42.5和普通硅酸盐水泥
p
·
o42.5r按照质量比1：0.5-0.75混合而合成。
10.进一步的，所述硅灰的细度为200-400目。
11.进一步的，所述羟丙基甲基纤维素的粘度为120000-180000mpa
·
s。
12.进一步的，所述改性碳纤维的具体制备方法为：
13.(1)将碳纤维粉浸泡于丙酮中10-20min，后过滤烘干至恒重，得预处理碳纤维；
14.(2)将预处理碳纤维按照固液比1g：100-150ml分散于质量浓度为50％、ph为7-8的三羟甲基氨基甲烷溶液中，再加入预处理碳纤维质量50％的纳米二氧化硅和1％的苯甲酸钠，60-70℃下磁力搅拌5-10h后，于60℃下真空干燥12-24h后得到改性碳纤维。
15.更进一步的，本发明碳纤维材料直径10-20μm，购自天津市裕丰碳素股份有限公司。
16.进一步的，所述膨胀剂为硫铝酸钙膨胀剂和/或氧化镁膨胀剂。
17.进一步的，所述减水剂为萘系减水剂或者聚羧酸减水剂。
18.一种速凝型无机防水堵漏剂的制备方法，包括以下步骤：
19.(1)制备改性碳纤维：将碳纤维粉浸泡于丙酮中10-20min，后过滤烘干至恒重，得预处理碳纤维；将预处理碳纤维按照固液比1g：100-150ml分散于质量浓度为50％、ph为7-8的三羟甲基氨基甲烷溶液中，再加入预处理碳纤维质量50％的纳米二氧化硅和1％的苯甲酸钠，60-70℃下磁力搅拌5-10h后，于60℃下真空干燥12-24h后得到改性碳纤维；
20.(2)按配方分别称取各原料，按配方量在常温常压下将各种原料加入混合机中，搅拌60-90min混合均匀出料包装入库。
21.本发明各原料均市售可得。
22.本发明防水堵漏剂的使用方法为：将产品和水按照0.2-0.4的水灰比加水搅拌混合均匀得到浆料，即可进行施工使用。
23.本发明科学配比硫铝酸盐和硅酸盐水泥，取长补短，克服单一凝胶材料所固有的缺陷，实现基体材料的快硬早强、抗渗抗冻、强度高耐侵蚀的稳定性能。其次加入可再分散性乳胶粉，其良好的附着力和粘结性能，可以实现凝胶材料的快速粘结。
24.本发明对商品碳纤维进行改性，使用丙酮浸泡，使碳纤维表面出现表面缺陷，暴露活性位点，后使用三羟甲基氨基甲烷、纳米二氧化硅和苯甲酸钠混合改性，使得纳米二氧化硅更好的结合于碳纤维表面，同时三羟甲基氨基甲烷可以促进二氧化硅的均匀分散，而苯甲酸钠可以促进凝胶材料在碳纤维附近的快速反应，促进凝胶材料和碳纤维的紧密结合，减少裂缝和收缩，在提升强度的同时，提升防水抗渗性能，两步改性同时作用，克服两种水泥同时使用所带来的粘结性能下降，抗渗性差强度不够的缺陷，大幅提升碳纤维对于水泥基材料的性能增强作用。
25.有益效果
26.本发明所得速凝型无机防水堵漏剂，凝结时间短，堵漏防水性能好，强度高，抗蚀抗冻性能佳，与基体结合成整体不老化，耐水耐久性能好，且使用方便，保存及运输方便，适用范围广，无毒、对环境无污染，操作安全，可应用于建筑防水等各个领域。
附图说明
27.图1为碳纤维及试件扫描电镜图，其中(a)为原始碳纤维电镜图，(b)为使用实施例
4试验所得试件的截面图。
具体实施方式
28.下面结合具体实施例对本发明的技术方案做进一步说明，但不限于此。
29.实施例1
30.一种速凝型无机防水堵漏剂，包括以下重量份的原料制备而成：水泥基材料60份、石英砂10份、硅灰10份、可再分散性乳胶粉10份、羟丙基甲基纤维素5份、改性碳纤维5份、膨胀剂3份、生石灰1份、石膏1份、减水剂0.8份。
31.所述水泥基材料为快硬硫铝酸盐水泥r
·
sac42.5和普通硅酸盐水泥p
·
o42.5r按照质量比1：0.5混合而合成。
32.所述硅灰的细度为200-400目。
33.所述羟丙基甲基纤维素的粘度为120000mpa
·
s。
34.所述改性碳纤维的具体制备方法为：
35.(1)将碳纤维粉浸泡于丙酮中10min，后过滤烘干至恒重，得预处理碳纤维；
36.(2)将预处理碳纤维按照固液比1g：100ml分散于质量浓度为50％、ph为7-8的三羟甲基氨基甲烷溶液中，再加入预处理碳纤维质量50％的纳米二氧化硅和1％的苯甲酸钠，60-70℃下磁力搅拌5h后，于60℃下真空干燥12h后得到改性碳纤维。
37.本实施例碳纤维材料直径10-20μm，购自天津市裕丰碳素股份有限公司。
38.进所述膨胀剂为硫铝酸钙膨胀剂。
39.所述减水剂为萘系减水剂。
40.一种速凝型无机防水堵漏剂的制备方法，包括以下步骤：
41.(1)制备改性碳纤维：将碳纤维粉浸泡于丙酮中10min，后过滤烘干至恒重，得预处理碳纤维；将预处理碳纤维按照固液比1g：100ml分散于质量浓度为50％、ph为7-8的三羟甲基氨基甲烷溶液中，再加入预处理碳纤维质量50％的纳米二氧化硅和1％的苯甲酸钠，60-70℃下磁力搅拌5h后，于60℃下真空干燥12h后得到改性碳纤维；
42.(2)按配方分别称取各原料，按配方量在常温常压下将各种原料加入混合机中，搅拌60min混合均匀出料包装入库。
43.本实施例各原料均市售可得。
44.本实施例防水堵漏剂的使用方法为：将产品和水按照0.2-0.4的水灰比加水搅拌混合均匀得到浆料，即可进行施工使用。
45.实施例2
46.一种速凝型无机防水堵漏剂，包括以下重量份的原料制备而成：水泥基材料65份、石英砂13份、硅灰15份、可再分散性乳胶粉15份、羟丙基甲基纤维素6份、改性碳纤维7份、膨胀剂4份、生石灰1份、石膏1.2份、减水剂1份。
47.所述水泥基材料为快硬硫铝酸盐水泥r
·
sac42.5和普通硅酸盐水泥p
·
o42.5r按照质量比1：0.75混合而合成。
48.所述硅灰的细度为200-400目。
49.所述羟丙基甲基纤维素的粘度为150000mpa
·
s。
50.所述改性碳纤维的具体制备方法为：
51.(1)将碳纤维粉浸泡于丙酮中15min，后过滤烘干至恒重，得预处理碳纤维；
52.(2)将预处理碳纤维按照固液比1g：100ml分散于质量浓度为50％、ph为7-8的三羟甲基氨基甲烷溶液中，再加入预处理碳纤维质量50％的纳米二氧化硅和1％的苯甲酸钠，60-70℃下磁力搅拌8h后，于60℃下真空干燥12h后得到改性碳纤维。
53.本实施例碳纤维材料直径10-20μm，购自天津市裕丰碳素股份有限公司。
54.所述膨胀剂为氧化镁膨胀剂。
55.所述减水剂为聚羧酸减水剂。
56.一种速凝型无机防水堵漏剂的制备方法，包括以下步骤：
57.(1)制备改性碳纤维：将碳纤维粉浸泡于丙酮中15min，后过滤烘干至恒重，得预处理碳纤维；将预处理碳纤维按照固液比1g：100ml分散于质量浓度为50％、ph为7-8的三羟甲基氨基甲烷溶液中，再加入预处理碳纤维质量50％的纳米二氧化硅和1％的苯甲酸钠，60-70℃下磁力搅拌8h后，于60℃下真空干燥12h后得到改性碳纤维；
58.(2)按配方分别称取各原料，按配方量在常温常压下将各种原料加入混合机中，搅拌90min混合均匀出料包装入库。
59.本实施例各原料均市售可得。
60.本实施例防水堵漏剂的使用方法为：将产品和水按照0.2-0.4的水灰比加水搅拌混合均匀得到浆料，即可进行施工使用。
61.实施例3
62.一种速凝型无机防水堵漏剂，包括以下重量份的原料制备而成：水泥基材料70份、石英砂15份、硅灰18份、可再分散性乳胶粉17份、羟丙基甲基纤维素8份、改性碳纤维8份、膨胀剂4份、生石灰2份、石膏1.6份、减水剂1.2份。
63.所述水泥基材料为快硬硫铝酸盐水泥r
·
sac42.5和普通硅酸盐水泥p
·
o42.5r按照质量比1：0.75混合而合成。
64.所述硅灰的细度为200-400目。
65.所述羟丙基甲基纤维素的粘度为180000mpa
·
s。
66.所述改性碳纤维的具体制备方法为：
67.(1)将碳纤维粉浸泡于丙酮中20min，后过滤烘干至恒重，得预处理碳纤维；
68.(2)将预处理碳纤维按照固液比1g：150ml分散于质量浓度为50％、ph为7-8的三羟甲基氨基甲烷溶液中，再加入预处理碳纤维质量50％的纳米二氧化硅和1％的苯甲酸钠，60-70℃下磁力搅拌10h后，于60℃下真空干燥24h后得到改性碳纤维。
69.本实施例碳纤维材料直径10-20μm，购自天津市裕丰碳素股份有限公司。
70.所述膨胀剂为硫铝酸钙膨胀剂。
71.所述减水剂为萘系减水剂。
72.一种速凝型无机防水堵漏剂的制备方法，包括以下步骤：
73.(1)制备改性碳纤维：将碳纤维粉浸泡于丙酮中20min，后过滤烘干至恒重，得预处理碳纤维；将预处理碳纤维按照固液比1g：150ml分散于质量浓度为50％、ph为7-8的三羟甲基氨基甲烷溶液中，再加入预处理碳纤维质量50％的纳米二氧化硅和1％的苯甲酸钠，60-70℃下磁力搅拌10h后，于60℃下真空干燥24h后得到改性碳纤维；
74.(2)按配方分别称取各原料，按配方量在常温常压下将各种原料加入混合机中，搅
拌90min混合均匀出料包装入库。
75.本实施例各原料均市售可得。
76.本实施例防水堵漏剂的使用方法为：将产品和水按照0.2-0.4的水灰比加水搅拌混合均匀得到浆料，即可进行施工使用。
77.实施例4
78.一种速凝型无机防水堵漏剂，包括以下重量份的原料制备而成：水泥基材料80份、石英砂20份、硅灰20份、可再分散性乳胶粉20份、羟丙基甲基纤维素10份、改性碳纤维10份、膨胀剂5份、生石灰3份、石膏1.8份、减水剂1.5份。
79.所述水泥基材料为快硬硫铝酸盐水泥r
·
sac42.5和普通硅酸盐水泥p
·
o42.5r按照质量比1：0.75混合而合成。
80.所述硅灰的细度为200-400目。
81.所述羟丙基甲基纤维素的粘度为180000mpa
·
s。
82.所述改性碳纤维的具体制备方法为：
83.(1)将碳纤维粉浸泡于丙酮中20min，后过滤烘干至恒重，得预处理碳纤维；
84.(2)将预处理碳纤维按照固液比1g：150ml分散于质量浓度为50％、ph为7-8的三羟甲基氨基甲烷溶液中，再加入预处理碳纤维质量50％的纳米二氧化硅和1％的苯甲酸钠，60-70℃下磁力搅拌10h后，于60℃下真空干燥24h后得到改性碳纤维。
85.本实施例碳纤维材料直径10-20μm，购自天津市裕丰碳素股份有限公司。
86.所述膨胀剂为氧化镁膨胀剂。
87.所述减水剂为聚羧酸减水剂。
88.一种速凝型无机防水堵漏剂的制备方法，包括以下步骤：
89.(1)制备改性碳纤维：将碳纤维粉浸泡于丙酮中20min，后过滤烘干至恒重，得预处理碳纤维；将预处理碳纤维按照固液比1g：150ml分散于质量浓度为50％、ph为7-8的三羟甲基氨基甲烷溶液中，再加入预处理碳纤维质量50％的纳米二氧化硅和1％的苯甲酸钠，60-70℃下磁力搅拌5-10h后，于60℃下真空干燥24h后得到改性碳纤维；
90.(2)按配方分别称取各原料，按配方量在常温常压下将各种原料加入混合机中，搅拌90min混合均匀出料包装入库。
91.本实施例各原料均市售可得。
92.本实施例防水堵漏剂的使用方法为：将产品和水按照0.2-0.4的水灰比加水搅拌混合均匀得到浆料，即可进行施工使用。
93.对比例1
94.一种速凝型无机防水堵漏剂，包括以下重量份的原料制备而成：水泥基材料80份、石英砂20份、硅灰20份、可再分散性乳胶粉20份、羟丙基甲基纤维素10份、碳纤维10份、膨胀剂5份、生石灰3份、石膏1.8份、减水剂1.5份。
95.所述水泥基材料为快硬硫铝酸盐水泥r
·
sac42.5和普通硅酸盐水泥p
·
o42.5r按照质量比1：0.75混合而合成。
96.所述硅灰的细度为200-400目。
97.所述羟丙基甲基纤维素的粘度为180000mpa
·
s。
98.本对比例碳纤维材料直径10-20μm，购自天津市裕丰碳素股份有限公司。
99.所述膨胀剂为氧化镁膨胀剂。
100.所述减水剂为聚羧酸减水剂。
101.一种速凝型无机防水堵漏剂的制备方法，包括以下步骤：按配方分别称取各原料，按配方量在常温常压下将各种原料加入混合机中，搅拌90min混合均匀出料包装入库。
102.本对比例各原料均市售可得。
103.本对比例防水堵漏剂的使用方法为：将产品和水按照0.2-0.4的水灰比加水搅拌混合均匀得到浆料，即可进行施工使用。
104.本对比例除不进行碳纤维的改性外，即直接使用商品化碳纤维，其余原料和制备方法部分均同实施例4。
105.对比例2
106.一种速凝型无机防水堵漏剂，包括以下重量份的原料制备而成：水泥基材料80份、石英砂20份、硅灰20份、可再分散性乳胶粉20份、羟丙基甲基纤维素10份、改性碳纤维10份、膨胀剂5份、生石灰3份、石膏1.8份、减水剂1.5份。
107.所述水泥基材料为快硬硫铝酸盐水泥r
·
sac42.5和普通硅酸盐水泥p
·
o42.5r按照质量比1：0.75混合而合成。
108.所述硅灰的细度为200-400目。
109.所述羟丙基甲基纤维素的粘度为180000mpa
·
s。
110.所述改性碳纤维的具体制备方法为：
111.(1)将纤维按照固液比1g：150ml分散于质量浓度为50％、ph为7-8的三羟甲基氨基甲烷溶液中，再加入碳纤维质量50％的纳米二氧化硅和1％的苯甲酸钠，60-70℃下磁力搅拌10h后，于60℃下真空干燥24h后得到改性碳纤维。
112.本对比例碳纤维材料直径10-20μm，购自天津市裕丰碳素股份有限公司。
113.所述膨胀剂为氧化镁膨胀剂。
114.所述减水剂为聚羧酸减水剂。
115.一种速凝型无机防水堵漏剂的制备方法，包括以下步骤：
116.(1)制备改性碳纤维：将碳纤维粉浸泡于丙酮中20min，后过滤烘干至恒重，得预处理碳纤维；将预处理碳纤维按照固液比1g：150ml分散于质量浓度为50％、ph为7-8的三羟甲基氨基甲烷溶液中，再加入预处理碳纤维质量50％的纳米二氧化硅和1％的苯甲酸钠，60-70℃下磁力搅拌5-10h后，于60℃下真空干燥24h后得到改性碳纤维；
117.(2)按配方分别称取各原料，按配方量在常温常压下将各种原料加入混合机中，搅拌90min混合均匀出料包装入库。
118.本对比例各原料均市售可得。
119.本对比例防水堵漏剂的使用方法为：将产品和水按照0.2-0.4的水灰比加水搅拌混合均匀得到浆料，即可进行施工使用。
120.本对比例除不进行碳纤维的第一步丙酮改性外，其余原料和制备方法部分均同实施例4。
121.对比例3
122.一种速凝型无机防水堵漏剂，包括以下重量份的原料制备而成：水泥基材料80份、石英砂20份、硅灰20份、可再分散性乳胶粉20份、羟丙基甲基纤维素10份、改性碳纤维10份、
膨胀剂5份、生石灰3份、石膏1.8份、减水剂1.5份。
123.所述水泥基材料为快硬硫铝酸盐水泥r
·
sac42.5和普通硅酸盐水泥p
·
o42.5r按照质量比1：0.75混合而合成。
124.所述硅灰的细度为200-400目。
125.所述羟丙基甲基纤维素的粘度为180000mpa
·
s。
126.所述改性碳纤维的具体制备方法为：
127.(1)将碳纤维粉浸泡于丙酮中20min，后过滤烘干至恒重，得预处理碳纤维；
128.(2)将预处理碳纤维按照固液比1g：150ml分散于水溶液中，再加入预处理碳纤维质量50％的纳米二氧化硅，60-70℃下磁力搅拌10h后，于60℃下真空干燥24h后得到改性碳纤维。
129.本对比例碳纤维材料直径10-20μm，购自天津市裕丰碳素股份有限公司。
130.所述膨胀剂为氧化镁膨胀剂。
131.所述减水剂为聚羧酸减水剂。
132.一种速凝型无机防水堵漏剂的制备方法，包括以下步骤：
133.(1)制备改性碳纤维：将碳纤维粉浸泡于丙酮中20min，后过滤烘干至恒重，得预处理碳纤维；将预处理碳纤维按照固液比1g：150ml分散于水溶液中，再加入预处理碳纤维质量50％的纳米二氧化硅，60-70℃下磁力搅拌5-10h后，于60℃下真空干燥24h后得到改性碳纤维；
134.(2)按配方分别称取各原料，按配方量在常温常压下将各种原料加入混合机中，搅拌90min混合均匀出料包装入库。
135.本对比例各原料均市售可得。
136.本对比例防水堵漏剂的使用方法为：将产品和水按照0.2-0.4的水灰比加水搅拌混合均匀得到浆料，即可进行施工使用。
137.本对比例除不进行碳纤维的三羟甲基氨基甲烷、苯甲酸钠改性外，其余原料和制备方法部分均同实施例4。
138.性能测试
139.实验材料
140.试验所用水泥取自沂州水泥厂生产的42.5普通硅酸盐水泥42.5快硬硫铝酸盐水泥
141.试验方法
142.凝结时间、抗折和抗压强度、抗渗压力、抗渗压力差值、粘结强度、耐热性及冻融循环性能等试验均按照《无机防水堵漏材料》(gb 23440-2009)对各项性能进行检测。
143.测试结果如表1所示：
144.表1 性能测试结果
[0145][0146]
从表中数据可以看出，本发明实施例所得试件，凝结时间短，可实现快速补漏，抗压强度抗折强度也均呈现较高水平，抗渗压力高，完全满足国标要求，从实施例4试件截面sem电镜图(b)也可以看出，碳纤维材料和凝胶基体材料结合致密，分布均匀，基体的致密是强度性能和抗渗性能的根本保证。而对比例1-3，缺少了改性步骤，其各项性能均呈现了不同程度的下降，这是由于改变了改性手段的对比例，碳纤维无法充分发挥作用，基体致密度下降，从而导致强度、抗渗等性能的下降。
[0147]
需要说明的是，上述实施例仅仅是实现本发明的优选方式的部分实施例，而非全部实施例。显然，基于本发明的上述实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的其他所有实施例，都应当属于本发明保护的范围。