專利名稱：一種高效阻裂防水劑及其生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種應(yīng)用于混凝土的外加劑，特別是一種阻裂防水劑。
背景技術(shù)：
保護建筑物和結(jié)構(gòu)不受濕氣和水的侵入，對于提高建筑物的耐久性十分重要。對于混凝土和砌筑的結(jié)構(gòu)來說，水分的存在和遷移常常是結(jié)構(gòu)的性能發(fā)生不良變化的重要原因。同時，水分作為結(jié)構(gòu)物內(nèi)部傳遞可溶組分的重要媒介，同樣可以引起混凝土和砌體結(jié)構(gòu)性能上的破壞。例如，混凝土和砂漿的碳化、鋼筋銹蝕、凍融破壞以及墻體的發(fā)霉現(xiàn)象均與水的存在和遷移有關(guān)。近年來，建筑物墻體采用自保溫體系或者在墻體外側(cè)做復(fù)合保溫層以起到良好的保溫隔熱作用時，但是這些都必須解決抗?jié)B和防水問題。由此可見，研制混凝土的高效阻裂防水劑對于提高建筑物的工程質(zhì)量和結(jié)構(gòu)的耐久性是十分必要的。
建筑業(yè)在實際使用，要求混凝土具有良好的工作性(流動性、保水性和粘聚性)、合適的強度和良好的體積穩(wěn)定性(收縮小、抗裂性好)，具有抗?jié)B和防水功能。但是傳統(tǒng)的混凝土是由水泥、砂、碎石和水組成，上述性能不佳；因此需要在傳統(tǒng)的混凝土中添加一定的外加劑才能符合實際的使用要求。
目前普遍采用的混凝土的阻裂防水劑，多以液體或粉體狀的剛性防水劑、膨脹劑、引氣劑或減水劑等外加劑為主。該類材料均呈剛性特征，無助于從根本上改善混凝土及其制品的脆性。因而，用普通防水劑、膨脹劑、引氣劑或減水劑等配置的抗裂混凝土，其抗裂、抗折、抗沖擊及耐候、耐久性能欠佳，致使我國建筑的滲漏頑癥屢治不克，耗資耗材巨大。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種應(yīng)用于混凝土的阻裂防水劑，使用了此種阻裂防水劑后的混凝土具有疏水性能好、抗裂性能高等優(yōu)點。
為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種高效阻裂防水劑，其組分及重量含量為活化沸石粉60％～76％、硅灰5％～15％、氧化鈣3％～8％、氧化鎂3％～8％、無水硫酸鈉3％～8％、水泥基滲透結(jié)晶母料2％～6％、硅烷偶聯(lián)劑1.0％～3.0％、高強高彈性模量聚乙烯醇纖維2％～4％和萘系高效減水劑5％～8％。
作為本發(fā)明的阻裂防水劑的改進活化沸石粉是孔徑大小為400～600納米的沸石磨細至150～250目，再于800～900℃的超高溫脫除結(jié)晶水所得。高強高彈性模量聚乙烯醇纖維的直徑18～20μm、長8～12mm。硅灰是7000～10000目的硅灰。所述硅烷偶聯(lián)劑為十二烷基硫酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉或硅烷基復(fù)合材料。沸石為斜發(fā)沸石或絲光沸石。
本發(fā)明還提供了上述阻裂防水劑的生產(chǎn)方法，包括以下步驟1)、活化沸石粉和硅烷偶聯(lián)劑均勻混合后投入物化反應(yīng)釜內(nèi)，升溫至150～180℃，于恒溫條件下改性反應(yīng)10～30min；得改性粉料；2)、將上述改性粉料放入冷卻罐內(nèi)冷卻至室溫，然后依次加入硅灰、氧化鈣、氧化鎂、無水硫酸鈉、水泥基滲透結(jié)晶母料和萘系高效減水劑進行均勻混合；得混合料；3)、將上述混合料放入無重力攪拌機內(nèi)，然后再加入高強高彈性模量聚乙烯醇纖維進行均勻攪拌直至無結(jié)團；得阻裂防水劑。
本發(fā)明的阻裂防水劑中使用的所有組分均為市售產(chǎn)品。例如水泥基滲透結(jié)晶母料可選用美國ITE國際公司生產(chǎn)的ITE.K-11；萘系高效減水劑可選用浙江五龍化工股份有限公司生產(chǎn)的ZWL-V1型高效減水劑、浙江杭州中欣混凝土外加劑有限公司生產(chǎn)的ZX-3高效減水劑；高強高彈性模量聚乙烯醇纖維可選用蘭州尼維龍化纖公司生產(chǎn)的PVA纖維；屬于硅烷偶聯(lián)劑的硅烷基復(fù)合材料可選用國民淀粉公司的SEAL80硅烷憎水粉、山西三維公司的SWWP100硅烷憎水劑。
本發(fā)明生產(chǎn)方法的步驟2)中的室溫一般指0℃～40℃。
本發(fā)明的阻裂防水劑，其各種組分的作用詳細如下表述1、沸石晶格結(jié)構(gòu)中存在著大量的孔道結(jié)構(gòu)，這些孔道結(jié)構(gòu)不盡增加了沸石的外表面積，增加了其對于外界陽離子和水分子等物質(zhì)的接觸面積，即增強了沸石的外表面吸附陽離子和水分子等物質(zhì)的能力；同時還增加了沸石的內(nèi)表面積，從而使沸石能夠?qū)⒃S多物質(zhì)吸附并儲存在其內(nèi)部，并在外界條件發(fā)生變化時將這些物質(zhì)脫附而釋放出來。
沸石具有能夠增強混凝土性能的作用，不僅與其孔道結(jié)構(gòu)有關(guān)，還與沸石中陽離子的含量有關(guān)，也即與沸石的化學(xué)成分有關(guān)。沸石的主要成分是二氧化硅，二氧化硅的鍵結(jié)構(gòu)特點使其表面具有大量的可用電子，從而使純凈的二氧化硅表面具有很高的表面張力，能夠吸附大量的水分子和低價小半徑陽離子。
因此在本發(fā)明中，活化沸石粉對于提高混凝土結(jié)構(gòu)的防水性能效果顯著，還可以減輕混凝土的泌水性，提高其后期強度。能使摻用了本發(fā)明阻裂防水劑的混凝土水化更完全、結(jié)構(gòu)更密實；從而使混凝土具有良好的抗堿骨料反應(yīng)能力，耐久性能明顯提高。
2、本發(fā)明的阻裂防水劑由于含有氧化鈣和氧化鎂，因此在實際使用的水化初期，會在混凝土顆粒骨架間隙中生成凝膠狀的Ca(OH)2和Mg(OH)2，并產(chǎn)生先期膨脹；而后生成硬化的Ca(OH)2和Mg(OH)2發(fā)生重結(jié)晶，開始后期膨脹；直到Ca(OH)2和Mg(OH)2結(jié)晶全部轉(zhuǎn)化成大的異方形，膨脹反應(yīng)才結(jié)束。其主要優(yōu)點是早期膨脹不是很大，但對于混凝土后期呈延遲性膨脹，因此對于補償混凝土的溫降收縮十分有利。
3、本發(fā)明所選用的無水硫酸鈉，對本發(fā)明的阻裂防水劑和混凝土混合后所形成的凝膠材料主要起到激發(fā)增強作用，對凝膠材料的工作性能也有改善作用。
4、本發(fā)明由于含有硅烷偶聯(lián)劑，因此當(dāng)本發(fā)明的阻裂防水劑摻入到混凝土中并加水?dāng)嚢杌旌虾?，硅烷偶?lián)劑的保護膠體外殼能迅速溶解于水并釋放出被包裹的硅烷，使硅烷能分散到混凝土中，因此可以保證混凝土得以迅速潤濕，即賦予了混凝土極佳的拌合性能。而普通防水劑會對濕潤過程產(chǎn)生阻礙，從而使混凝土的拌和性能變差。
在混凝土高堿性環(huán)境下，硅烷中親水的有機官能團會水解形成高反應(yīng)活性的硅烷醇基團，硅烷醇基團能與混凝土的水化產(chǎn)物中的羥基基團進行不可逆反應(yīng)形成化學(xué)結(jié)合，從而使通過交連作用連接在一起的硅烷牢固地固定在混凝土孔壁的表面。由于憎水的有機官能團朝向孔壁的外側(cè)，使得孔壁的表面獲得了憎水性，由此為混凝土帶來了持久的、整體性的憎水效果。硅烷偶聯(lián)劑在混凝土中水解后釋放的少量產(chǎn)物為乙醇，對環(huán)境沒有危害。
5、本發(fā)明的阻裂防水劑中所含有的PVA纖維(高強高彈性模量聚乙烯醇纖維)是一種采用纖維制作設(shè)備、用優(yōu)質(zhì)合成樹脂原料制成的高分子材料，其具有很好的強度、分散性和與混凝土基體的粘結(jié)性。PVA纖維如同在混凝土中摻入數(shù)億根三維亂向分步的微細筋，因此PVA纖維能起到抑制混凝土開裂，達到改善混凝土性能的目的。且PVA纖維具有分散性好、直徑小、耐久性高、握裹力強、環(huán)保安全等特點。
6、本發(fā)明所選用的萘系高效減水劑，可使混凝土減水性增強，提高流動性和可泵性。
7、本發(fā)明充分利用了沸石的堿吸附性和對重金屬元素的吸附性能，還利用了沸石的活性離子交換性能，利用了沸石的耐酸耐堿性能，利用了沸石的耐高溫耐低溫(耐候)性能。多孔結(jié)構(gòu)、高滲透性、親水性的沸石經(jīng)硅烷偶聯(lián)劑改性所得的改性粉料是一種憎水疏水性材料。
綜上所述，本發(fā)明的阻裂防水劑具有保水增稠、補償收縮、密實增強、阻裂抗?jié)B和憎水防水等作用?？蓮V泛應(yīng)用于各種抗?jié)B混凝土工程、自防水混凝土管件、自防水輕集料砌塊、自防水保溫材料及各類保溫材料，或?qū)κ褂弥械慕ㄖ锖蜆?gòu)筑物進行防水維修。本發(fā)明的阻裂防水劑，能彌補現(xiàn)有的剛性防水抗?jié)B外加劑的剛強有余、柔韌不足等缺陷，并且能解決現(xiàn)有的外加劑在建筑防水(包括結(jié)構(gòu)自防水)工程應(yīng)用中的抗變形、抗收縮開裂、憎水疏水性能差等難題。
本發(fā)明的阻裂防水劑，其性能指標(biāo)如表1所示表1、勻質(zhì)性指標(biāo)
為了充分證明本發(fā)明的阻裂防水劑的優(yōu)點，經(jīng)國家建筑材料測試中心檢測，當(dāng)其為凝膠材料重量的5％(內(nèi)摻)時，受檢混凝土的性能指標(biāo)如表2所示表2、受檢混凝土的性能指標(biāo)
綜上所述，本發(fā)明的阻裂防水劑符合國家的相關(guān)標(biāo)準的要求，其具有降低水化熱及延緩水化反應(yīng)的作用，還具有吸附游離堿的功能，并具有抑制堿-集料反應(yīng)作用。其符合氨釋放限量的要求，也符合核素限量的要求；因此能規(guī)?；茝V使用，屬于綠色材料。
具體實施例方式
實施例1、一種阻裂防水劑，其組分及重量含量為活化沸石粉62％、硅灰5％、氧化鈣4％、氧化鎂4％、無水硫酸鈉7％、水泥基滲透結(jié)晶母料5％、十二烷基硫酸鈉3％、高強高彈性模量聚乙烯醇纖維3％和萘系高效減水劑7％。
對上述組分的具體要求如下活化沸石粉是孔徑大小為400納米的斜發(fā)沸石磨細至150目，再于800℃的超高溫脫除結(jié)晶水所得。高強高彈性模量聚乙烯醇纖維的直徑18μm、長8mm。硅灰是7000目的硅灰。
上述阻裂防水劑的生產(chǎn)方法，是依次進行以下步驟1)、將活化沸石粉和十二烷基硫酸鈉均勻混合后投入物化反應(yīng)釜內(nèi)，升溫至150℃，于150℃恒溫條件下改性反應(yīng)30min；得改性粉料；2)、將上述改性粉料放入冷卻罐內(nèi)冷卻至室溫，然后依次加入硅灰、氧化鈣、氧化鎂、無水硫酸鈉、水泥基滲透結(jié)晶母料和萘系高效減水劑進行均勻混合；得混合料；3)、將上述混合料放入無重力攪拌機內(nèi)，然后再加入高強高彈性模量聚乙烯醇纖維進行均勻攪拌直至無結(jié)團；得阻裂防水劑。
實施例2、一種阻裂防水劑，其組分及重量含量為活化沸石粉60％、硅灰13％、氧化鈣3％、氧化鎂7％、無水硫酸鈉4％、水泥基滲透結(jié)晶母料3％、十二烷基苯磺酸鈉2.0％、高強高彈性模量聚乙烯醇纖維2％和萘系高效減水劑6％。
對上述組分的具體要求如下活化沸石粉是孔徑大小為500納米的絲光沸石磨細至200目，再于850℃的超高溫脫除結(jié)晶水所得。高強高彈性模量聚乙烯醇纖維的直徑19μm、長10mm。硅灰是9000目的硅灰。
上述阻裂防水劑的生產(chǎn)方法，是依次進行以下步驟1)、將活化沸石粉和十二烷基苯磺酸鈉均勻混合后投入物化反應(yīng)釜內(nèi)，升溫至170℃，于170℃恒溫條件下改性反應(yīng)20min；得改性粉料；2)、將上述改性粉料放入冷卻罐內(nèi)冷卻至室溫，然后依次加入硅灰、氧化鈣、氧化鎂、無水硫酸鈉、水泥基滲透結(jié)晶母料和萘系高效減水劑進行均勻混合；得混合料；
3)、將上述混合料放入無重力攪拌機內(nèi)，然后再加入高強高彈性模量聚乙烯醇纖維進行均勻攪拌直至無結(jié)團；得阻裂防水劑。
實施例3、一種阻裂防水劑，其組分及重量含量為活化沸石粉70％、硅灰6％、氧化鈣6.5％、氧化鎂3％、無水硫酸鈉3％、水泥基滲透結(jié)晶母料2％、硅烷基復(fù)合材料1％、高強高彈性模量聚乙烯醇纖維3.5％和萘系高效減水劑5％。
對上述組分的具體要求如下活化沸石粉是孔徑大小為600納米的斜發(fā)沸石磨細至250目，再于900℃的超高溫脫除結(jié)晶水所得。高強高彈性模量聚乙烯醇纖維的直徑20μm、長12mm。硅灰是10000目的硅灰。
上述阻裂防水劑的生產(chǎn)方法，是依次進行以下步驟1)、將活化沸石粉和硅烷基復(fù)合材料均勻混合后投入物化反應(yīng)釜內(nèi)，升溫至180℃，于180℃恒溫條件下改性反應(yīng)10min；得改性粉料；2)、將上述改性粉料放入冷卻罐內(nèi)冷卻至室溫，然后依次加入硅灰、氧化鈣、氧化鎂、無水硫酸鈉、水泥基滲透結(jié)晶母料和萘系高效減水劑進行均勻混合；得混合料；3)、將上述混合料放入無重力攪拌機內(nèi)，然后再加入高強高彈性模量聚乙烯醇纖維進行均勻攪拌直至無結(jié)團；得阻裂防水劑。
最后，還需要注意的是，以上列舉的僅是本發(fā)明的若干個具體實施例。顯然，本發(fā)明不限于以上實施例，還可以有許多變形。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能從本發(fā)明公開的內(nèi)容直接導(dǎo)出或聯(lián)想到的所有變形，均應(yīng)認為是本發(fā)明的保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種高效阻裂防水劑，其組分及重量含量為活化沸石粉60％～76％、硅灰5％～15％、氧化鈣3％～8％、氧化鎂3％～8％、無水硫酸鈉3％～8％、水泥基滲透結(jié)晶母料2％～6％、硅烷偶聯(lián)劑1.0％～3.0％、高強高彈性模量聚乙烯醇纖維2％～4％和萘系高效減水劑5％～8％。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效阻裂防水劑，其特征是所述活化沸石粉是孔徑大小為400～600納米的沸石磨細至150～250目，再于800～900℃的超高溫脫除結(jié)晶水所得。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的高效阻裂防水劑，其特征是高強高彈性模量聚乙烯醇纖維的直徑18～20μm、長8～12mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高效阻裂防水劑，其特征是所述硅灰是7000～10000目的硅灰。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的高效阻裂防水劑，其特征是所述硅烷偶聯(lián)劑為十二烷基硫酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉或硅烷基復(fù)合材料。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的高效阻裂防水劑，其特征是所述沸石為斜發(fā)沸石或絲光沸石。
7.如權(quán)利要求1～6中任意一種高效阻裂防水劑的生產(chǎn)方法，其特征是包括以下步驟1)、活化沸石粉和硅烷偶聯(lián)劑均勻混合后投入物化反應(yīng)釜內(nèi)，升溫至150～180℃，于恒溫條件下改性反應(yīng)10～30min；得改性粉料；2)、將上述改性粉料放入冷卻罐內(nèi)冷卻至室溫，然后依次加入硅灰、氧化鈣、氧化鎂、無水硫酸鈉、水泥基滲透結(jié)晶母料和萘系高效減水劑進行均勻混合；得混合料；3)、將上述混合料放入無重力攪拌機內(nèi)，然后再加入高強高彈性模量聚乙烯醇纖維進行均勻攪拌直至無結(jié)團；得阻裂防水劑。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種阻裂防水劑活化沸石粉60％～76％、硅灰5％～15％、氧化鈣3％～8％、氧化鎂3％～8％、無水硫酸鈉3％～8％、水泥基滲透結(jié)晶母料2％～6％、硅烷偶聯(lián)劑1.0％～3.0％、高強高彈性模量聚乙烯醇纖維2％～4％和萘系高效減水劑5％～8％。其生產(chǎn)方法步驟如下1)活化沸石粉和硅烷偶聯(lián)劑混合后進行改性反應(yīng)；2)將所得的改性粉料冷卻至室溫，然后依次加入硅灰、氧化鈣、氧化鎂、無水硫酸鈉、水泥基滲透結(jié)晶母料和萘系高效減水劑進行混合；3)將所得的混合料放入無重力攪拌機內(nèi)，然后再加入高強高彈性模量聚乙烯醇纖維進行攪拌直至無結(jié)團。使用了此阻裂防水劑后的混凝土具有疏水性能好、抗裂性能高等優(yōu)點。
文檔編號C04B24/38GK101062853SQ200710067988
公開日2007年10月31日 申請日期2007年4月13日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月13日
發(fā)明者俞錫賢 申請人:俞錫賢