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(hù)建筑物和結(jié)構(gòu)不受濕氣和水的侵入，對(duì)于提高建筑物的耐久性十分重要。對(duì)于混凝土和砌筑的結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，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(shí)，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(lái)，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(shí)，但是這些都必須解決抗?jié)B和防水問(wèn)題。由此可見(jiàn)，研制混凝土的高效阻裂防水劑對(duì)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(shí)際使用，要求混凝土具有良好的工作性(流動(dòng)性、保水性和粘聚性)、合適的強(qiáng)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(shí)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(wú)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(guó)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(wèn)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(diǎn)。
為了解決上述技術(shù)問(wèn)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(wú)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(qiáng)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(jìn)活化沸石粉是孔徑大小為400～600納米的沸石磨細(xì)至150～250目，再于800～900℃的超高溫脫除結(jié)晶水所得。高強(qiáng)高彈性模量聚乙烯醇纖維的直徑18～20μm、長(zhǎng)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(wú)水硫酸鈉、水泥基滲透結(jié)晶母料和萘系高效減水劑進(jìn)行均勻混合；得混合料；3)、將上述混合料放入無(wú)重力攪拌機(jī)內(nèi)，然后再加入高強(qiáng)高彈性模量聚乙烯醇纖維進(jìn)行均勻攪拌直至無(wú)結(jié)團(tuán)；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(guó)ITE國(guó)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(qiáng)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(guó)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(xì)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(duì)于外界陽(yáng)離子和水分子等物質(zhì)的接觸面積，即增強(qiáng)了沸石的外表面吸附陽(yáng)離子和水分子等物質(zhì)的能力；同時(shí)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(chǔ)存在其內(nèi)部，并在外界條件發(fā)生變化時(shí)將這些物質(zhì)脫附而釋放出來(lái)。
沸石具有能夠增強(qiáng)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(yáng)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(diǎn)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(jià)小半徑陽(yáng)離子。
因此在本發(fā)明中，活化沸石粉對(duì)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(qiáng)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(shí)；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(shí)際使用的水化初期，會(huì)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(kāi)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(diǎn)是早期膨脹不是很大，但對(duì)于混凝土后期呈延遲性膨脹，因此對(duì)于補(bǔ)償混凝土的溫降收縮十分有利。
3、本發(fā)明所選用的無(wú)水硫酸鈉，對(duì)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(qiáng)作用，對(duì)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(hù)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(rùn)濕，即賦予了混凝土極佳的拌合性能。而普通防水劑會(huì)對(duì)濕潤(rùn)過(guò)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(jī)官能團(tuán)會(huì)水解形成高反應(yīng)活性的硅烷醇基團(tuán)，硅烷醇基團(tuán)能與混凝土的水化產(chǎn)物中的羥基基團(tuán)進(jìn)行不可逆反應(yīng)形成化學(xué)結(jié)合，從而使通過(guò)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(jī)官能團(tuán)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(lái)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(duì)環(huán)境沒(méi)有危害。
5、本發(fā)明的阻裂防水劑中所含有的PVA纖維(高強(qiáng)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(shù)脂原料制成的高分子材料，其具有很好的強(qiáng)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(xì)筋，因此PVA纖維能起到抑制混凝土開(kāi)裂，達(dá)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(qiáng)、環(huán)保安全等特點(diǎn)。
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(qiáng)，提高流動(dòng)性和可泵性。
7、本發(fā)明充分利用了沸石的堿吸附性和對(duì)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(bǔ)償收縮、密實(shí)增強(qiáng)、阻裂抗?jié)B和憎水防水等作用。可廣泛應(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(jìn)行防水維修。本發(fā)明的阻裂防水劑，能彌補(bǔ)現(xiàn)有的剛性防水抗?jié)B外加劑的剛強(qiáng)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(kāi)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(diǎn)，經(jīng)國(guó)家建筑材料測(cè)試中心檢測(cè)，當(dāng)其為凝膠材料重量的5％(內(nèi)摻)時(shí)，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(guó)家的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)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(shí)施例方式
實(shí)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(wú)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(qiáng)高彈性模量聚乙烯醇纖維3％和萘系高效減水劑7％。
對(duì)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(xì)至150目，再于800℃的超高溫脫除結(jié)晶水所得。高強(qiáng)高彈性模量聚乙烯醇纖維的直徑18μm、長(zhǎng)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(jìn)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(wú)水硫酸鈉、水泥基滲透結(jié)晶母料和萘系高效減水劑進(jìn)行均勻混合；得混合料；3)、將上述混合料放入無(wú)重力攪拌機(jī)內(nèi)，然后再加入高強(qiáng)高彈性模量聚乙烯醇纖維進(jìn)行均勻攪拌直至無(wú)結(jié)團(tuán)；得阻裂防水劑。
實(shí)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(wú)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(qiáng)高彈性模量聚乙烯醇纖維2％和萘系高效減水劑6％。
對(duì)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(xì)至200目，再于850℃的超高溫脫除結(jié)晶水所得。高強(qiáng)高彈性模量聚乙烯醇纖維的直徑19μm、長(zhǎng)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(jìn)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(wú)水硫酸鈉、水泥基滲透結(jié)晶母料和萘系高效減水劑進(jìn)行均勻混合；得混合料；
3)、將上述混合料放入無(wú)重力攪拌機(jī)內(nèi)，然后再加入高強(qiáng)高彈性模量聚乙烯醇纖維進(jìn)行均勻攪拌直至無(wú)結(jié)團(tuán)；得阻裂防水劑。
實(shí)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(wú)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(qiáng)高彈性模量聚乙烯醇纖維3.5％和萘系高效減水劑5％。
對(duì)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(xì)至250目，再于900℃的超高溫脫除結(jié)晶水所得。高強(qiáng)高彈性模量聚乙烯醇纖維的直徑20μm、長(zhǎng)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(jìn)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(wú)水硫酸鈉、水泥基滲透結(jié)晶母料和萘系高效減水劑進(jìn)行均勻混合；得混合料；3)、將上述混合料放入無(wú)重力攪拌機(jī)內(nèi)，然后再加入高強(qiáng)高彈性模量聚乙烯醇纖維進(jìn)行均勻攪拌直至無(wú)結(jié)團(tuán)；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(gè)具體實(shí)施例。顯然，本發(fā)明不限于以上實(shí)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(kāi)的內(nèi)容直接導(dǎo)出或聯(lián)想到的所有變形，均應(yīng)認(rèn)為是本發(fā)明的保護(hù)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(wú)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(qiáng)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(xì)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(qiáng)高彈性模量聚乙烯醇纖維的直徑18～20μm、長(zhǎng)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(wú)水硫酸鈉、水泥基滲透結(jié)晶母料和萘系高效減水劑進(jìn)行均勻混合；得混合料；3)、將上述混合料放入無(wú)重力攪拌機(jī)內(nèi)，然后再加入高強(qiáng)高彈性模量聚乙烯醇纖維進(jìn)行均勻攪拌直至無(wú)結(jié)團(tuán)；得阻裂防水劑。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)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(wú)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(qiáng)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(jìn)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(wú)水硫酸鈉、水泥基滲透結(jié)晶母料和萘系高效減水劑進(jìn)行混合；3)將所得的混合料放入無(wú)重力攪拌機(jī)內(nèi)，然后再加入高強(qiáng)高彈性模量聚乙烯醇纖維進(jìn)行攪拌直至無(wú)結(jié)團(tuán)。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(diǎn)。
文檔編號(hào)C04B24/38GK101062853SQ200710067988
公開(kāi)日2007年10月31日 申請(qǐng)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(qǐng)人:俞錫賢