專利名稱：一種反應(yīng)型混凝土防水粉及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于土木工程中防水材料領(lǐng)域，特別涉及一種反應(yīng)型混凝土防水粉及其制備方法。
背景技術(shù)：
混凝土結(jié)構(gòu)的防水能力對于混凝土建筑的服役壽命具有決定性影響，同時，良好的防水能力對于維持建筑內(nèi)部的溫濕度環(huán)境、保證日常生活的正常進行和工業(yè)生產(chǎn)的順利實施也是至關(guān)重要的。要實現(xiàn)混凝土結(jié)構(gòu)的防水能力，除了采用具有高防水能力的建筑材料外，在結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)、施工縫、地下室立面、電梯井周邊、屋面、地下結(jié)構(gòu)的頂板和民居的衛(wèi)生間和廚房等處，需要采取額外的防水措施。通常使用的防水材料分為有機防水材料和無機防水材料兩大類。有機防水材料包括防水卷材和防水涂料，其優(yōu)點是具有良好的柔性，有很好的延展性，在混凝土結(jié)構(gòu)發(fā)生大變形開裂時具有良好的抗拉伸能力并保持其防水能力。有機防水材料的缺點為與混凝土基層之間的粘結(jié)能力較差，在基層和防水材料之間容易出現(xiàn)分離并導(dǎo)致躥水現(xiàn)象，這樣在混凝土結(jié)構(gòu)發(fā)生漏水時不易迅速定位漏水點并進行修補；相對于無機材料，有機防水材料的耐高低溫能力和抗紫外線老化能力等耐候性指標(biāo)較差，因此服役壽命較短，從而帶來后期的維修費用并給難以進行后期施工維修的地點留下隱患；同時，有機防水材料在使用過程中，所用底油、溶劑、粘合劑和自身等揮發(fā)出來的化學(xué)物質(zhì)對施工人員的健康會造成危害。相對于有機防水材料，無機防水材料的變形能力較差，屬于剛性防水材料。無機防水材料的缺點是在結(jié)構(gòu)發(fā)生大變形時，其作用效果變差甚至失去作用。無機防水材料的優(yōu)點為 與混凝土基礎(chǔ)之間的粘結(jié)力強，不需使用界面劑；同時，由于與混凝土基礎(chǔ)的材質(zhì)相同，均為硅酸鹽材料，無機防水材料通常具有與基礎(chǔ)混凝土相同的壽命。在工程中，為實現(xiàn)混凝土結(jié)構(gòu)的防水功能，常采用剛性防水和柔性防水相結(jié)合的方式，旨在利用無機和有機兩種防水材料的優(yōu)點，實現(xiàn)雙重防護，但實際上常由于無機防水材料的性能較差以及有機防水材料與基礎(chǔ)之間的結(jié)合力不足而導(dǎo)致該防水措施失效。針對無機防水材料剛性大、變形能力差，在混凝土結(jié)構(gòu)發(fā)生開裂時防水層亦發(fā)生開裂從而導(dǎo)致防水能力嚴(yán)重受損的缺點，很多學(xué)者和研究機構(gòu)開發(fā)了內(nèi)置活性組分的無機防水材料，如滲透結(jié)晶型防水材料。最早的滲透結(jié)晶型防水材料是1942年由德國的化學(xué)家 Lauritz Jensen發(fā)明的，并在德國、加拿大、美國和日本衍生了一系列的產(chǎn)品品牌VANDEX、 XYPEX、PENETR0N和PANDEX。加拿大的XYPEX產(chǎn)品于1994年進入中國市場并首先在上海地鐵工程中進行了應(yīng)用(薛紹祖.國外水泥基滲透結(jié)晶型防水材料的研究與發(fā)展，中國建筑防水，2001,06 :9-12)。之后，我國學(xué)者在該產(chǎn)品性能的基礎(chǔ)上，進行了自主研發(fā)，開發(fā)并申請了該產(chǎn)品的專利，武漢大學(xué)的馬寶國和張風(fēng)臣等人申請了“一種水泥基剛性防水材料及其制備方法”的發(fā)明專利，專利申請?zhí)?00810046932 ；同濟大學(xué)蔣正武申請了“建筑用水泥基滲透結(jié)晶型防水材料及其制備方法”的發(fā)明專利，專利公開號1472258。
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防水材料的作用效果一方面取決于自身的化學(xué)組成和抗水滲透的能力，另一方面還取決于它在所處的外部環(huán)境中的適用性，該外界環(huán)境包括溫度、濕度、風(fēng)速、日照和外界水溶液中溶質(zhì)的種類等。由于無機防水材料的剛性大、抗開裂能力差，因此如何提高和保證防水材料在施工和服役期間的體積穩(wěn)定性是需要關(guān)注的重點；無機防水材料在施工過程中一般不使用界面劑，因此如何提高防水材料和基層之間的粘結(jié)能力亦是需要關(guān)注的重點； 同時，無機防水材料一般采用現(xiàn)場施工的方式，因此如何保證施工的快捷性和便宜性是該防水材料能否被市場接受關(guān)鍵因素。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于解決背景技術(shù)所述的現(xiàn)有防水材料性能、發(fā)展趨勢和與環(huán)境協(xié)調(diào)性要求，提供一種反應(yīng)型混凝土防水粉及其制備方法，其特征在于，反應(yīng)型混凝土防水粉由硅酸鹽水泥、石英粉、粉煤灰、高效減水劑、氫氧化鈉、無定形二氧化硅、生石灰、無水石膏和煅燒明礬組成，各組分所占質(zhì)量分?jǐn)?shù)為硅酸鹽水泥15 20% ；石英粉40 60% ；粉煤灰5 10% ；高效減水劑0. 5 1. 5% ；氫氧化鈉2 5% ；無定形二氧化硅5 10% ；生石灰5 10% ；無水石膏3 7% ；煅燒明礬0 12% ；所述硅酸鹽水泥為強度等級不低于42. 5的硅酸鹽水泥；所述石英粉為50 300目的級配砂；所述粉煤灰為F級I級或F級II級粉煤灰；所述高效減水劑為固態(tài)粉狀的聚羧酸系高效減水劑；所述氫氧化鈉為工業(yè)純產(chǎn)品，細(xì)度不低于200目；所述無定形二氧化硅為非凝聚態(tài)，其中SW2含量大于90 %，顆粒的最可幾直徑為 IOOnm ；所述生石灰的CaO含量大于85%，細(xì)度不低于200目；所述無水石膏的細(xì)度不低于200目；所述煅燒明礬的煅燒溫度為650°C，細(xì)度不低于200目。反應(yīng)型混凝土防水粉的制備方法的步驟為1)按所需制備的反應(yīng)型混凝土防水粉總量及各組分所占質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為，硅酸鹽水泥15 20 %，石英粉40 60 %，粉煤灰5 10 %，高效減水劑0. 5 1. 5 %，氫氧化鈉 2 5%，無定形二氧化硅5 10%，生石灰5 10%，無水石膏3 7%，煅燒明礬0 12%的要求，計量各組分的原材料；2)將步驟1)計量后各組分的原材料放入混料機中進行第一次攪拌，持續(xù)時間為 10 15分鐘，獲得攪拌后的混合料；3)將步驟2、獲得攪拌后的混合料放入球磨機中進行第二次攪拌和球磨，持續(xù)時間為30 40分鐘，獲得反應(yīng)型混凝土防水粉成品；4)在包裝機用具有良好的氣密性，能防止外界空氣和水分進入的容器包裝步驟 3)獲得的反應(yīng)型混凝土防水粉成品，防止產(chǎn)品吸水受潮降低效用。本發(fā)明的反應(yīng)型混凝土防水粉為一種剛性的水硬性防水材料，其屬性是一種無機剛性防水材料；其應(yīng)用對象是混凝土結(jié)構(gòu)的防水工程；其作用機理是利用防水材料中的活性組分和催化組分，在初始拌合階段利用濃差原理，遷移到混凝土基層中的微裂紋中和毛細(xì)孔中，然后進行活性組分之間進行水化反應(yīng)，生成硅酸鈣凝膠和鈣礬石晶體等產(chǎn)物，同時，防水材料中的催化組分會加速混凝土基體中未水化水泥顆粒的水化并生成硅酸鈣凝膠，隨著水化反應(yīng)的進行，所生成的水化產(chǎn)物之間相互聯(lián)接并致密化，使得混凝土基層的微裂紋被修補、毛細(xì)孔被填充；其結(jié)果是使得混凝土基層的抗?jié)B透能力增強，防水能力提高。 同時，防水材料中未被完全消耗的組分在水化反應(yīng)后會停止并潛伏下來，如混凝土結(jié)構(gòu)再次發(fā)生開裂和漏水現(xiàn)象，該活性組分會被再次激活，基于濃差原理進行遷移并再次進行水化反應(yīng)，形成水化產(chǎn)物并產(chǎn)生防水效果。本發(fā)明的有益效果為(1)裂紋修補能力強本發(fā)明的反應(yīng)型混凝土防水粉的組分在溶解后向混凝土微裂紋和基體中遷移，通過組分間的反應(yīng)和催化基體中未反應(yīng)水泥顆粒的水化，從而在裂紋和基體的毛細(xì)孔中生成不溶于水的水化產(chǎn)物，達到裂紋修補和增強基體的目的；(2)長期潛伏性除了在新拌階段用于提高漿體工作性的高效減水劑外，材料中所含的其它物質(zhì)均為無機材料，在未被完全消耗時可在涂層和基體的毛細(xì)孔中長期存在， 當(dāng)混凝土基體發(fā)生開裂導(dǎo)致外界水分可見時即被活化并再次進行反應(yīng)；(3)永久壽命由于所生成的水化產(chǎn)物為硅酸鹽類物質(zhì)，與基體混凝土的成分相同，因此具有長期的永久壽命；(4)高致密性所生成涂層和水化產(chǎn)物具有很低的孔隙率，所生成的水化產(chǎn)物絕大部分為硅酸鹽凝膠，因此具有很高的致密性；(5)與基體之間的結(jié)合強度高所生成的硅酸鹽凝膠類水化產(chǎn)物與基層混凝土的成分相同，同時，較高的水化產(chǎn)物強度和在基體毛細(xì)孔中的錨固功能，使得涂層與混凝土基體之間的結(jié)合強度高；(6)高體積穩(wěn)定性水化產(chǎn)物中的鈣礬石晶體和氫氧化鈣晶體在生成的過程中具有體積膨脹效應(yīng)，從而使得涂層在硬化的過程中產(chǎn)生補償收縮效應(yīng)，具有高體積穩(wěn)定性。本發(fā)明的反應(yīng)型混凝土防水粉為一種剛性的水泥基防水材料，適用于混凝土結(jié)構(gòu)的防水工程。


圖1反應(yīng)型混凝土防水粉的制備工藝流程示意圖。
具體實施例方式本發(fā)明提供了一種反應(yīng)型混凝土防水粉及其制備方法，下面結(jié)合實施例和附圖對本發(fā)明作進一步的說明。反應(yīng)型混凝土防水粉由硅酸鹽水泥、石英粉、粉煤灰、高效減水劑、氫氧化鈉、無定形二氧化硅、生石灰、無水石膏和煅燒明礬組成，四種反應(yīng)型混凝土防水粉實施例中各組分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)如表1所示表1四種反應(yīng)型混凝土防水粉實施例中各組分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)
權(quán)利要求
1.一種反應(yīng)型混凝土防水粉，其特征在于，反應(yīng)型混凝土防水粉由硅酸鹽水泥、石英粉、粉煤灰、高效減水劑、氫氧化鈉、無定形二氧化硅、生石灰、無水石膏和煅燒明礬組成，各組分所占質(zhì)量分?jǐn)?shù)為硅酸鹽水泥15 20% ；石英粉40 60% ；粉煤灰5 10% ；高效減水劑0. 5 1. 5% ；氫氧化鈉2 5% ；無定形二氧化硅5 10% ；生石灰5 10% ；無水石膏3 7% ；煅燒明礬0 12%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種反應(yīng)型混凝土防水粉，其特征在于，所述硅酸鹽水泥為強度等級不低于42. 5的硅酸鹽水泥。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種反應(yīng)型混凝土防水粉，其特征在于，所述石英粉為50 300目的級配砂。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種反應(yīng)型混凝土防水粉，其特征在于，所述粉煤灰為F級I 級或F級II級粉煤灰。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種反應(yīng)型混凝土防水粉，其特征在于，所述高效減水劑為固態(tài)粉狀的聚羧酸系高效減水劑。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種反應(yīng)型混凝土防水粉，其特征在于，所述氫氧化鈉為工業(yè)純產(chǎn)品，細(xì)度不低于200目。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種反應(yīng)型混凝土防水粉，其特征在于，所述無定形二氧化硅為非凝聚態(tài)，其中SiO2含量大于90%，顆粒的最可幾直徑為lOOnm。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種反應(yīng)型混凝土防水粉，其特征在于，所述生石灰的CaO含量大于85%，細(xì)度不低于200目。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種反應(yīng)型混凝土防水粉，其特征在于，所述無水石膏的細(xì)度不低于200目。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種反應(yīng)型混凝土防水粉，其特征在于，所述煅燒明礬的煅燒溫度為650°C，細(xì)度不低于200目。
11.一種反應(yīng)型混凝土防水粉的制備方法，其特征在于，制備反應(yīng)型混凝土防水粉的步驟為1)按所需制備的反應(yīng)型混凝土防水粉總量及各組分所占質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為，硅酸鹽水泥 15 20 %，石英粉40 60 %，粉煤灰5 10 %，高效減水劑0. 5 1. 5 %，氫氧化鈉2 5%，無定形二氧化硅5 10%，生石灰5 10%，無水石膏3 7%，煅燒明礬0 12%的要求，計量各組分的原材料；2)將步驟1)計量后各組分的原材料放入混料機中進行第一次攪拌，持續(xù)時間為10 15分鐘，獲得攪拌后的混合料；3)將步驟幻獲得攪拌后的混合料放入球磨機中進行第二次攪拌和球磨，持續(xù)時間為 30 40分鐘，獲得反應(yīng)型混凝土防水粉成品；4)在包裝機用具有良好的氣密性，能防止外界空氣和水分進入的容器包裝步驟3)獲得的反應(yīng)型混凝土防水粉成品。
全文摘要
本發(fā)明屬于土木工程中防水材料領(lǐng)域，特別涉及一種反應(yīng)型混凝土防水粉及其制備方法，反應(yīng)型混凝土防水粉由硅酸鹽水泥、石英粉、粉煤灰、高效減水劑、氫氧化鈉、無定形二氧化硅、生石灰、無水石膏和煅燒明礬組成，各組分所占質(zhì)量分?jǐn)?shù)為硅酸鹽水泥15～20％，石英粉40～60％，粉煤灰5～10％，高效減水劑0.5～1.5％，氫氧化鈉2～5％，無定形二氧化硅5～10％，生石灰5～10％，無水石膏3～7％，煅燒明礬0～12％。反應(yīng)型混凝土防水粉為一種剛性的水泥基防水材料，具有裂紋修補能力強、長期潛伏性、永久壽命、高致密性、與基體之間的結(jié)合強度高、高體積穩(wěn)定性的特點，適用于混凝土結(jié)構(gòu)的防水工程。
文檔編號C04B28/04GK102417334SQ20111024564
公開日2012年4月18日 申請日期2011年8月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月25日
發(fā)明者閻培渝, 韓建國 申請人:清華大學(xué)