本发明涉及防水剂及其制备
技术领域：
，特别涉及一种水基渗透结晶型防水材料。
背景技术：
：现代的建筑和构筑物大多采用钢筋混凝土结构作为主体，混凝土在使用过程中，容易受周围环境的物理、化学、生物作用，使混凝土内的某些成分发生反应变性、溶解析出、结晶膨胀及基体开裂等，从而造成混凝土性能的下降出现裂缝、剥离、剥落、蜂窝、漏水、钢筋外露、钢筋锈蚀、承载力不足等问题，不仅直接降低混凝土的性能，更主要的是它会加速混凝土中钢筋的锈蚀。目前使用最普遍的防水材料大部分属于表面密封防水剂，在混凝土的表面形成防水涂层，这种防水涂层是由硅酸盐水泥或者精制石英砂为基材制成的，属于刚性涂料，在混凝土的表面与混凝土粘结后仍容易产生刚性裂缝，从而渗水漏水，起不到很好的防护效果。授权公告号为cn101362867、授权公告日为2009年02月11日的中国专利公开了一种无机粉体渗透结晶防水涂料，它是由45～55份600#硅酸盐水泥、20～25份超细石英砂、25～30份母料、1～5份高效缓凝型减水剂和1～5份高分子增韧剂输送到搅拌机搅拌均匀而制成。现有技术的不足之处在于，这些原料都为粉体，在使用之前需要将其在水中分散均匀才可以使用，这就给施工过程带来了不便，同时若粉料没有分散均匀，活性物质难以渗透到混凝土的内部，对混凝土的裂缝形成良好的填补，从而减弱保护钢筋的效果。技术实现要素：本发明的目的是提供一种水基渗透结晶型防水材料，其呈液态，具有良好的渗透性，能够渗透到混凝土的内部，对混凝土的裂缝形成良好的填补。本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种水基渗透结晶型防水材料，包括如下质量百分比的原料：硅酸钠：18-26％；螯合剂：2-12％；超细粉煤灰：1-6％；羟铂酸：0.1-1％；正硅酸乙酯：0.2-1.2％；余量为水和防水材料中能接受的助剂；螯合剂为二脂肪醇胺或三脂肪醇胺；硅酸钠的分子式为sio2·nna2o·h2o，n的取值范围为2-3。采用上述方案，由上述原料组成的防水材料为液体状态，与水泥基固化剂相比，优点在于液体状态下的原料比粉料更易溶合在一起，在与混凝土发生化学反应时不再需要掺入水就能激活催化剂，液体渗入混凝土结构层的孔缝中与其中的无机盐类化学物质发生化学反应会更全面、更彻底，其密闭混凝土毛细孔道的效果会更好。硅酸钠是防水材料的活性成分，其能够渗入到混凝土裂缝的内部，并与混凝土中的游离碱性物在固化剂作用下发生硅化作用，形成稳定胶质枝蔓状晶体，从而对混凝土裂缝进行修补。正硅酸乙酯为固化剂，有利于促进硅化作用过程中胶质的凝固。羟铂酸是硅化作用的催化剂，有利于促进硅化作用的进行，螯合剂选用二脂肪醇胺或三脂肪醇胺，其中一个羟基和一个氨基能够与羟铂酸中的铂金属离子结合，从而形成螯合作用。剩余的1个羟基或两个羟基具有亲水性，能够与产生的硅胶结合，从而将铂金属离子与硅胶结合在一起，提高羟铂酸的催化效果。进一步优选为：包括如下质量百分比的原料：硅酸钠：18-26％；螯合剂：2-12％；超细粉煤灰：1-6％；羟铂酸：0.1-1％；正硅酸乙酯：0.2-1.2％；消泡剂：0.2-1％；余量为水；螯合剂为二脂肪醇胺或三脂肪醇胺；硅酸钠的分子式为sio2·nna2o·h2o，n的取值范围为2-3。采用上述方案，消泡剂有利于消除防水材料中的泡沫或者使泡沫破裂，从而减小防水材料与混凝土之间的表面张力，提高防水材料的渗透深度，从而提高对混凝土的裂缝的填补效果。进一步优选为：硅酸钠以硅酸钠水溶液的形式添加，硅酸钠水溶液的制备方法为：将石英砂和质量分数为25-40％的氢氧化钠溶液在容器中完全反应得到硅酸钠水溶液，经过滤、洗涤回收滤液和洗涤液制备得到硅酸钠水溶液。进一步优选为：包括如下质量百分比的原料：硅酸钠水溶液：38-88％；螯合剂：6-10％；超细粉煤灰：2-4％；羟铂酸：0.3-0.6％；正硅酸乙酯：0.4-0.6％；消泡剂：0.2-1％；余量为水；螯合剂为二脂肪醇胺或三脂肪醇胺；硅酸钠的分子式为sio2·nna2o·h2o.进一步优选为：n的取值范围为2.3-2.8。进一步优选为：氢氧化钠溶液的浓度为25％。进一步优选为：螯合剂为三乙醇胺。进一步优选为：包括如下质量百分比的原料：硅酸钠水溶液：70％；螯合剂：8％；超细粉煤灰：3％；羟铂酸：0.4％；正硅酸乙酯：0.6％；水：17.7％；消泡剂：0.3％；螯合剂为三乙醇胺；硅酸钠的分子式为sio2·nna2o·h2o，n为2.5，氢氧化钠溶液的浓度为25％。进一步优选为：超细粉煤灰的平均粒径为0.5μm-1.0μm。综上所述，本发明具有以下有益效果：1、渗透深度大，活性化学物质能深入渗透至40mm以上形成结晶体，结晶体的化学稳定性可以提高其防水作用的持久性；2、耐水压能力强：抗渗能力达到s12；3、具有对混凝土结构的补强作用：由于混凝土表层的毛细空隙被密闭使其表层密度增加，从而对混凝土结构起到加强作用；4、良好的抗冻性、耐热性、耐酸性和耐碱性；5、施工方法简单、省时省工：无需加水溶解，可直接进行喷涂。具体实施方式以下对本发明作进一步详细说明。本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的保护范围内都受到专利法的保护。实施例1：一种水基渗透结晶型防水材料，采用如下工艺制备得到：将如下重量份的原料搅拌均匀并加热至50-60℃，搅拌混合2-3h，自然冷却后进行密封灌装，得到成品；硅酸钠水溶液：70％；螯合剂：8％；超细粉煤灰：3％；羟铂酸：0.4；正硅酸乙酯：0.6％；消泡剂：0.3％；水17.7％；其中，消泡剂是乳化硅油；螯合剂是三乙醇胺；超细粉煤灰的平均粒径为0.5μm-1.0μm；硅酸钠的分子式为sio2·nna2o·h2o，n的数值为2.5；硅酸钠水溶液是采用下述工艺制备得到的：s1：原料选取：200-500目的石英砂，石英砂中二氧化硅的含量大于98％；25％的氢氧化钠水溶液；s2：将石英砂和25％的氢氧化钠水溶液按质量比为3:40的比例混合均匀，混合后将料液送入反应釜；对反应釜内料液进行加热，并不断搅拌，提高反应釜压力至1.0-1.2mpa，控制温度为180～200℃，反应6-8h；s3：反应结束后将料浆不断送入吸滤槽进行加压过滤，得到滤液和滤渣，将滤渣转移到容器中搅拌分散后用水浸润至刚没过滤渣，重新抽滤，重复2-3次，得到浸润液，将浸润液合并至滤液，得到硅酸钠溶液。浸润过程中，记录所用的水的量，将其计入配方。实施例2-6：一种水基渗透结晶型防水材料，与实施例1的不同之处在于，硅酸钠水溶液的用量不同，水的含量相应改变，具体配方量参见表1，实施例1-6的防水材料中硅酸钠(sio2·2.5na2o·h2o)的质量分数分别为21.17％、18.14％、19.64％、22.67％、24.18％、25.69％。表1实施例1-6的配方表实施例7-16：一种水基渗透结晶型防水材料，与实施例1的区别在于，各配方量不同，水的含量相应改变，具体配方量参见表2。表2实施例7-16的配方表实施例17：一种水基渗透结晶型防水材料，与实施例1的区别在于，不添加消泡剂，相应的质量分数由水补足。实施例18：一种水基渗透结晶型防水材料，采用如下工艺制备得到：将如下重量份的原料搅拌均匀并加热至50-60℃，搅拌混合2-3h，自然冷却后进行密封灌装，得到成品；硅酸钠水溶液：70％；螯合剂：8％；超细粉煤灰：3％；羟铂酸：0.4；正硅酸乙酯：0.6％；消泡剂：0.3％；水17.7％；其中，消泡剂是乳化硅油；螯合剂是三乙醇胺；超细粉煤灰的平均粒径为0.5μm-1.0μm；硅酸钠的分子式为sio2·nna2o·h2o，n的数值为2.3；硅酸钠水溶液是采用下述工艺制备得到的：s1：原料选取：200-500目的石英砂，石英砂中二氧化硅的含量大于98％；25％的氢氧化钠水溶液；s2：将石英砂和25％的氢氧化钠水溶液按质量比为1:12.67的比例混合均匀，混合后将料液送入反应釜；对反应釜内料液进行加热，并不断搅拌，提高反应釜压力至1.0-1.2mpa，控制温度为180～200℃，反应6-8h；s3：反应结束后将料浆不断送入吸滤槽进行加压过滤，得到滤液和滤渣，将滤渣转移到容器中搅拌分散后用水浸润至刚没过滤渣，重新抽滤，重复2-3次，得到浸润液，将浸润液合并至滤液，得到硅酸钠溶液。浸润过程中，记录所用的水的量，将其计入配方。实施例19：一种水基渗透结晶型防水材料，采用如下工艺制备得到：将如下重量份的原料搅拌均匀并加热至50-60℃，搅拌混合2-3h，自然冷却后进行密封灌装，得到成品；硅酸钠水溶液：70％；螯合剂：8％；超细粉煤灰：3％；羟铂酸：0.4；正硅酸乙酯：0.6％；消泡剂：0.3％；水17.7％；其中，消泡剂是乳化硅油；螯合剂是三乙醇胺；超细粉煤灰的平均粒径为0.5μm-1.0μm；硅酸钠的分子式为sio2·nna2o·h2o，n的数值为2.8；硅酸钠水溶液是采用下述工艺制备得到的：s1：原料选取：200-500目的石英砂，石英砂中二氧化硅的含量大于98％；25％的氢氧化钠水溶液；s2：将石英砂和25％的氢氧化钠水溶液按质量比为1:14.93的比例混合均匀，混合后将料液送入反应釜；对反应釜内料液进行加热，并不断搅拌，提高反应釜压力至1.0-1.2mpa，控制温度为180～200℃，反应6-8h；s3：反应结束后将料浆不断送入吸滤槽进行加压过滤，得到滤液和滤渣，将滤渣转移到容器中搅拌分散后用水浸润至刚没过滤渣，重新抽滤，重复2-3次，得到浸润液，将浸润液合并至滤液，得到硅酸钠溶液。浸润过程中，记录所用的水的量，将其计入配方。实施例20-22：一种水基渗透结晶型防水材料，与实施例1的不同之处在于，氢氧化钠溶液的浓度分别为30％、35％和40％，制备硅酸钠水溶液时二氧化硅与氢氧化钠溶液的添加比以及配制防水材料时添加的水的含量做出相应变化。实施例23：一种水基渗透结晶型防水材料，与实施例1的不同之处在于，用二乙醇胺代替三乙醇胺。实施例24:一种水基渗透结晶型防水材料，采用如下工艺制备得到：将如下重量份的原料搅拌均匀并加热至50-60℃，搅拌混合2-3h，自然冷却后进行密封灌装，得到成品；硅酸钠水溶液：38％；螯合剂：8％；超细粉煤灰：4％；羟铂酸：0.4％；正硅酸乙酯：0.4％；消泡剂：0.3％；水：48.9％；其中，消泡剂是乳化硅油；螯合剂是三乙醇胺；超细粉煤灰的平均粒径为0.5μm-1.0μm；硅酸钠的分子式为sio2·nna2o·h2o，n的数值为2；硅酸钠水溶液是采用下述工艺制备得到的：s1：原料选取：200-500目的石英砂，石英砂中二氧化硅的含量大于98％；40％的氢氧化钠水溶液；s2：将石英砂和40％的氢氧化钠水溶液按质量比为3:20的比例混合均匀，混合后将料液送入反应釜；对反应釜内料液进行加热，并不断搅拌，提高反应釜压力至1.0-1.2mpa，控制温度为180～200℃，反应6-8h；s3：反应结束后将料浆不断送入吸滤槽进行加压过滤，得到滤液和滤渣，将滤渣转移到容器中搅拌分散后用水浸润至刚没过滤渣，重新抽滤，重复2-3次，得到浸润液，将浸润液合并至滤液，得到硅酸钠溶液。浸润过程中，记录所用的水的量，将其计入配方。实施例25：一种水基渗透结晶型防水材料，采用如下工艺制备得到：将如下重量份的原料搅拌均匀并加热至50-60℃，搅拌混合2-3h，自然冷却后进行密封灌装，得到成品；硅酸钠水溶液：45％；螯合剂：10％；超细粉煤灰：2％；羟铂酸：0.6％；正硅酸乙酯：0.5％；消泡剂：0.5％；水：41.4％；其中，消泡剂是乳化硅油；螯合剂是三乙醇胺；超细粉煤灰的平均粒径为0.5μm-1.0μm；硅酸钠的分子式为sio2·nna2o·h2o，n的数值为2；硅酸钠水溶液是采用下述工艺制备得到的：s1：原料选取：200-500目的石英砂，石英砂中二氧化硅的含量大于98％；40％的氢氧化钠水溶液；s2：将石英砂和40％的氢氧化钠水溶液按质量比为3:20的比例混合均匀，混合后将料液送入反应釜；对反应釜内料液进行加热，并不断搅拌，提高反应釜压力至1.0-1.2mpa，控制温度为180～200℃，反应6-8h；s3：反应结束后将料浆不断送入吸滤槽进行加压过滤，得到滤液和滤渣，将滤渣转移到容器中搅拌分散后用水浸润至刚没过滤渣，重新抽滤，重复2-3次，得到浸润液，将浸润液合并至滤液，得到硅酸钠溶液。浸润过程中，记录所用的水的量，将其计入配方。实施例26：一种水基渗透结晶型防水材料，采用如下工艺制备得到：称取如下质量百分比的原料，首先将硅酸钠粉末溶解于水，加热至50-60℃，搅拌至完全溶解；再加入其它原料混合均匀，并搅拌混合2-3h，自然冷却后进行密封灌装，得到成品；硅酸钠粉末：18.14％；螯合剂：8％；超细粉煤灰：3％；羟铂酸：0.4；正硅酸乙酯：0.6％；消泡剂：0.3％；水：69.56％；其中，硅酸钠粉末是市售的速溶粉状硅酸钠，硅酸钠的分子式为sio2·nna2o·h2o，n的数值为2.5；消泡剂是乳化硅油；螯合剂是三乙醇胺；超细粉煤灰的平均粒径为0.5μm-1.0μm；实施例27-31：一种水基渗透结晶型防水材料，与实施例26的区别在于，硅酸钠粉末的质量百分比分别为：19.64％、21.17％、22.67％、24.18％和25.69％，水的含量做出相应的变化。实施例32-35：一种水基渗透结晶型防水材料，与实施例30的区别在于，硅酸钠的分子式为sio2·nna2o·h2o，n的数值分别为2、2.3、2.8、3。试验部分为了更好地探究实施例的各项性能，制备了对比例1-3，并对实施例和对比例进行以下测试。对比例1：一种水基渗透结晶型防水材料，与实施例1的不同之处在于，用乙醇胺代替三乙醇胺。对比例2：一种水基渗透结晶型防水材料，与实施例1的不同之处在于，不添加三乙醇胺，其重量分数由水补足。对比例3：一种水基渗透结晶型防水材料，与实施例1的不同之处在于，不添加羟铂酸，其重量分数由水补足。测试之前，需要制备混凝土试块，混凝土试块的配合比见表3，其中碎石的粒径为15-20mm，砂为中砂，试块规格为100mm×100mm×100mm，标准养护28天后制得混凝土试块，使用前用钢丝刷刷净两端面。表3混凝土试块的配合比成分水泥(kg/m3)砂(kg/m3)碎石(kg/m3)水(kg/m3)减水剂(kg/m3)含量32065012451686.4一、混凝土抗渗试验(1)试验样品：将实施例1-35，对比例1-3装入小型手提压缩式喷器，分别均匀喷涂在试块表面，每一个面的用量为40g，喷涂后将其在通风条件下养护8h得到试验样品，对照组为不喷涂任何防水材料的混凝土试块；(2)试验过程：按照t0528-94混凝土抗渗性试验方法对试验样品进行抗渗性试验；(3)试验结果：试验结果如表4所示。二、抗压性能测试(1)试验样品：将实施例1-35，对比例1-3装入小型手提压缩式喷器，分别均匀喷涂在试块表面，每一个面的用量为40g，喷涂后将其在通风条件下养护8h得到试验样品，对照组为不喷涂任何防水材料的混凝土试块；(2)试验过程：根据《普通混凝土力学性能试验方法标准》gb/50081-2002规定，测试和计算平均抗压强度；(3)试验结果：试验结果如表4所示。三、渗透深度测试(1)试验样品：将实施例1-35，对比例1-3装入小型手提压缩式喷器，按照dbj01-54-2001规定对混凝土试块表面处理，对照组为不喷涂任何防水材料的混凝土试块；(2)试验过程：根据dbj01-54-2001规定(渗透型)，测试渗透深度；(3)试验结果：试验结果如表4所示。表4性能测试结果表对比实施例1-6的试验结果可知，其他条件均相同的情况下，随着硅酸钠水溶液的添加量的增加(其实质为活性物质硅酸钠的增加)，抗渗能力具有不断增大的趋势；随着硅酸钠水溶液的添加量的增加(其实质为活性物质硅酸钠的增加)，抗压强度逐渐增大，增大的趋势逐渐变缓，当硅酸钠水溶液的添加量70％以上时，抗压强度增大的量不多；随着硅酸钠水溶液的添加量的增加(其实质为活性物质硅酸钠的增加)，渗透深度也逐渐增大，与抗压强度具有类似的变化规律，在此不再详细展开。结合制备过程，采用浓度过高的硅酸钠水溶液，其粘度较大，在制备过程中需要控制物料添加顺序，否则容易影响混合均匀性，再结合成本，认定硅酸钠水溶液的添加量为70％时为最佳添加量。对比实施例1、实施例7-10、对比例2的试验结果可知，其他条件均相同的情况下，随着螯合剂(这几个实施例中螯合剂为三乙醇胺)添加量的增加，抗渗能力具有不断增大的趋势；随着螯合剂添加量的增加，抗压强度逐渐增大，增大的趋势逐渐变缓；随着螯合剂添加量的增加，渗透深度也逐渐增大，与抗压强度具有类似的变化规律，在此不再详细展开。与不添加螯合剂的对照组的试验结果相比，抗渗能力、抗压强度和渗透深度均大大增加，表明螯合剂的添加能够大大提高防水材料的渗透深度，结合成本，认定螯合剂的添加量为6-10％时为较佳的添加量。对比实施例1、实施例11-14、对比例3的试验结果可知，其他条件均相同的情况下，随着羟铂酸的添加量的增加，抗渗能力、抗压强度和渗透深度均有不断增大的趋势，并且与不添加羟铂酸的对照组的试验结果相比，抗渗能力、抗压强度和渗透深度均大大增加，表明羟铂酸的添加能够大大提高防水材料的渗透深度和抗压强度，结合成本，认定羟铂酸的添加量在0.3％-0.6％之间为较佳的添加量。对比实施例1、实施例15、实施例16的试验结果可知，采用实施例1的配方制备得到的防水材料具有最优的渗透深度和抗压强度。对比实施例1和实施例17的试验结果可知，消泡剂有利于提高防水材料的渗透性。对比实施例1和实施例18、实施例19的试验结果可知，硅酸钠的分子式sio2·nna2o·h2o中n的值对混凝土的抗压强度和渗透深度均有影响，随着n的增加，抗压强度不断减小，而渗透深度不断增加，当n为2.5时防水材料具有较好的综合性能，选为最优值。对比实施例1和实施例20-22的结果可知，随着氢氧化钠的浓度的增加，抗压强度增大，渗透深度减小，主要原因是氢氧化钠溶液的浓度过大影响原料混合均匀性，从而减小渗透深度。对比实施例1、实施例23和对比例1的结果可知，三乙醇胺比二乙醇胺对防水材料的渗透深度的增加具有更好的效果，将三乙醇胺替换成乙醇胺以后，防水材料的渗透深度急剧下降。对比实施例1-6和实施例26-31的试验结果可知，实施例26-31呈现与实施例1-6相似的变化规律；在活性物质硅酸钠的含量相同的情况下，采用直接制备的硅酸钠水溶液比采用硅酸钠粉末溶解而成的硅酸钠水溶液具有更好的抗渗性能、抗压强度和渗透深度。对比实施例30、实施例32-35的试验结果可知，硅酸钠的分子式sio2·nna2o·h2o中n的值对混凝土的抗压强度和渗透深度均有影响，随着n的增加，抗压强度不断减小，而渗透深度不断增加，当n为2.5时防水材料具有较好的综合性能，选为最优值。将实施例1的防水材料以dbj01-54-2001《界面渗透型防水涂料质量检验评定标准》作为检测依据，依照标准进行抗冻性、耐热性、耐碱性和耐酸性检测，检测结果如表5所示。表5性能检测结果检测项目性能指标检测结果抗冻性-20～20℃，15次，表面无粉化、裂纹表面无粉化、裂纹耐热性80℃，72h，表面无粉化、裂纹表面无粉化、裂纹耐碱性饱和氢氧化钙浸泡，168h，表面无粉化、裂纹表面无粉化、裂纹耐酸性1％盐酸溶液浸泡，168h，表面无粉化、裂纹表面无粉化、裂纹当前第1页12