一种渗透结晶型混凝土防水剂的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种渗透结晶型混凝土防水剂，属于混凝土建筑防水材料技术领域。
【背景技术】
[0002] 混凝土是一种多相复合脆性材料，其抗拉强度比较低（约为抗压强度的1/20~ 1/10)、极限拉应变也比较小（仅有0.02%~0.03% )。当其在水化硬化过程中，由于干 燥收缩、化学收缩、碳化收缩等原因引起体积收缩变形而产生的内部拉应力大于其本身的 抗拉强度时，混凝土会出现开裂现象，这不仅可以破坏其结构的抗渗性，还将影响其的耐久 性、钢筋的稳定性和建筑的安全性。此外，混凝土还是一种非均匀材料，从宏观结构上看，混 凝土是由不同尺寸且形状也不同的骨料颗粒和不连续的水化水泥浆体构成；从微观结构上 看，混凝土是由分布不均且大小不同的微细空隙构成。当这些空隙形成连续不断和相互衔 接的通路时，长期暴露在自然环境中的混凝土非常容易受到水分侵蚀，其的耐久性也将因 此而遭到破坏。因此，如何减少这些开裂现象和微观空隙造成的混凝土渗水通道，从而提高 混凝土的抗渗能力和耐久性能将是混凝土防水材料科研工作者着力研究的课题之一。
[0003] 提高混凝土的抗渗性能是提高混凝土耐久性能的关键因素之一，为此人们采用了 混凝土防水材料来提高混凝土的抗渗性能。根据原理和外观形态的不同，混凝土防水材料 可分为刚性防水材料和柔性防水材料。柔性防水材料主要包括卷材、防水涂料和密封材料 等。其中现有的防水涂料还包括沥青、环氧树脂、聚氨酯和丙烯酸树脂等。通过在混凝土表 面刷涂一定厚度的这些防水材料来堵塞混凝土孔隙，阻住水分的侵蚀，从而提高混凝土的 抗渗性能，但是这些防水材料与基面混凝土粘结力弱，容易与基面产生剥离的现象，而且其 本身是不透气的，当水分从内部排出时，会将表面的防水层冲破，致使涂料寿命缩短。此外， 这些防水材料通常也会因含有甲醛，使用后会对人体和环境造成影响，而被限制使用。刚性 防水材料主要是指在混凝土中掺入刚性防水剂的材料。其中刚性防水剂又包括了无机防水 剂和有机防水剂。无机防水剂主要是指通过掺入硅酸盐、铁盐和氯盐等，与混凝土中的水化 产物发生反应生成胶体，堵塞混凝土内部孔隙，从而提高混凝土的抗渗性，但是这些防水材 料抗渗防水性能较差，防水层耐久性也较差，而且不具有自愈性能，从而使用范围受限。有 机防水剂主要是指有机物为主要载体的防水剂，如有机硅防水剂。有机硅防水剂具有很低 的表面张力，能降低混凝土的表面能，并可在混凝土表面一定深度范围内形成疏水薄膜，使 其具有出色的憎水性；同时对混凝土还具有"透气呼吸"功能，减少了内部水对防水层的冲 刷。但是，有机硅防水剂仍存在如下几个问题，如乳液不稳定、耐碱性较差、含有大量挥发性 高的有机物、自愈性能较差，以及随着时间延长，防水效果会逐渐降低等。
[0004] 水泥基渗透结晶型防水材料是以硅酸盐水泥、石英砂等为基材，掺入活性化学物 质组成的一种新型刚性防水材料。其作用机理是遇水后，活性化学物质与水泥水化过程中 产生的Ca(OH) 2反应，生成不溶于水的凝胶体，如硅酸钙凝胶和钙矾石晶体等，从而堵塞内 部孔隙，封闭毛细孔通道，增加密实度，形成与混凝土融为一体的永久性密封防水层，提高 了水泥混凝土耐久性。与无机防水剂、有机防水剂相比，渗透结晶型防水剂具有良好的防 水能力、自愈性和耐久性，这是借助化学反应，改善了整个基体防水性能的结果。但是国内 的渗透结晶型防水材料主要是依靠国外进口渗透结晶母料进行配置，如中国专利号为CN 102786275 B、CN 101362867 A、CN 101654351 A等，因而防水材料生产成本比较高，从而限 制了其在混凝土防水工程中的应用范围。因此，开发一种新的渗透结晶型防水材料将对混 凝土建筑起到非常重要的作用。
【发明内容】
[0005] 针对上述现有技术中渗透结晶型防水材料的渗透结晶母料成本比较高的技术问 题，本发明所要解决的技术问题是提出了一种具有良好的防水性能、耐久性能和自愈性能， 且成本低的渗透结晶型混凝土防水剂。
[0006] 本发明为解决上述问题所采取的技术方案为：
[0007] -种渗透结晶型混凝土防水剂，由以下重量份配比的各组分制成：硅酸钠15~25 份，甲基硅酸钠3~6份，海藻酸钠1~5份，明胶4~8份，十二烷基乙氧基磺基甜菜碱 1~5份，碳酸钠1~3份，梓檬酸钠1~4份，三乙醇胺1~4份，硫酸铝钾2~10份，硫 酸钙2~6份，聚丙烯酰胺1~3份，木质素磺酸钙1~6份，羧甲基纤维素3~6份，氢氧 化钙2~5份，硼酸1~3份，水60~90份。
[0008] 优选的，所述的渗透结晶型混凝土防水剂由以下重量份配比的各组分制成：
[0009] 娃酸钠18~22份，甲基娃酸钠4~5份，海藻酸钠2~4份，明胶5~7份，十二 烷基乙氧基磺基甜菜碱2~4份，碳酸钠1. 8~2. 2份，柠檬酸钠2~3份，三乙醇胺2~ 3份，硫酸铝钾4~8份，硫酸钙3~5份，聚丙烯酰胺1. 5~2. 5份，木质素磺酸钙2~5 份，羧甲基纤维素4~5份，氢氧化钙3~4份，硼酸1. 7~2. 7份，水70~80份。
[0010] 优选的，其重量份配比如下：
[0011] 硅酸钠20份，甲基硅酸钠4. 5份，海藻酸钠3份，明胶6份，十二烷基乙氧基磺基 甜菜碱3份，碳酸钠2份，柠檬酸钠2. 5份，三乙醇胺2. 5份，硫酸铝钾6份，硫酸钙4份，聚 丙烯酰胺2份，木质素磺酸钙3. 5份，羧甲基纤维素4. 5份，氢氧化钙3. 5份，硼酸2份，水 75份。
[0012] 本发明中，硅酸钠，是一种结晶剂，其作用是能够与混凝土内部孔溶液中的钙离子 发生化学反应，生成CaSiO 3晶体，填充裂纹和孔隙，达到增加密实性和防水效果。此外，硅酸 钠还可以与混凝土中水化产物Ca(OH)2作用，生成C-S-HOcCaO · SiO2 · yH20)凝胶防水层， 提尚混凝土防水功能。
[0013] 甲基硅酸钠，其作用是与混凝土中的水泥基化合物作用后，生成络合物在混凝土 孔隙中，形成防水结晶体，实现防水、自愈孔隙、堵塞孔道的作用。再者，甲基硅酸钠不仅可 以形成牢固的憎水层，使混凝土具有良好的防水功能；还可以使混凝土与水的接触角达到 120度以上，使混凝土具有"透气呼吸"功能，提高混凝土耐久性。此外，其还具有微膨胀作 用，实现补偿收缩，减少开裂。
[0014] 海藻酸钠与明胶可以通过混凝土中的钙离子桥架作用形成不可逆凝胶，增加防水 凝胶的厚度，提高混凝土防水效果。此外，海藻酸钠的螯合性、明胶的持水性，还可以增加混 凝土自愈性和防水性。
[0015] 十二烷基乙氧基磺基甜菜碱，不仅仅是两性离子表面活性剂，而且还是防水剂自 身缩聚结晶剂。这是由于在其分子结构中，同时含有疏水基团一R-和亲水基团一OH。在混 凝土处于干燥状态下，其亲水性大于疏水性，可溶于水，其不发生缩聚结晶现象；而当混凝 土处于潮湿状态时，其发生缩聚结晶，形成不溶于水的结晶体而堵塞裂缝和毛细孔，提高混 凝土自愈能力。
[0016] 碳酸钠在防水剂中可作为一种结晶反应剂，这是由于其能与混凝土中钙离子直接 发生作用，形成不溶性CaCO 3晶体，减少混凝土孔隙率，增强防水性能。
[0017] 柠檬酸钠，不仅可以加强混凝土中胶粒的分散性，延缓水化作用，降低温度峰值， 从而减少因温差而导致的开裂，而且还可以使得渗透结晶防水剂中的组分向混凝土基体的 裂纹和孔隙中迀移，并通过后续的反应生成结晶产物，实现裂纹和孔隙的填充，从而达到增 强的效果。另外，柠檬酸钠对混凝土中的钙离子还具有螯合作用，降低其晶体成核的势皇， 加速混凝土水化产物的形成，从而实现结晶防水的效果。
[0018] 三乙醇胺，是一种表面活性剂，能够提高混凝土中硅酸三钙、铁铝酸四钙等水化产 物之间反应速率，加快混凝土水化C-S-HO