专利名称：一种新型无机防水堵漏材料及其制备方法
技术领域：
本发明属于建筑用防水堵漏材料，具体涉及一种新型无机防水堵漏材料及其制备方法。
背景技术：
建筑物渗漏主要表现在墙面、屋面、门窗洞口、管道等部位，是影响现代混凝土结构使用寿命的重要病害，如何有效地止水堵漏是当前一项研究热点。现有的防水堵漏材料总体上分为有机型和无机型两大类，有机型防水堵漏材料易老化，用于混凝土结构防水堵漏时效果较差；无机型防水堵漏材料不存在老化问题，能够在混凝土结构表面快速固化，生产成本低，堵漏效果好，是目前建筑用防水堵漏的主要方式。目前市面上无机防水堵漏剂品种很多，但基本是以水泥为基材，加入无机或有机添加剂制得。水泥在生产过程中能耗大， 且产生大量粉尘及co2、so2等有害气体，环境污染严重。而且水泥基材料由于其自身水化特点，存在强度发展缓慢，后期化学收缩大的问题，这影响了其防水堵漏效果。因此，开发一种性能优异、低碳环保的新型无机防水堵漏材料成为迫切需要解决的问题。随着我国工业的快速发展，产生了大量的固体废渣并不断积存，不仅占用大量宝贵的耕地，而且还会产生粉尘或有毒物质污染周边环境。粉煤灰、钢渣、矿渣是目前常见的工业废渣，其主要成分为硅铝酸盐，具有潜在的胶凝活性。根据法国科学家J. Davidovits等人在20世纪70年代开始的研究，利用粉煤灰、钢渣、矿渣、偏高岭土等硅铝制材料与高碱溶液混合，在强碱激发下可以制备得到一种具有三维网络状的新型胶凝材料，即地聚合物(Geopolymer)0这类新型胶凝材料具有早期强度高、收缩小、耐久性好等优点，且生产过程不必经过高温煅烧，降低了能耗和温室气体排放，属于环境友好型材料。目前，国内外还没有相关研究将地聚合物用于制备防水堵漏材料。以粉煤灰、钢渣、矿渣、偏高岭土为主要原材料，通过碱激发的方式制备一种新型地聚合物基防水堵漏材料，不仅有利于解决工业废弃物的资源占用和环境污染问题，而且可以解决现有水泥基防水堵漏材料强度发展缓慢、收缩大、耐久性差的问题，具有重要社会和经济效益。
发明内容
本发明的目的旨在提供一种新型无机防水堵漏材料及其制备方法，解决现有水泥基防水堵漏材料能耗高、强度发展慢，耐久性较差的技术问题，并为工业废渣的利用提供一种途径和思路。本发明以粉煤灰、钢渣、矿渣、偏高岭土为主要原材料，以水泥为调节剂，以水玻璃和氢氧化钠为碱激发剂，通过碱激发的方式制备得到一种新型无机防水堵漏材料。技术方案如下
一种新型无机防水堵漏材料，其特征在于其组分和质量百分比如下
粉煤灰10. 0% 35. 0% ；
钢渣5. 5% 30. 0% ；矿渣15. 0% 20. 0% ；
偏高岭土 3. 5% 23. 0% ；
水泥0% 12. 0% ；
水玻璃19. 5% 34. 3% ；
氢氧化钠2. 5% 5. 3% ； 水2. 5% 11.5%。—种新型无机防水堵漏材料，其特征在于其最佳组分及质量百分比如下
粉煤灰11. 24% 22. 48% ；
钢渣5. 52% 28. 09% ；
矿渣15. 99% 16. 82% ；
偏高岭土 11. 24% 22. 48% ；
水泥5. 62% 11. 24% ;
水玻璃22. 73% 28. 48% ；
氢氧化钠2. 62% 3. 98% ；
水3. 54% 8. 81%。所述粉煤灰为比表面积3 0 0 5 0 0 m2/Kg的I[级扮煤灰。所述钢渣为比表面积300 500m2/Kg的转炉钢渣粉。所述矿渣为比表面积500 700m2/Kg的水淬粒化高炉矿渣粉。所述偏高岭土为比表面积400 800m2/Kg的偏高岭土粉。所述水泥为强度等级为42. 5R的普通硅酸盐水泥。所述水玻璃是模数为2. 5的工业用水玻璃。所述氢氧化钠为分析纯氢氧化钠。一种上述新型无机防水堵漏材料的制备方法，包括以下步骤
步骤I :按照配合比称取氢氧化钠、水玻璃、水，将氢氧化钠缓缓加入水中至完全溶解，然后将氢氧化钠溶液加入水玻璃中，搅拌均匀制得碱激发剂，静置2h备用。步骤2 :按照配合比将粉煤灰、钢渣、矿渣、偏高岭土、水泥在搅拌机内混合2min，缓缓加入已配制好的碱激发剂，搅拌3min后制得料浆，即新型无机防水堵漏材料。步骤3 :按照常规方法对渗漏缝隙进行清理并润湿，将上述料浆倒入清理好的缝隙内，用刮刀稍稍按压并刮平，覆盖塑料薄膜养护I天后揭开薄膜即可。将步骤2中制得的料浆注模成型，24h后拆模，标准养护3d测试其抗折强度和抗压强度，标准养护7d测试其抗渗压力、耐热性和抗冻性。具体技术指标如下。初凝15min 97min ；终凝25min 117min ；
3d抗折强度彡5. 92MPa ；3d抗压强度彡45. 8MPa ；
7d试件抗渗压力彡2. OMPa ； 7d涂层抗渗压力彡O. 7MPa ；
冻融_18°C冻4h，20°C水溶4h，50次无开裂、起皮、脱落；
耐热100°C煮沸IOh无开裂、起皮、脱落。本发明的优点在于
(I)本发明的新型无机防水堵漏材料早期强度高，3d抗折强度和3d抗压强度远超过国家标准GB23440-2009中对缓凝型无机防水堵漏材料强度要求(3d抗折> 3. OMPa ；3d抗压彡13. OMPa);初凝时间在15min 97min之间连续可调，能够满足不同施工需求；抗渗、抗冻及耐热性能好。(2)本发明的新型无机防水堵漏材料大量采用工业废渣矿渣、粉煤灰、钢渣粉，不仅变废为宝，有效节约了资源，而且减少了环境污染，属于绿色建筑材料范畴，同时能够降低成本。(3)本发明的新型无机防水堵漏材料是一种绿色环保材料，通过碱激发方式制备地聚合物，其生产能耗仅为生产水泥的1/6 1/4，二氧化碳排放量仅为生产水泥的1/6 1/4，相比水泥基防水堵漏材料更为环保。
具体实施例方式下面结合具体实施方式
，仅对本发明作进一步的描述，而不是对本发明保护范围的限制。
实施例I
一种新型无机防水堵漏材料，其组分和质量百分比如下
粉煤灰19. 95%，钢渣9. 98%，矿渣16. 63%，偏高岭土 19. 95%，水玻璃26. 56%，氢氧化钠
3.39%，水 3. 54%ο一种上述新型无机防水堵漏材料的制备方法，包括以下步骤
步骤I :按照配合比称取氢氧化钠、水玻璃、水，将氢氧化钠缓缓加入水中至完全溶解，然后将氢氧化钠溶液加入水玻璃中，搅拌均匀制得碱激发剂，静置2h备用。步骤2 :按照配合比将粉煤灰、钢渣、矿渣、偏高岭土、水泥在搅拌机内混合2min，缓缓加入已配制好的碱激发剂，搅拌3min后制得料浆，即新型无机防水堵漏材料。步骤3 :按照常规方法对渗漏缝隙进行清理并润湿，将上述料浆倒入清理好的缝隙内，用刮刀稍稍按压并刮平，覆盖塑料薄膜养护I天后揭开薄膜即可。将步骤2中制得的料浆注模成型，24h后拆模，标准养护3d测试其抗折强度和抗压强度，标准养护7d测试其抗渗压力、耐热性和抗冻性。检测结果初凝时间97min，终凝时间117min ;3d抗折强度7. 12MPa，3d抗压强度58. OMPa ;试件抗渗压力2. 2MPa，涂层抗渗压力O. 8MPa ;100°C煮沸IOh无开裂、起皮、脱落；-18 °C冻4h，20°C水溶4h，50次无开裂、起皮、脱落。实施例2
一种新型无机防水堵漏材料，其组分和质量百分比如下
粉煤灰11. 24%，钢渣28. 09%,矿渣16. 63%，偏高岭土 9. 98%，水玻璃24. 35%，氢氧化钠
3.11%，水 6. 60%ο一种上述新型无机防水堵漏材料的制备方法，包括以下步骤
步骤I :按照配合比称取氢氧化钠、水玻璃、水，将氢氧化钠缓缓加入水中至完全溶解，然后将氢氧化钠溶液加入水玻璃中，搅拌均匀制得碱激发剂，静置2h备用。步骤2 :按照配合比将粉煤灰、钢渣、矿渣、偏高岭土、水泥在搅拌机内混合2min，缓缓加入已配制好的碱激发剂，搅拌3min后制得料浆，即新型无机防水堵漏材料。步骤3 :按照常规方法对渗漏缝隙进行清理并润湿，将上述料浆倒入清理好的缝隙内，用刮刀稍稍按压并刮平，覆盖塑料薄膜养护I天后揭开薄膜即可。将步骤2中制得的料浆注模成型，24h后拆模，标准养护3d测试其抗折强度和抗压强度，标准养护7d测试其抗渗压力、耐热性和抗冻性。检测结果初凝时间73min，终凝时间87min ；3d抗折强度5. 92MPa，3d抗压强度46. OMPa ;试件抗渗压力2. OMPa,涂层抗渗压力O. 7MPa ;100°C煮沸IOh无开裂、起皮、脱落；_18°C冻4h，20°C水溶4h，50次无开裂、起皮、脱落。实施例3
一种新型无机防水堵漏材料，其组分和质量百分比如下
粉煤灰19. 95%，钢渣4. 99%，矿渣16. 63%，偏高岭土 17. 46%，水泥7. 48%，水玻璃
25.00%，氢氧化钠 3. 19%，水 5. 30%ο —种上述新型无机防水堵漏材料的制备方法，包括以下步骤
步骤I :按照配合比称取氢氧化钠、水玻璃、水，将氢氧化钠缓缓加入水中至完全溶解，然后将氢氧化钠溶液加入水玻璃中，搅拌均匀制得碱激发剂，静置2h备用。步骤2 :按照配合比将粉煤灰、钢渣、矿渣、偏高岭土、水泥在搅拌机内混合2min，缓缓加入已配制好的碱激发剂，搅拌3min后制得料浆，即新型无机防水堵漏材料。步骤3 :按照常规方法对渗漏缝隙进行清理并润湿，将上述料浆倒入清理好的缝隙内，用刮刀稍稍按压并刮平，覆盖塑料薄膜养护I天后揭开薄膜即可。将步骤2中制得的料浆注模成型，24h后拆模，标准养护3d测试其抗折强度和抗压强度，标准养护7d测试其抗渗压力、耐热性和抗冻性。检测结果初凝时间24min,终凝时间42min ；3d抗折强度6. 14MPa, 3d抗压强度
52.OMPa;试件抗渗压力2. 3MPa，涂层抗渗压力I. OMPa ;100°C煮沸IOh无开裂、起皮、脱落；-18 °C冻4h，20°C水溶4h，50次无开裂、起皮、脱落。实施例4
一种新型无机防水堵漏材料，其组分和质量百分比如下
粉煤灰19. 95%，钢渣4. 99%，矿渣16. 63%，偏高岭土 14. 97%，水泥9. 98%，水玻璃
26.60% ;氢氧化钠 3. 40%，水 3. 48%。一种上述新型无机防水堵漏材料的制备方法，包括以下步骤
步骤I :按照配合比称取氢氧化钠、水玻璃、水，将氢氧化钠缓缓加入水中至完全溶解，然后将氢氧化钠溶液加入水玻璃中，搅拌均匀制得碱激发剂，静置2h备用。步骤2 :按照配合比将粉煤灰、钢渣、矿渣、偏高岭土、水泥在搅拌机内混合2min，缓缓加入已配制好的碱激发剂，搅拌3min后制得料浆，即新型无机防水堵漏材料。步骤3 :按照常规方法对渗漏缝隙进行清理并润湿，将上述料浆倒入清理好的缝隙内，用刮刀稍稍按压并刮平，覆盖塑料薄膜养护I天后揭开薄膜即可。将步骤2中制得的料浆注模成型，24h后拆模，标准养护3d测试其抗折强度和抗压强度，标准养护7d测试其抗渗压力、耐热性和抗冻性。检测结果初凝时间15min,终凝时间25min ；3d抗折强度6. 42MPa, 3d抗压强度45. 8MPa ;试件抗渗压力2. 6MPa，涂层抗渗压力O. 8MPa ;100°C煮沸IOh无开裂、起皮、脱落；_18°C冻4h，20°C水溶4h，50次无开裂、起皮、脱落。
权利要求
1.一种新型无机防水堵漏材料，其特征在于其组分和质量百分比如下 粉煤灰10. 0% 35. 0% ； 钢渣5. 5% 30. 0% ； 矿渣15. 0% 20. 0% ； 偏高岭土 3. 5% 23. 0% ； 水泥0% 12. 0% ； 水玻璃19. 5% 34. 3% ； 氢氧化钠2. 5% 5. 3% ； 水2. 5% 11.5%。
2.一种新型无机防水堵漏材料，其特征在于其最佳组分及质量百分比如下 粉煤灰11. 24% 22. 48% ； 钢渣5. 52% 28. 09% ； 矿渣15. 99% 16. 82% ； 偏高岭土 11. 24% 22. 48% ； 水泥5. 62% 11. 24% ; 水玻璃22. 73% 28. 48% ； 氢氧化钠2. 62% 3. 98% ； 水3. 54% 8. 81%。
3.根据权利要求I所述的新型无机防水堵漏材料，其特征在于所述粉煤灰为比表面积300 500m2/Kg的II级粉煤灰；所述钢渣为比表面积300 500m2/Kg的转炉钢渣粉；所述矿渣为比表面积500 700m2/Kg的水淬粒化高炉矿渣粉；所述偏高岭土为比表面积400 800m2/Kg的偏高岭土粉；所述水泥为强度等级42. 5R的普通硅酸盐水泥；所述水玻璃是模数为2. 5的工业用水玻璃；所述氢氧化钠为分析纯氢氧化钠。
4.根据权利要求I 3所述新型无机防水堵漏材料的制备方法，其特征在于步骤如下 步骤I :按照配合比称取氢氧化钠、水玻璃、水，将氢氧化钠缓缓加入水中至完全溶解，然后将氢氧化钠溶液加入水玻璃中，搅拌均匀制得碱激发剂，静置2h备用； 步骤2:按照配合比将粉煤灰、钢渣、矿渣、偏高岭土、水泥在搅拌机内混合2min，缓缓加入已配制好的碱激发剂，搅拌3min后即得到新型无机防水堵漏材料。
全文摘要
本发明公开了一种新型无机防水堵漏材料及其制备方法，它由粉煤灰、钢渣、矿渣、偏高岭土、普通硅酸盐水泥、水玻璃、氢氧化钠组成。按照配合比将氢氧化钠溶于水中，完全溶解后加入到水玻璃中，搅拌均匀制得碱激发剂，静置2h备用；将粉料按照配合比加入搅拌机中混合均匀，按比例加入已配制好的碱激发剂搅拌3min即制得新型无机防水堵漏材料，可用于建筑物屋面、墙面、管道等部位的防水堵漏。与以水泥为主要基料的传统无机防水堵漏材料相比，本发明具有早期强度高、抗渗性好、抗冻耐热等技术优点，且大量利用工业废渣，生产过程绿色环保，在产生经济效益的同时也具有良好的社会效益。
文档编号C04B28/26GK102826819SQ201210331069
公开日2012年12月19日 申请日期2012年9月10日 优先权日2012年9月10日
发明者彭小芹, 池汇海, 耿建强, 姬广祥, 吴小坤 申请人:重庆大学