本发明属于建筑材料领域，具体涉及一种对已固化水泥基材料中的孔隙与微裂缝进行渗透结晶反应而堵塞和修复的防水材料的组成和使用方法。
背景技术：
水泥基材料包括常用的砂浆和混凝土是多孔体系，据统计，水泥基材料中孔隙和裂缝最高可占总体积的30%左右，孔隙和裂缝使水泥基材料的抗冻性降低，渗透性增加，导致水、co2和氯离子等有害物质渗入结构内部，恶化水泥基材料的各项性能，特别是强度和耐久性受到严重影响。如何减少和修复水泥基材料孔隙和裂缝，提高水泥基材料的抗渗性，降低外部有害物质的渗入，成为国内外水泥基材料工程和学术界长期关注、研究的主要热点之一。
为预防和修复水泥基材料中的孔隙和裂缝，社会各界已采取了大量有效的措施，包括降低水灰比、使用外加剂、优选集配、添加超细矿物成分、表面处理等。其中表面处理是一种既简单、经济，效果又好的方法。特别是对已建成的结构进行修复和抗渗补强时，其优点更为突出。
利用渗透结晶反应对水泥基材料的孔隙和裂缝进行修复和抗渗补强研究也较多。但其采用的活性物质主要为硅酸盐水泥或者可溶性硅酸盐，或者复合有机硅。其作用原理主要为与水化体系中的氢氧化钙反应生成不溶的硅酸钙凝胶而起作用。存在的问题是，一是这些渗透结晶物质能够渗入孔隙和裂缝的物质数量有限，生成的沉淀物有限，堵塞修复作用，对抗渗性提高有限。另外，固态环境下，水化体系中的氢氧化钙能够溶出的数量也有限，也限制了生成沉淀物的数量，改善效果也有限。此外，渗透剂可能引入有害离子，如硅酸钠会引入钠离子。如杨建辉的发明专利：水性高渗透结晶防水硬化剂（cn201710111213.5）公开了一种水性高渗透结晶防水硬化剂，包括如下重量百分比的组分：碱金属硅酸盐20-40%，早强剂0.25-1%，催化剂1-6%，表面活性剂0-0.5%，促硬剂1-4%，水溶性高分子聚合物0.5-2%，有机硅0-8%，余量为水。本发明成本适中，能够完全国产化，渗透深度更深、与混凝土中物质反应后硬度更高、抗水压能力更强。胡景波的专利：水泥基渗透结晶型防水材料（cn201611125889.1）其特征在于：所述防水材料由如下重量配比的组分混合而成：水泥56～62份，石英砂27份～33份，络合催化剂7～11份，沸石防水剂1～3份；所述的络合催化剂由如下重量配比的组分混合改性而成：沸石粉87～75份，硅酸锂5～10份,葡萄糖酸盐5～10份，异丁基三乙氧基硅烷3～5份。但建明等申报的专利：一种水泥基渗透结晶型防水剂及其制备方法(201210514411.3).采用可溶性铵类物质，如碳酸铵、碳酸氢铵、草酸铵、磷酸铵和磷酸氢二铵，以及纳米二氧化硅为主要原料制备水性渗透结晶型防水剂。侯涛等申报的专利：一种水泥基渗透结晶防水材料的制备和使用方法(cn201510608283.2)，提供了一种水泥基渗透结晶防水材料及制备方法，主要包含a液和b液，a液由以下质量百分比的组份组成：表面活性剂0.1～0.5％，钙离子添加剂1～13％，余量为水；b液由以下质量百分比的组份组成：硅酸乙酯30～95％，无水乙醇4.9～69.5％，表面活性剂0.1～0.5％。与现有技术相比，本发明具有使用方便，防水效果好，使用成本低等特点。
本发明立足于水泥基材料水化产物的特点，水化产物中存在约20%左右的氢氧化钙，故采用溶解度大、渗透力强、能够与氢氧化钙反应生成凝胶或不溶物的物质进行渗透修复，引入的可溶性金属硫酸盐具有双重作用，其硫酸根离子既可以与钙离子反应生成沉淀物硫酸钙或钙矾石类沉淀，同时其含有的金属离子又可以与渗透的硅酸酯类或体系内存在氢氧根反应生成大量的金属离子沉淀，大大增加了沉淀的生成量。主要的渗透性物质包括无机可溶的中性硫酸盐和有机硅酸酯类物质，将两者复合使用，可以最大程度的减少已固化水泥基材料的孔隙率，降低水泥基材料渗透性，提高水泥基材料的耐久性和力学性能，为新旧水泥基材料的提质改性提供了简便、有效方法。其作用原理为：无机中性可溶性硫酸盐和硅酸酯类在表面张力作用下，利用毛细作用渗入水泥基水化体系内部，含有的硫酸根与氢氧化钙或者水化产物反应生成不溶的硫酸钙石膏，或者进一步反应生成不溶于水且体积增加的钙矾石类物质，从而堵塞孔隙和裂缝。金属离子还可以继续生成氢氧化物沉淀，或者与渗入硅酸酯类物质反应生成不溶性的硅酸钙凝胶，硅酸酯类物质渗入后可以与氢氧化钙或者可溶性金属硫酸盐反应生成不溶性沉淀。通过渗透剂的复合使用，大大增加了沉淀的生成量，使水泥基材料的抗渗性和强度大幅度提高。克服渗透剂单一使用时生成沉淀量有限，抗渗性和强度提高有限的缺陷，可以广泛应用于水泥基材料包括已固化的砂浆和混凝土领域，具有施工简单、费用低、效果显著的特点。
技术实现要素：
本发明根据渗透结晶防水原理，提供一种复合渗透结晶防水材料和使用方法，复合渗透结晶防水材料包括无机可溶金属硫酸盐和有机硅酸酯类，其中无机可溶金属硫酸盐包括硫酸镁、硫酸亚铁、硫酸锰、硫酸锌、硫酸镍、硫酸铜、硫酸铝、硫酸铁等；有机硅酸酯类为硅酸乙酯（sio2含量28-40%）和硅酸甲酯（sio2含量40%）。使用时，将无机可溶金属硫酸盐加水配成饱和溶液，采用刷涂、滚涂或者喷涂的方法使用。有机硅酸酯类可以直接使用或者加入无水乙醇稀释，采用刷涂、滚涂或者喷涂的方法使用。
其使用方法为首先对已固化成型稳定的水泥基材料表面进行打磨或喷砂处理，除去表面油脂及灰尘和酥松部分，对于肉眼可见的裂缝采用高强度砂浆进行修补，并常温养护20天以上。保持处理过水泥基材料表面干燥不见水。然后，先将无机可溶金属硫酸盐的饱和溶液采用刷涂或滚涂或喷涂的方法涂敷于水泥基材料表面，直到表面饱和吸附后，进行常温养护至表面干燥或养护1-5天以上。养护结束后，打磨或喷砂处理掉表面结晶的硫酸盐，保持表面干燥，然后用纯有机硅酸酯类或有机硅酸酯类与乙醇的混合溶液采用刷涂或滚涂或喷涂的方法涂敷于水泥基材料表面，直到表面饱和吸附后，进行常温养护5-10天以上。根据需要，再重复涂覆上述复合无机-有机渗透剂2-3次，并进行养护。养护过程中需防止淋雨或者太潮湿的环境，保持基体干燥。
本复合水泥基渗透结晶防水材料具有防水效果好，可用于各类含钙硅酸盐水泥基建筑材料，可大幅度提高建材强度和防水抗渗性能，具有施工性能良好、环保、廉价、方便的特点。
具体实施方式
实施例1
将工业级硫酸镁配成25.2-28%的饱和溶液，硅酸乙酯（二氧化硅含量40%）纯溶液待用。将养护28天以上已固化成型稳定的水泥基材料表面进行打磨或喷砂处理，除去表面油脂及灰尘和酥松部分，对于肉眼可见的裂缝采用高强度砂浆进行修补，并常温养护20天以上。保持处理过水泥基材料表面干燥不见水。然后，先将25.2-28%硫酸镁溶液采用刷涂或滚涂或喷涂的方法涂敷于水泥基材料表面，直到表面饱和吸附后，在常温下养护3天，待表面干燥后，打磨或喷砂处理掉表面结晶的硫酸盐，保持表面干燥，然后用纯硅酸乙酯类纯溶液采用刷涂或滚涂或喷涂的方法涂敷于水泥基材料表面，直到表面饱和吸附后，常温养护10天。相比参比砂浆，渗透处理砂浆吸水率降低65.3%，氯离子和硫酸根离子扩散系数分别降低38.6%和42.3%，抗压强度提高32.3%，抗折强度提高38.2%。砂浆材料的抗渗性、耐久性和强度提高明显。
实施例2
将工业级硫酸镁配成25.2-28%的饱和溶液，硅酸乙酯（二氧化硅含量40%）纯溶液待用。将养护28天以上已固化成型稳定的水泥基材料表面进行打磨或喷砂处理，除去表面油脂及灰尘和酥松部分，对于肉眼可见的裂缝采用高强度砂浆进行修补，并常温养护20天以上。保持处理过水泥基材料表面干燥不见水。然后，先将25.2-28%硫酸镁溶液采用刷涂或滚涂或喷涂的方法涂敷于水泥基材料表面，直到表面饱和吸附后，在常温下养护3天，待表面干燥后，打磨或喷砂处理掉表面结晶的硫酸盐，保持表面干燥，然后用纯硅酸乙酯类纯溶液采用刷涂或滚涂或喷涂的方法涂敷于水泥基材料表面，直到表面饱和吸附后，常温养护10天。按照上述方法，再分别涂覆1次饱和硫酸镁溶液和纯硅酸乙酯溶液，并进行养护。相比参比砂浆，渗透处理砂浆吸水率降低82.6%，氯离子和硫酸根离子扩散系数分别降低53.5%和62.1%，抗压强度提高71.6%，抗折强度提高82.4%。砂浆材料的抗渗性、耐久性和强度提高显著。
实施例3
将工业级硫酸镁配成25.2-28%的饱和溶液，硅酸乙酯（二氧化硅含量40%）纯溶液待用。将养护28天以上已固化成型稳定的水泥基材料表面进行打磨或喷砂处理，除去表面油脂及灰尘和酥松部分，对于肉眼可见的裂缝采用高强度砂浆进行修补，并常温养护20天以上。保持处理过水泥基材料表面干燥不见水。然后，先将25.2-28%硫酸镁溶液采用刷涂或滚涂或喷涂的方法涂敷于水泥基材料表面，直到表面饱和吸附后，在常温下养护3天，待表面干燥后，打磨或喷砂处理掉表面结晶的硫酸盐，保持表面干燥，然后用纯硅酸乙酯类纯溶液采用刷涂或滚涂或喷涂的方法涂敷于水泥基材料表面，直到表面饱和吸附后，常温养护10天。按照上述方法，再分别涂覆2次饱和硫酸镁溶液和纯硅酸乙酯溶液，并进行养护。相比参比砂浆，渗透处理砂浆吸水率降低95.3%，氯离子和硫酸根离子扩散系数分别降低65.5%和82.1%，抗压强度提高90.2%，抗折强度提高93.1%。砂浆材料的抗渗性、耐久性和强度提高显著。
实施例4
将工业级硫酸镁配成25.2-28%的饱和溶液，硅酸乙酯（二氧化硅含量40%）与无水乙醇溶液按照体积比1:1进行混合待用。将养护28天以上已固化成型稳定的水泥基材料表面进行打磨或喷砂处理，除去表面油脂及灰尘和酥松部分，对于肉眼可见的裂缝采用高强度砂浆进行修补，并常温养护20天以上。保持处理过水泥基材料表面干燥不见水。然后，先将25.2-28%硫酸镁溶液采用刷涂或滚涂或喷涂的方法涂敷于水泥基材料表面，直到表面饱和吸附后，在常温下养护3天，待表面干燥后，打磨或喷砂处理掉表面结晶的硫酸盐，保持表面干燥，然后用1:1硅酸乙酯无水乙醇混合溶液采用刷涂或滚涂或喷涂的方法涂敷于水泥基材料表面，直到表面饱和吸附后，常温养护10天以上。按照上述方法，再分别涂覆2次饱和硫酸镁溶液和1:1硅酸乙酯无水乙醇混合溶液，并进行养护。相比参比砂浆，渗透处理砂浆吸水率降低89.5%，氯离子和硫酸根离子扩散系数分别降低61.1%和76.4%，抗压强度提高86.4%，抗折强度提高88.2%。砂浆材料的抗渗性、耐久性和强度提高显著。
实施例5
将工业级硫酸镁配成25.2-28%的饱和溶液，硅酸甲酯纯溶液待用。将养护28天以上已固化成型稳定的水泥基材料表面进行打磨或喷砂处理，除去表面油脂及灰尘和酥松部分，对于肉眼可见的裂缝采用高强度砂浆进行修补，并常温养护20天以上。保持处理过水泥基材料表面干燥不见水。然后，先将25.2-28%硫酸镁溶液采用刷涂或滚涂或喷涂的方法涂敷于水泥基材料表面，直到表面饱和吸附后，在常温下养护3天，待表面干燥后，打磨或喷砂处理掉表面结晶的硫酸盐，保持表面干燥，然后用纯硅酸甲酯类纯溶液采用刷涂或滚涂或喷涂的方法涂敷于水泥基材料表面，直到表面饱和吸附后，常温养护10天。按照上述方法，再分别涂覆2次饱和硫酸镁溶液和纯硅酸甲酯溶液，并进行养护。相比参比砂浆，渗透处理砂浆吸水率降低96.4%，氯离子和硫酸根离子扩散系数分别降低70.1%和84.1%，抗压强度提高90.3%，抗折强度提高96.2%。砂浆材料的抗渗性、耐久性和强度提高显著。
实施例6
将工业级硫酸亚铁配成26%的饱和溶液，硅酸乙酯（二氧化硅含量40%）纯溶液待用。将养护28天以上已固化成型稳定的水泥基材料表面进行打磨或喷砂处理，除去表面油脂及灰尘和酥松部分，对于肉眼可见的裂缝采用高强度砂浆进行修补，并常温养护20天以上。保持处理过水泥基材料表面干燥不见水。然后，先将26%硫酸亚铁溶液采用刷涂或滚涂或喷涂的方法涂敷于水泥基材料表面，直到表面饱和吸附后，在常温下养护3天，待表面干燥后，打磨或喷砂处理掉表面结晶的硫酸盐，保持表面干燥，然后用纯硅酸乙酯类纯溶液采用刷涂或滚涂或喷涂的方法涂敷于水泥基材料表面，直到表面饱和吸附后，常温养护10天。按照上述方法，再分别涂覆2次饱和硫酸亚铁溶液和纯硅酸乙酯溶液，并进行养护。相比参比砂浆，渗透处理砂浆吸水率降低87.5%，氯离子和硫酸根离子扩散系数分别降低66.1%和74.6%，抗压强度提高78.4%，抗折强度提高85.6%。砂浆材料的抗渗性、耐久性和强度提高显著。
实施例7
将工业级硫酸锰配成27%的饱和溶液，硅酸乙酯（二氧化硅含量40%）纯溶液待用。将养护28天以上已固化成型稳定的水泥基材料表面进行打磨或喷砂处理，除去表面油脂及灰尘和酥松部分，对于肉眼可见的裂缝采用高强度砂浆进行修补，并常温养护20天以上。保持处理过水泥基材料表面干燥不见水。然后，先将27%硫酸锰溶液采用刷涂或滚涂或喷涂的方法涂敷于水泥基材料表面，直到表面饱和吸附后，在常温下养护3天，待表面干燥后，打磨或喷砂处理掉表面结晶的硫酸盐，保持表面干燥，然后用纯硅酸乙酯类纯溶液采用刷涂或滚涂或喷涂的方法涂敷于水泥基材料表面，直到表面饱和吸附后，常温养护10天。按照上述方法，再分别涂覆2次饱和硫酸锰溶液和纯硅酸乙酯溶液，并进行养护。相比参比砂浆，渗透处理砂浆吸水率降低88.7%，氯离子和硫酸根离子扩散系数分别降低78.4%和82.3%，抗压强度提高86.4%，抗折强度提高83.5%。砂浆材料的抗渗性、耐久性和强度提高显著。
实施例8
将工业级硫酸锌配成36%的饱和溶液，硅酸乙酯（二氧化硅含量40%）纯溶液待用。将养护28天以上已固化成型稳定的水泥基材料表面进行打磨或喷砂处理，除去表面油脂及灰尘和酥松部分，对于肉眼可见的裂缝采用高强度砂浆进行修补，并常温养护20天以上。保持处理过水泥基材料表面干燥不见水。然后，先将36%硫酸锌溶液采用刷涂或滚涂或喷涂的方法涂敷于水泥基材料表面，直到表面饱和吸附后，在常温下养护3天，待表面干燥后，打磨或喷砂处理掉表面结晶的硫酸盐，保持表面干燥，然后用纯硅酸乙酯类纯溶液采用刷涂或滚涂或喷涂的方法涂敷于水泥基材料表面，直到表面饱和吸附后，常温养护10天。按照上述方法，再分别涂覆2次饱和硫酸锌溶液和纯硅酸乙酯溶液，并进行养护。相比参比砂浆，渗透处理砂浆吸水率降低75.8%，氯离子和硫酸根离子扩散系数分别降低45.8%和52.3%，抗压强度提高68.2%，抗折强度提高73.6%。砂浆材料的抗渗性、耐久性和强度提高显著。
实施例9
将工业级硫酸镍配成31%的饱和溶液，硅酸乙酯（二氧化硅含量40%）纯溶液待用。将养护28天以上已固化成型稳定的水泥基材料表面进行打磨或喷砂处理，除去表面油脂及灰尘和酥松部分，对于肉眼可见的裂缝采用高强度砂浆进行修补，并常温养护20天以上。保持处理过水泥基材料表面干燥不见水。然后，先将31%硫酸镍溶液采用刷涂或滚涂或喷涂的方法涂敷于水泥基材料表面，直到表面饱和吸附后，在常温下养护3天，待表面干燥后，打磨或喷砂处理掉表面结晶的硫酸盐，保持表面干燥，然后用纯硅酸乙酯类纯溶液采用刷涂或滚涂或喷涂的方法涂敷于水泥基材料表面，直到表面饱和吸附后，常温养护10天。按照上述方法，再分别涂覆2次饱和硫酸镍溶液和纯硅酸乙酯溶液，并进行养护。相比参比砂浆，渗透处理砂浆吸水率降低78.8%，氯离子和硫酸根离子扩散系数分别降低55.1%和72.5%，抗压强度提高40.2%，抗折强度提高56.4%。砂浆材料的抗渗性、耐久性和强度提高显著。
实施例10
将工业级硫酸铜配成20%的饱和溶液，硅酸乙酯（二氧化硅含量40%）纯溶液待用。将养护28天以上已固化成型稳定的水泥基材料表面进行打磨或喷砂处理，除去表面油脂及灰尘和酥松部分，对于肉眼可见的裂缝采用高强度砂浆进行修补，并常温养护20天以上。保持处理过水泥基材料表面干燥不见水。然后，先将20%硫酸铜溶液采用刷涂或滚涂或喷涂的方法涂敷于水泥基材料表面，直到表面饱和吸附后，在常温下养护3天，待表面干燥后，打磨或喷砂处理掉表面结晶的硫酸盐，保持表面干燥，然后用纯硅酸乙酯类纯溶液采用刷涂或滚涂或喷涂的方法涂敷于水泥基材料表面，直到表面饱和吸附后，常温养护10天。按照上述方法，再分别涂覆2次饱和硫酸铜溶液和纯硅酸乙酯溶液，并进行养护。相比参比砂浆，渗透处理砂浆吸水率降低78.6%，氯离子和硫酸根离子扩散系数分别降低52.5%和64.3%，抗压强度提高50.4%，抗折强度提高43.6%。砂浆材料的抗渗性、耐久性和强度提高明显。
实施例11
将工业级硫酸铝配成28%的饱和溶液，硅酸乙酯（二氧化硅含量40%）纯溶液待用。将养护28天以上已固化成型稳定的水泥基材料表面进行打磨或喷砂处理，除去表面油脂及灰尘和酥松部分，对于肉眼可见的裂缝采用高强度砂浆进行修补，并常温养护20天以上。保持处理过水泥基材料表面干燥不见水。然后，先将28%硫酸铝溶液采用刷涂或滚涂或喷涂的方法涂敷于水泥基材料表面，直到表面饱和吸附后，在常温下养护3天，待表面干燥后，打磨或喷砂处理掉表面结晶的硫酸盐，保持表面干燥，然后用纯硅酸乙酯类纯溶液采用刷涂或滚涂或喷涂的方法涂敷于水泥基材料表面，直到表面饱和吸附后，常温养护10天。按照上述方法，再分别涂覆2次饱和硫酸铝溶液和纯硅酸乙酯溶液，并进行养护。相比参比砂浆，渗透处理砂浆吸水率降低55.2%，氯离子和硫酸根离子扩散系数分别降低42.5%和52.4%，抗压强度提高38.2%，抗折强度提高43.6%。砂浆材料的抗渗性、耐久性和强度提高明显。
实施例12
将工业级硫酸铁配成20%的饱和溶液，硅酸乙酯（二氧化硅含量40%）纯溶液待用。将养护28天以上已固化成型稳定的水泥基材料表面进行打磨或喷砂处理，除去表面油脂及灰尘和酥松部分，对于肉眼可见的裂缝采用高强度砂浆进行修补，并常温养护20天以上。保持处理过水泥基材料表面干燥不见水。然后，先将20%硫酸铁溶液采用刷涂或滚涂或喷涂的方法涂敷于水泥基材料表面，直到表面饱和吸附后，在常温下养护3天，待表面干燥后，打磨或喷砂处理掉表面结晶的硫酸盐，保持表面干燥，然后用纯硅酸乙酯类纯溶液采用刷涂或滚涂或喷涂的方法涂敷于水泥基材料表面，直到表面饱和吸附后，常温养护10天。按照上述方法，再分别涂覆2次饱和硫酸铁溶液和纯硅酸乙酯溶液，并进行养护。相比参比砂浆，渗透处理砂浆吸水率降低45.3%，氯离子和硫酸根离子扩散系数分别降低35.8%和44.7%，抗压强度提高30.9%，抗折强度提高53.2%。砂浆材料的抗渗性、耐久性和强度提高明显。
实施例13
将工业级硫酸镁配成25.2-28%的饱和溶液，硅酸乙酯（二氧化硅含量28%）纯溶液待用。将养护28天以上已固化成型稳定的水泥基材料表面进行打磨或喷砂处理，除去表面油脂及灰尘和酥松部分，对于肉眼可见的裂缝采用高强度砂浆进行修补，并常温养护20天以上。保持处理过水泥基材料表面干燥不见水。然后，先将25.2-28%硫酸镁溶液采用刷涂或滚涂或喷涂的方法涂敷于水泥基材料表面，直到表面饱和吸附后，在常温下养护3天，待表面干燥后，打磨或喷砂处理掉表面结晶的硫酸盐，保持表面干燥，然后用纯硅酸乙酯类纯溶液采用刷涂或滚涂或喷涂的方法涂敷于水泥基材料表面，直到表面饱和吸附后，常温养护10天。相比参比砂浆，渗透处理砂浆吸水率降低48.3%，氯离子和硫酸根离子扩散系数分别降低32.3%和38.6.3%，抗压强度提高28.5%，抗折强度提高32.5%。砂浆材料的抗渗性、耐久性和强度提高明显。
实施例14
将工业级硫酸镁配成25.2-28%的饱和溶液，硅酸乙酯（二氧化硅含量32%）纯溶液待用。将养护28天以上已固化成型稳定的水泥基材料表面进行打磨或喷砂处理，除去表面油脂及灰尘和酥松部分，对于肉眼可见的裂缝采用高强度砂浆进行修补，并常温养护20天以上。保持处理过水泥基材料表面干燥不见水。然后，先将25.2-28%硫酸镁溶液采用刷涂或滚涂或喷涂的方法涂敷于水泥基材料表面，直到表面饱和吸附后，在常温下养护3天，待表面干燥后，打磨或喷砂处理掉表面结晶的硫酸盐，保持表面干燥，然后用纯硅酸乙酯类纯溶液采用刷涂或滚涂或喷涂的方法涂敷于水泥基材料表面，直到表面饱和吸附后，常温养护10天。相比参比砂浆，渗透处理砂浆吸水率降低55.4%，氯离子和硫酸根离子扩散系数分别降低36.3%和40.5%，抗压强度提高30.2%，抗折强度提高35.6%。砂浆材料的抗渗性、耐久性和强度提高明显。
上述实施例用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明作出的任何修改和改变，都在本发明的保护范围。