一种用于混凝土底部空腔填充的补强防水砂浆的制作方法

1.本发明属于混凝土修复材料技术领域，主要涉及一种用于混凝土底部空腔填充的补强防水砂浆。


背景技术：

2.污水处理厂的蓄水池、沉降池、中和池，化工厂的反应池、冷却池、污水池，火电厂等很多地方的底部混凝土，长期在强酸、强碱、高盐份水的侵蚀下，底部容易出现空腔和渗水现象，严重影响使用寿命。目前，针对混凝土裂缝的修复材料主要分为三种，分别是无机修复材料、有机修复材料和有机
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无机复合修复材料。无机修复材料主要是指水泥基修复材料，其应用范围最为广泛，技术也相应的比较成熟，但在应用过程中粘结性能不好；有机修复材料是以具有某种修复特性的有机物作为修复主剂，辅以增韧剂、引发剂以及偶联剂等有机物质掺和在一起，使其具有对混凝土裂缝修复的效果，与无机修复材料相比，其具有粘结强度高的特性，但大部分有机物属于有毒物质，在使用过程容易造成对人体的伤害；以无机材料为基体，辅以有机物质组成的有机
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无机复合修复材料，可以改善无机修复材料的粘结性能，同时有机材料所拥有的良好柔性可以赋予修复材料较好的流动性。
3.防水砂浆在建筑领域，应用非常普遍，目前，使用较多的水泥基渗透结晶型防水砂浆，其主要是利用混凝土中的硅酸根离子、钙离子、氢氧根离子之间的化学及催酶作用，形成硅酸钙晶体的原理。cn103755286b公开了一种高效水泥基渗透结晶型防水砂浆，包括如下重量份的原料：55％的硅酸盐水泥、17％高活性母料、25％石英砂、1％催化剂、2％扩散剂；所述高活性母料为分子结构为ca(oroh)2的活性物质；所述催化剂为分子量为6
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8万的甲基纤维素醚。此种防水砂浆由于只能修补细微裂缝，因此对于较大的裂缝处理效果不好，需要借助其他防水砂浆，因此，限制了其应用的范围。另外，还有一种水泥基刚性防水材料，其主要是以水泥为基材，然后掺以憎水剂及凝胶材料等形成的防水砂浆。cn101234874b公开了一种水泥基刚性防水材料，由水泥、超细硅质矿物外加剂、硅铝质矿物外加剂、憎水剂、硅质细砂、高效释水外加剂、超塑化剂和抗裂剂原料混合而成；各原料所占质量数为：水泥6～8份，超细硅质矿物外加剂0.6～1份，硅铝质矿物外加剂1.5～3份，憎水剂0.24～0.4份，硅质细砂11～14份，高效释水外加剂0.1～0.3份，超塑化剂0.08～0.10份，抗裂剂0.01～0.03份。该防水材料与基材变形协调性能好、抗裂性能好，且成本较低，但是其主要用于防水级别较低的部位，无法单独作为一道防水层进行使用。因此，针对目前防水砂浆的现状，急需一种综合性能好、应用范围广的防水砂浆。
4.混凝土底部的空腔填充，用到的防水砂浆需要具有较好的与原混凝土的变形协调能力，防裂防渗水性能好，也需要具有微细裂缝自愈合的功能。因此，研究开发一种防水性好、具有微细裂缝自愈合、渗透结晶等特点的用于混凝土底部空腔填充的补强防水砂浆十分必要。


技术实现要素：

5.本发明的目的是提供一种用于混凝土底部空腔填充的补强防水砂浆，该补强防水砂浆在修补底部空腔时，与混凝土基材变形协调性好，且抗裂防水性好，具有微细裂缝自愈合的功效，可长久防水抗渗。
6.为实现上述目的，本发明提供的技术方案如下：
7.一种用于混凝土底部空腔填充的补强防水砂浆，由以下重量份数的成分组成：水泥80～100份、级配砂25～35份、聚合物乳液20～30份、活性物质5～7份、水玻璃8～10份、改性钠基膨润土5～8份、三乙醇胺1.0～1.5份、渗透剂0.5～1.0份；所述活性物质为自身缩聚结晶反应物，在有水的条件下发生缩聚结晶；
8.所述改性钠基膨润土的制备：将膨润土原矿粉碎均化处理，筛选获得目数为50
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100目的膨润土；再将50
‑
100目的膨润土与钠化剂、改性助剂混合均匀，加水搅拌得混合料，混合料堆放陈化、干燥，得到改性钠基膨润土；
9.所述补强防水砂浆现配现用，具体的配制步骤如下：将水泥、级配砂、聚合物乳液先混合，搅拌均匀，然后再依次加入水玻璃、改性钠基膨润土、水搅拌混合形成浆料；最后加入三乙醇胺、渗透剂和活性物质，混合均匀即得；其中，加入的水与砂浆固体料的质量比为0.21～0.25:1。
10.本发明在水泥的基础上加入了级配砂和聚合物乳液，级配砂的分布，可改善砂浆的内部结构，提高密实性，利于强度的增长。聚合物乳液随着水分的消耗和逸失，聚合物颗粒之间慢慢地靠拢凝聚在一起，固化形成连续的聚合物膜结构，具有更好的户外耐久性和更好的基层适应性，可对较大缝隙进行填补，进一步增强了砂浆的防水性和拉伸强度。加入了水玻璃和膨润土；水玻璃是由碱金属氧化物和二氧化硅组合而成的一种金属硅酸盐物质，能提高砂浆的密实性、耐酸性、耐水性，提高砂浆强度。膨润土经过加碱改性后活化，其晶格结构破坏，失去表面水，改性后的膨润土其吸附能力，以及与混凝土结构的结合能力均明显提高。在有水情况下，改性后的膨润土可形成大量不被水溶解的结晶体，将缝隙密实，同时与混凝土结构结合牢固。
11.本发明中进一步加入了活性物质、渗透剂和三乙醇胺；在砂浆产生防水作用的过程中，必然存在着渗透、结晶或生成新的不溶性物质。活性物质在溶于水后先形成小分子，然后再在一定的条件下聚合增长，最后生成不溶于水的结晶体而堵塞裂缝和毛细孔。三乙醇胺作为扩散剂，能够带动活性物质向周围扩散，渗透剂有利于活性物质向混凝土深处渗透，因此活性物质能够遍布于整体结构的孔隙中。活性物质在结构孔缝中吸水膨胀，由疏至密，使混凝土结构表层向纵深逐渐形成一个致密的抗渗区域，大大提高了结构整体的抗渗能力。
12.本发明的补强防水浆料具有一定的粘度同时又具有一定的流动性，使其可以在填充部位四周扩散，同时浆料扩散到缝隙中产生晶体填充缝隙。本发明可应用于混凝土底部空腔填充的防水施工，还可以应用于结构开裂、渗水点、孔洞的堵漏施工，地铁车站、地下连续墙、隧道、涵洞、水库大坝的防水和堵漏施工。
13.在本发明中，优选地，所述的水玻璃为硅酸锂水玻璃、硅酸钾水玻璃、硅酸钠水玻璃中的一种或多种混合物；所述硅酸锂水玻璃的模数为2.8～3.0，浓度40％；所述硅酸钾水玻璃的模数为3.0～3.2，浓度38％；所述硅酸钠水玻璃的模数为3.0～3.2，浓度40％。水玻
璃模数是水玻璃的重要参数，一般在1.5
‑
3.5之间。水玻璃模数越大，氧化硅含量越多，水玻璃粘度增大，易于分解硬化，粘结力增大。
14.在本发明中，优选地，所述级配砂的分布为粗砂15
‑
18％；中砂64
‑
70％；细砂15
‑
18％。粗砂是砂土中砾粒含量不大于25％，而粒径大于0.5毫米的含量超过总质量50％的砂。中砂:粒径大于0.25mm的颗粒质量超过总质量的50％的砂。细度模数在3.0
‑
2.3的细骨料。由直径0.1
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0.25毫米之间的颗粒组成的砂为细砂。级配是大、中、小颗粒的砂搭配情况，大、中、小颗粒含量的砂搭配适当，则其孔隙率和总表面积都较小，即具有良好的颗粒级配；本发明针对环氧砂浆的特性，调整级配砂的分布，可改善砂浆的内部结构，提高密实性，利于强度的增长。
15.在本发明中，优选地，所述的渗透剂是顺丁烯二酸二仲辛酯磺酸钠、jfc
‑
e、oe
‑
35、氨基乙基哌嗪中的一种或两种以上混合物。
16.在本发明中，优选地，所述的补强防水砂浆由以下重量份数的成分组成：水泥95份、级配砂30份、聚合物乳液25份、活性物质6份、水玻璃9份、改性钠基膨润土6份、三乙醇胺1.0份、渗透剂0.8份。上述质量配比，可使砂浆中各组分分散均匀，起到密实抗渗的作用。
17.在本发明中，优选地，所述的自身缩聚结晶反应物为ca(oroh)2和/或naoroh。分子结构为naoroh以及ca(oroh)2的活性物质，分子量小，在分子结构中同时含有疏水基团
‑
r
‑
和亲水基团
‑
oh。在粉状及干燥状态下，其亲水性大于疏水性，可溶于水；在干燥环境中不发生缩聚结晶现象，而在潮湿环境中发生缩聚结晶，形成不溶于水的结晶体
‑
(or)
2n
‑
。
18.在本发明中，优选地，所述水泥为p.o 42.5级普通硅酸盐水泥、p.i 42.5级硅酸盐水泥或p.ii 42.5级硅酸盐水泥。
19.在本发明中，优选地，所述高分子聚合物为可再分散乳胶粉，优选乙烯
‑
醋酸乙烯共聚物，其固含量为93％～98％，ph为7
‑
8，最低成膜温度为0
‑
5℃。选用的乙烯
‑
醋酸乙烯共聚物，其特性可使其在砂浆中容易成膜，改善砂浆的性能。
20.在本发明中，优选地，所述的补强防水砂浆还包括抗裂纤维，所述抗裂纤维的添加量为砂浆固体料的0.5wt％～1.5wt％。加入抗裂纤维，进一步改善砂浆的开裂现象，防渗效果更好。
21.本发明还提供一种所述的补强防水砂浆用于混凝土底部空腔填充的施工方法，包括如下步骤：
22.s1.清理出底部空腔结构，在空腔内均匀铺设一层补强防水砂浆，补强防水砂浆的铺设量为1.5～2.0kg/m2；
23.s2.30分钟后浇注混凝土；浇注的混凝土初凝后，再将补强防水砂浆铺设在混凝土表面，铺设量为1.5～2.0kg/m2；
24.s3.混凝土终凝前压实。
25.与现有技术相比，本发明的有益效果：
26.1、本发明补强防水浆料具有一定的粘度同时又具有一定的流动性，使其可以在填充部位四周扩散，同时浆料扩散到缝隙中产生晶体填充缝隙。可应用于混凝土底部空腔填充的防水施工，还可以应用于结构开裂、渗水点、孔洞的堵漏施工，地铁车站、地下连续墙、隧道、涵洞、水库大坝的防水和堵漏施工。
27.2、本发明在水泥的基础上加入了级配砂和聚合物乳液，级配砂的分布，可改善砂
浆的内部结构，提高密实性，利于强度的增长。聚合物乳液固化形成连续的聚合物膜结构，可对较大缝隙进行填补，进一步增强了砂浆的防水性和拉伸强度。
28.3、本发明加入了水玻璃和改性钠基膨润土；水玻璃促进砂浆的密度和强度提高，能提高砂浆的密实性、耐酸性、耐水性，提高砂浆强度。改性钠基膨润土在有水情况下，可形成大量不被水溶解的结晶体，将缝隙密实，同时与混凝土结构结合牢固。
29.4、本发明加入了活性物质、渗透剂和三乙醇胺；活性物质在溶于水后先形成小分子，然后再在一定的条件下聚合增长，最后生成不溶于水的结晶体而堵塞裂缝和毛细孔。三乙醇胺作为扩散剂，能够带动活性物质向周围扩散，渗透剂有利于活性物质向混凝土深处渗透，因此活性物质遍布于整体结构的孔隙中。活性物质在结构孔缝中吸水膨胀，由疏至密，使混凝土结构表层向纵深逐渐形成一个致密的抗渗区域，大大提高了结构整体的抗渗能力。
具体实施方式
30.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合具体实施例和性能测试，对本发明进一步详细说明，但本发明要求的保护范围并不局限于实施例。
31.下述实施例所采用的原料如无特殊说明，均为市售。
32.其中下述实施例所采用的水泥为p.o 42.5级普通硅酸盐水泥；聚合物乳液为乙烯
‑
醋酸乙烯共聚物，其固含量为96％，ph为7.5，最低成膜温度为3℃。
33.实施例1:
34.本实施例提供一种用于混凝土底部空腔填充的补强防水砂浆，由以下重量份数的成分组成：水泥80kg、级配砂25kg、聚合物乳液20kg、活性物质5kg、硅酸锂水玻璃8kg、改性钠基膨润土5kg、三乙醇胺1.0kg、渗透剂顺丁烯二酸二仲辛酯磺酸钠0.5kg；所述活性物质为ca(oroh)2；硅酸锂水玻璃的模数为3.0，浓度40％。所述级配砂的分布为粗砂15％；中砂70％；细砂15％。
35.所述改性钠基膨润土的制备：将膨润土原矿粉碎均化处理，筛选获得目数为50
‑
100目的膨润土；再将50
‑
100目的膨润土与钠化剂、改性助剂混合均匀，加水搅拌得混合料，混合料堆放陈化、干燥，得到改性钠基膨润土；
36.所述补强防水砂浆现配现用，具体的配制步骤如下：将水泥、级配砂、聚合物乳液先混合，搅拌均匀，然后再依次加入水玻璃、改性钠基膨润土、水搅拌混合形成浆料；最后加入三乙醇胺、渗透剂和活性物质，混合均匀即得；其中，加入的水与砂浆固体料的质量比为0.21:1。
37.实施例2:
38.本实施例提供一种用于混凝土底部空腔填充的补强防水砂浆，由以下重量份数的成分组成：水泥100kg、级配砂35kg、聚合物乳液30kg、活性物质7kg、硅酸钾水玻璃10kg、改性钠基膨润土8kg、三乙醇胺1.5kg、渗透剂jfc
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e 1.0kg；所述活性物质为naoroh；所述硅酸钾水玻璃的模数为3.2，浓度38％；所述级配砂的分布为粗砂18％；中砂64％；细砂18％。
39.所述改性钠基膨润土的制备：将膨润土原矿粉碎均化处理，筛选获得目数为50
‑
100目的膨润土；再将50
‑
100目的膨润土与钠化剂、改性助剂混合均匀，加水搅拌得混合料，混合料堆放陈化、干燥，得到改性钠基膨润土；
40.所述补强防水砂浆现配现用，具体的配制步骤如下：将水泥、级配砂、聚合物乳液先混合，搅拌均匀，然后再依次加入水玻璃、改性钠基膨润土、水搅拌混合形成浆料；最后加入三乙醇胺、渗透剂和活性物质，混合均匀即得；其中，加入的水与砂浆固体料的质量比为0.25:1。
41.实施例3:
42.本实施例提供一种用于混凝土底部空腔填充的补强防水砂浆，由以下重量份数的成分组成：水泥95kg、级配砂30kg、聚合物乳液25kg、活性物质6kg、硅酸钠水玻璃9kg、改性钠基膨润土6kg、三乙醇胺1.0kg、渗透剂oe
‑
350.8kg；所述活性物质为3kg ca(oroh)2和3kg naoroh；所述硅酸钠水玻璃的模数为3.2，浓度40％；所述级配砂的分布为粗砂16％；中砂67％；细砂17％。
43.所述改性钠基膨润土的制备：将膨润土原矿粉碎均化处理，筛选获得目数为50
‑
100目的膨润土；再将50
‑
100目的膨润土与钠化剂、改性助剂混合均匀，加水搅拌得混合料，混合料堆放陈化、干燥，得到改性钠基膨润土；
44.所述补强防水砂浆现配现用，具体的配制步骤如下：将水泥、级配砂、聚合物乳液先混合，搅拌均匀，然后再依次加入水玻璃、改性钠基膨润土、水搅拌混合形成浆料；最后加入三乙醇胺、渗透剂和活性物质，混合均匀即得；其中，加入的水与砂浆固体料的质量比为0.22:1。
45.实施例4:
46.本实施例提供一种用于混凝土底部空腔填充的补强防水砂浆，由以下重量份数的成分组成：水泥85kg、级配砂30kg、聚合物乳液22kg、活性物质5kg、水玻璃(硅酸锂水玻璃、硅酸钾水玻璃按质量比1:1混合)8kg、改性钠基膨润土7kg、三乙醇胺1.2kg、渗透剂氨基乙基哌嗪0.7kg、抗裂纤维5kg。所述活性物质为ca(oroh)2；硅酸锂水玻璃的模数为2.8，浓度40％；硅酸钾水玻璃的模数为3.0，浓度38％。所述级配砂的分布为粗砂17％；中砂67％；细砂16％。
47.所述改性钠基膨润土的制备：将膨润土原矿粉碎均化处理，筛选获得目数为50
‑
100目的膨润土；再将50
‑
100目的膨润土与钠化剂、改性助剂混合均匀，加水搅拌得混合料，混合料堆放陈化、干燥，得到改性钠基膨润土；
48.所述补强防水砂浆现配现用，具体的配制步骤如下：将水泥、级配砂、聚合物乳液先混合，搅拌均匀，然后再依次加入水玻璃、改性钠基膨润土、水搅拌混合形成浆料；最后加入三乙醇胺、渗透剂和活性物质，混合均匀即得；其中，加入的水与砂浆固体料的质量比为0.23:1。
49.实施例5:
50.本实施例提供一种用于混凝土底部空腔填充的补强防水砂浆，由以下重量份数的成分组成：水泥95kg、级配砂30kg、聚合物乳液25kg、活性物质6kg、水玻璃(硅酸钠水玻璃、硅酸钾水玻璃按质量比1:1混合)9kg、改性钠基膨润土6kg、三乙醇胺1.0kg、渗透剂jfc
‑
e0.8kg、抗裂纤维4kg。所述活性物质为naoroh；硅酸钾水玻璃的模数为3.2，浓度38％；硅酸钠水玻璃的模数为3.2，浓度40％。所述级配砂的分布为粗砂18％；中砂65％；细砂17％。
51.所述改性钠基膨润土的制备：将膨润土原矿粉碎均化处理，筛选获得目数为50
‑
100目的膨润土；再将50
‑
100目的膨润土与钠化剂、改性助剂混合均匀，加水搅拌得混合料，
混合料堆放陈化、干燥，得到改性钠基膨润土；
52.所述补强防水砂浆现配现用，具体的配制步骤如下：将水泥、级配砂、聚合物乳液先混合，搅拌均匀，然后再依次加入水玻璃、改性钠基膨润土、水搅拌混合形成浆料；最后加入三乙醇胺、渗透剂和活性物质，混合均匀即得；其中，加入的水与砂浆固体料的质量比为0.24:1。
53.对比例1
‑
4:
54.与实施例1相比，对比例1不添加改性钠基膨润土，对比例2不添加渗透剂，对比例3不添加活性物质，对比例4不添加聚合物乳液；对比例1
‑
4的其他操作与实施例1相同。
55.性能测试
56.将实施例1
‑
5和对比例1
‑
4获得的补强防水砂浆用于开裂混凝土的修补，包括如下步骤：
57.1)、使用钢刷将结构混凝土表面的脱模剂、涂浆杂质及松动的砂石清理，并用鼓风机将浮尘吹净，保证混凝土表面干净；表面光滑的基层要先将基层表面进行凿毛处理；
58.2)、用水充分润湿混凝土表面，使基面保持潮湿，但不能有明水；
59.3)、将实施例1
‑
5和对比例1
‑
4获得的补强防水砂浆涂刷，涂刷时应保证涂层厚薄均匀，涂刷厚度为0.9mm
‑
1.5mm，根据浆料的稠度涂刷二至四遍，总用量不小于1.5公斤/平方米；
60.4)、养护涂层表面见干发白时立即洒水养护，养护时间7天，采用喷雾式洒水养护，避免水流破坏涂层，在养护期间保持涂层表面湿润；
61.5)、高温大风期间不超过1小时洒水一次，一般每天洒水不少于10次，在养护期间避免涂层表面经受雨淋、霜冻、日晒、风吹以及0℃以下的低温冻害。
62.补强防水砂浆在30分钟之内用完为宜，使用过程中不能随意加入水。
63.经过涂层养护后(养护时间分别为7d、28d、56d)，依据国家标准gb18445
‑
2012进行各项性能检测并对照国家性能标准。测试结果如表1所示。
64.表1
65.[0066][0067]
由上表可以看出，本发明补强防水砂浆在抗压强度、抗折强度、湿基面粘结强度、渗透压力比、抗渗压力、第二次抗渗压力等性能方面具有显著优势，远远超过使用标准指标；其中，实施例3为最优选方案。另外，对比例1
‑
4与实施例1相比，对比例1不添加改性钠基膨润土，对比例2不添加渗透剂，对比例3不添加活性物质，对比例4不添加聚合物乳液；获得的砂浆其力学性能和防渗性能有所下降。
[0068]
根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。