一种水性渗透型无机防水剂及其制备方法和应用与流程

1.本发明涉及防水材料技术领域，尤其涉及一种水性渗透型无机防水剂及其制备方法和应用。


背景技术：

2.混凝土作为一种非匀质结构材料，内部多孔隙，同时水泥硬化时收缩也会产生很多微裂缝，这些孔隙及裂缝为水分渗入提供了通道，是导致混凝土渗漏的主要原因。传统的防水材料多为卷材或涂料，铺呈在混凝土基面表层，作为“雨衣式防渗”结构，防水层厚度薄，并不能深入混凝土内部，而且容易脱落，尤其不适用于背水面潮湿基面的防水，其组分中的有机物质还会带来刺激性气味，不符合环保性的要求，多层结构施工也使施工效率比较低。为阻塞混凝土内部孔隙，提高其密实性，水泥基渗透结晶型防水材料应运而生，以水泥、石英砂为基材，掺入活性物质制成粉状无机防水材料，施工时需要做成砂浆涂抹于混凝土基面，由于活性物质含量低，且为固态难以渗透，对混凝土抗渗性的提高有限。
3.水性渗透型无机防水剂则是以硅酸盐为主，辅以助剂得到的水溶液，具有好的渗透性，活性物质硅酸盐能够渗透到混凝土内部，与水化工程中产生的ca(oh)2等反应，生成不溶于水的结晶体，从而堵塞孔隙及裂缝，提高混凝土的密实性及抗渗性，并且这些活性物质不会随时间流逝而失效，混凝土干燥时处于休眠状态，一旦遇水，可以再次结晶封堵，高效而持久。另外，水性渗透型无机防水剂无毒环保，粘度低，易于喷涂，施工简便。
4.目前，现有技术如中国专利cn104844269a和cn101671154a公开的水性渗透型无机防水剂存在抗渗性不足等问题，尤其是在jc/t 1018-2020《水性渗透型无机防水剂》标准修订公布后，现有技术中一些产品不能同时满足粘度、密度、凝胶化时间、表面亲水等标准要求。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本发明的目的在于提供一种水性渗透型无机防水剂及其制备方法和应用。本发明提供的水性渗透型无机防水剂抗渗性好。
6.为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
7.本发明提供了一种水性渗透型无机防水剂，包括以下质量份数的组分：20～30份硅酸钠，5～15份硅酸锂，0.1～0.3份表面活性剂，0.1～0.5份缓凝剂，1～5份促进剂和55～70份水。
8.优选地，所述硅酸钠的模数为3.3，所述硅酸锂的模数为3.3或4.8。
9.优选地，所述表面活性剂包括聚氧乙烯型非离子表面活性剂和/或氟碳表面活性剂。
10.优选地，当所述表面活性剂包括聚氧乙烯型非离子表面活性剂和氟碳表面活性剂时，所述水性渗透型无机防水剂中聚氧乙烯型非离子表面活性剂的质量份数为0.1份，氟碳表面活性剂的质量份数为0～0.2份且所述氟碳表面活性剂的质量份数不为0。
11.优选地，所述缓凝剂为钠盐，所述钠盐包括硼酸钠、柠檬酸钠、edta-钠和酒石酸钠中的一种或多种。
12.优选地，所述水性渗透型无机防水剂中缓凝剂的质量份数为0.2份。
13.优选地，所述促进剂为三乙醇胺。
14.优选地，所述水性渗透型无机防水剂中促进剂的质量份数为2份。
15.本发明还提供了上述技术方案所述的水性渗透型无机防水剂的制备方法，包括以下步骤：
16.将硅酸钠、硅酸锂、表面活性剂、缓凝剂、促进剂和水混合，得到所述水性渗透型无机防水剂。
17.本发明还提供了上述技术方案所述的水性渗透型无机防水剂在混凝土防水工程中的应用。
18.本发明提供了一种水性渗透型无机防水剂，包括以下质量份数的组分：20～30份硅酸钠，5～15份硅酸锂，0.1～0.3份表面活性剂，0.1～0.5份缓凝剂，1～5份促进剂和55～70份水。
19.本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：
20.本发明中硅酸钠和硅酸锂为活性物质，能够与水泥水化时生成的ca(oh)2反应，生成不溶于水的结晶体，从而堵塞孔隙及裂缝，提高混凝土的密实性及抗渗性，且硅酸钠和硅酸锂的反应活性不同，若只用硅酸锂，凝胶时间太长(》300s)，不符合jct-1018-2020《水性渗透型无机防水剂》的标准要求，若只用硅酸钠，反应过快，凝胶时间短，体系容易不稳定，本发明中同时含有硅酸钠和硅酸锂，二者比例合适，可以得到反应活性和凝胶化时间适中，体系稳定的水性无机防水剂；表面活性剂起到活化的作用；缓凝剂可以减缓活性物质与ca(oh)2的反应，避免无机防水剂不能渗透到一定深度；促进剂能够促进水泥水化过程，一定程度上加速活性物质与水泥水化产物的结晶化反应。而且本发明中不含有机硅酸盐，不会在表面形成有机疏水层，能够满足jct-1018-2020《水性渗透型无机防水剂》标准中混凝土表面亲水性测试中水滴不得呈珠状滚落的要求。
21.本发明提供的水性渗透型无机防水剂为无色透明水溶液，粘度低(粘度范围11.0
±
1.0s)，容易喷涂，凝胶时间可控(≤300min)，具有高渗透性，优良的抗渗防水性。
22.且本发明中，水的含量高，成本低。
23.进一步地，本发明中，聚氧乙烯型非离子表面活性剂是硅酸盐的优良表面活性剂，能够帮助将活性物质渗透到混凝土结构内部，氟碳表面活性剂能以极低的浓度显著降低水的表面张力。
24.本发明还提供了上述技术方案所述水性渗透型无机防水剂的制备方法，本发明的制备方法简单、操作方便。
具体实施方式
25.本发明提供了一种水性渗透型无机防水剂，包括以下质量份数的组分：20～30份硅酸钠，5～15份硅酸锂，0.1～0.3份表面活性剂，0.1～0.5份缓凝剂，1～5份促进剂和55～70份水。
26.在本发明中，若无特殊说明，使用的原料均为本领域市售商品。
27.本发明提供的水性渗透型无机防水剂中硅酸钠的质量份数优选为25～27份。
28.在本发明中，所述硅酸钠的模数优选为3.3。
29.本发明提供的水性渗透型无机防水剂中硅酸锂的质量份数优选为10份。
30.在本发明中，所述硅酸锂的模数优选为3.3或4.8。
31.本发明提供的水性渗透型无机防水剂中表面活性剂的质量份数优选为0.2份。
32.在本发明中，所述表面活性剂优选包括聚氧乙烯型非离子表面活性剂和/或氟碳表面活性剂，当所述表面活性剂优选包括聚氧乙烯型非离子表面活性剂和氟碳表面活性剂时，所述水性渗透型无机防水剂中聚氧乙烯型非离子表面活性剂的质量份数优选为0.1份，氟碳表面活性剂的质量份数优选为0～0.2份且所述氟碳表面活性剂的质量份数不为0。
33.在本发明中，所述聚氧乙烯型非离子表面活性剂优选包括np-10、np-15和op-15中的一种或多种。
34.在本发明中，所述氟碳表面活性剂优选为gs-823。
35.在本发明中，所述缓凝剂优选为钠盐，所述钠盐优选包括硼酸钠、柠檬酸钠、edta-钠和酒石酸钠中的一种或多种。
36.在本发明中，所述水性渗透型无机防水剂中缓凝剂的质量份数优选为0.2份。
37.在本发明中，所述促进剂优选为三乙醇胺。
38.在本发明中，所述水性渗透型无机防水剂中促进剂的质量份数优选为2份。
39.在本发明中，所述水优选为去离子水。
40.在本发明的具体实施例中，所述水性渗透型无机防水剂包括以下质量份数的组分：
41.25份硅酸钠，15份硅酸锂，0.1份np-15，0.1份gs-823，0.2份硼酸钠，1份三乙醇胺和58份去离子水；或
42.25份硅酸钠，15份硅酸锂，0.1份np-15，0.1份gs-823，0.2份硼酸钠，2份三乙醇胺和57份去离子水；或
43.25份硅酸钠，10份硅酸锂，0.1份np-15，0.1份gs-823，0.2份硼酸钠，2份三乙醇胺和62份去离子水；或
44.25份硅酸钠，5份硅酸锂，0.1份np-15，0.1份gs-823，0.2份硼酸钠，2份三乙醇胺和67份去离子水；或
45.25份硅酸钠，15份硅酸锂，0.1份np-10，0.1份gs-823，0.2份硼酸钠，2份三乙醇胺和57份去离子水；或
46.27份硅酸钠，5份硅酸锂，0.1份np-15，0.1份gs-823，0.2份硼酸钠，2份三乙醇胺和58份去离子水。
47.本发明还提供了上述技术方案所述的水性渗透型无机防水剂的制备方法，包括以下步骤：
48.将硅酸钠、硅酸锂、表面活性剂、缓凝剂、促进剂和水混合，得到所述水性渗透型无机防水剂。
49.本发明优选先将所述水、缓凝剂、促进剂和表面活性剂依次混合，然后将所述硅酸钠和硅酸锂依次加入体系中进行再混合，得到无色透明水溶液，即为所述水性渗透型无机防水剂。
50.由于本发明中各原料酸碱性不同，在水中的溶解性不同，将所述缓凝剂、促进剂和表面活性剂先加入水中稀释，搅拌均匀后再加入所述硅酸钠和硅酸锂，分步进行有助于体系更加均匀混合。
51.本发明对所述混合的具体方式没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的方式即可，在本发明中的具体实施例中，所述混合优选为搅拌，所述搅拌的转速优选为600转/分钟。
52.本发明还提供了上述技术方案所述的水性渗透型无机防水剂或上述技术方案所述的制备方法制备得到的水性渗透型无机防水剂在混凝土防水工程中的应用。
53.在本发明中，所述应用优选包括以下步骤：
54.清理基层表面，使其干净无尘、无明水，大的裂缝或较大损坏用水泥砂浆先行修护；
55.喷涂所述水性渗透型无机防水剂。
56.在本发明中，所述喷涂优选保证表面饱和均匀。
57.在本发明中，所述喷涂的用量优选为0.3～0.5kg/m2。
58.本发明对所述喷涂的次数没有特殊的限定，优选为2～3遍，每次喷涂完优选表干后再进行下一次喷涂。
59.为了进一步说明本发明，下面结合实例对本发明提供的水性渗透型无机防水剂及其制备方法和应用进行详细地描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。
60.实施例1
61.一种用于混凝土防水工程的水性渗透型无机防水剂，为无色透明水溶液，以重量份计，包含：25份硅酸钠(模数3.3)，15份硅酸锂(模数3.3)，0.1份np-15，0.1份gs-823，0.2份硼酸钠，1份三乙醇胺和58份去离子水。
62.实施例2
63.一种用于混凝土防水工程的水性渗透型无机防水剂，为无色透明水溶液，以重量份计，包含：25份硅酸钠(模数3.3)，15份硅酸锂(模数4.8)，0.1份np-15，0.1份gs-823，0.2份硼酸钠，2份三乙醇胺和57份去离子水。
64.实施例3
65.一种用于混凝土防水工程的水性渗透型无机防水剂，为无色透明水溶液，以重量份计，包含：25份硅酸钠(模数3.3)，10份硅酸锂(模数4.8)，0.1份np-15，0.1份gs-823，0.2份硼酸钠，2份三乙醇胺和62份去离子水。
66.实施例4
67.一种用于混凝土防水工程的水性渗透型无机防水剂，为无色透明水溶液，以重量份计，包含：25份硅酸钠(模数3.3)，5份硅酸锂(模数4.8)，0.1份np-15，0.1份gs-823，0.2份硼酸钠，2份三乙醇胺和67份去离子水。
68.实施例5
69.一种用于混凝土防水工程的水性渗透型无机防水剂，为无色透明水溶液，以重量份计，包含：25份硅酸钠(模数3.3)，15份硅酸锂(模数4.8)，0.1份np-10，0.1份gs-823，0.2份硼酸钠，2份三乙醇胺和57份去离子水。
70.实施例6
71.一种用于混凝土防水工程的水性渗透型无机防水剂，为无色透明水溶液，以重量份计，包含：27份硅酸钠(模数3.3)，5份硅酸锂(模数4.8)，0.1份np-15，0.1份gs-823，0.2份硼酸钠，2份三乙醇胺和58份去离子水。
72.实施例1～6的水性渗透型无机防水剂的制备方法：室温下，将计量份的水、缓凝剂、促进剂和表面活性剂依次加入烧杯中，600转/分钟匀速搅拌0.5小时，然后将硅酸钠和硅酸锂依次加入体系中，600转/分钟继续搅拌15分钟，得到无色透明水溶液。
73.对实施例1～6制得的水性渗透型无机防水剂进行性能测试，按照中华人民共和国国标gb/t 1723～1993(涂料粘度测定方法)所规定的方法测定粘度，按照中华人民共和国国标gb/t 8077～2012(混凝土外加剂匀质性试验方法)所规定的方法测定密度、ph值和表面张力，按照中华人民共和国建筑材料行业标准jc/t 1018～2020(水性渗透型无机防水剂)测定凝胶化时间、混凝土渗透高度比和混凝土表面亲水性，按照jc/t 1018～2006(水性渗透型无机防水剂)测定渗入高度，按照jc 474-2008《砂浆、混凝土防水剂》测定抗压强度。结果见表1，可知，硅酸钠模数3.3时，搭配一定比例的硅酸锂(模数3.3或4.8)，可以得到无色透明的水性渗透型无机防水剂，粘度10～11s，非常适合喷涂。密度，ph值，凝胶化时间，48h吸水量比，抗渗性(混凝土渗透高度比)和混凝土表面亲水性都可以满足jct-1018-2020《水性渗透型无机防水剂》的标准要求，特别是抗渗性和抗压强度的测试结果表明本发明制备的水性渗透型无机防水剂能够充分提高混凝土的密实性和防水抗渗性。对比实施例2～4，随着硅酸锂含量的降低，防水剂的凝胶化时间缩短，防水抗渗性能也略有下降；实施例2和5显示，聚氧乙烯型非离子表面活性剂np-15和np-10都可以得到满足标准的防水剂，np-15效果略好；实施例6表明硅酸钠和硅酸锂的比例在合适范围内，可以得到满足标准的防水剂。
74.表1实施例1～6的水性渗透型无机防水剂的性能测试结果
[0075][0076]
对比例1
[0077]
cn104844269a公开的有深度渗透性和填充性的无机硅酸盐防水剂中的实施例1。
[0078]
对比例2
[0079]
cn101671154a公开的水性渗透结晶型防水材料及其制备方法中的实施例1。
[0080]
实施例2以及对比例1和2的性能数据见表2，对比例1和2的性能测试方法与本发明中实施例的测试方法一致，由表2可知，现有技术cn104844269a中的产品性能指标中，ph值和凝胶化时间高于jct-1018-2020《水性渗透型无机防水剂》标准要求。cn101671154a中实施例1因为加入了甲基硅酸钾，形成了表面憎水层，不能够满足jct-1018-2020《水性渗透型无机防水剂》标准中混凝土表面亲水性测试中水滴不得呈珠状滚落的要求。从抗渗性测试结果来看，本发明中实施例2的抗渗性(渗入高度)也优于对比例1和2。
[0081]
表2实施例2以及对比例1～2的性能测试数据
[0082] 实施例2对比例1对比例2粘度，s1112-密度，g/cm31.21.46 ph值11.713 表面张力，mn/m2425 凝胶化时间，min89360-48h吸水量比，％43-25抗渗性(渗入高度)，mm121620混凝土表面亲水性表面亲水-表面憎水
[0083]
对比例3
[0084]
一种用于混凝土防水工程的水性渗透型无机防水剂，以重量份计，包含：25份硅酸钠(模数3.9)，5份硅酸锂(模数3.3)，0.2份np-15，0.2份硼酸钠，1份三乙醇胺和68份去离子水。
[0085]
对比例4
[0086]
一种用于混凝土防水工程的水性渗透型无机防水剂，为无色透明水溶液，以重量份计，包含：30份硅酸钠(模数3.3)，0.2份np-15，0.2份硼酸钠，2份三乙醇胺和67份去离子水。
[0087]
对比例5
[0088]
一种用于混凝土防水工程的水性渗透型无机防水剂，为无色透明水溶液，以重量份计，包含：20份硅酸钠(模数3.3)，20份硅酸锂(模数4.8)，0.1份np-15，0.1份gs-823，0.2份硼酸钠，2份三乙醇胺和57份去离子水。
[0089]
对比例6
[0090]
一种用于混凝土防水工程的水性渗透型无机防水剂，为无色透明水溶液，以重量份计，包含：30份硅酸锂(模数3.3)，0.2份np-15，0.2份硼酸钠，2份三乙醇胺和67份去离子水。
[0091]
实施例2以及对比例3～6的性能数据见表3，对比例3～6的性能测试方法与本发明中实施例的测试方法一致，由表3可知，对比例3采用了模数3.9的硅酸钠，结果容易呈浑浊状，无法得到透明液体，不能满足标准要求，对比例4使用30份硅酸钠(模数3.3)，没有复配硅酸锂，所得防水剂凝胶化时间较短，防水抗渗性较差，不能满足标准要求；对比例5使用20份硅酸钠(模数3.3)，复配20份硅酸锂(模数4.8)，结果凝胶时间较长，防水抗渗性能差，不能满足标准要求；对比例6使用30份硅酸锂(模数3.3)，没有复配硅酸钠，结果凝胶化时间过长，》300min，超过标准要求，其防水抗渗性能同样差，不能满足标准要求。
[0092]
表3实施例2以及对比例3～6的性能测试数据
[0093][0094][0095]
以上所述仅是本发明的优选实施方式，并非对本发明作任何形式上的限制。应当
指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。