一种水泥基渗透结晶型防水材料及其制备和应用

本发明属于建筑材料，特别涉及一种水泥基渗透结晶型防水材料及其制备和应用。

背景技术：

1、混凝土大坝等大型水工建筑物体型庞大，受其自身和周围介质温度、湿度变化的影响，以及基础和自身的约束作用，往往在不同部位产生很大的拉应力，极易产生裂缝，在水利水电工程建设中，大体积混凝土裂缝问题是影响工程结构质量和耐久性的关键因素之一，尤其是深层裂缝和贯穿性裂缝会影响工程安全，缩短工程寿命，因此，混凝土裂缝的防止和修复，历来是各国坝工建设的重大研究课题。

2、渗透结晶技术是最重要的混凝土裂缝自修复技术之一，它利用在混凝土中掺入活性外加剂或在外部涂含活性外加剂的涂层，在一定的条件下，以水为载体，通过渗透作用使其特殊的活性化学物质在混凝土微孔及毛细管中传输，填充并催化混凝土中未完全水化的颗粒继续水化，形成不溶性晶体，从而使裂缝自行愈合。现有的渗透结晶型防水材料二次抗渗压力低，且对大于0.4mm的裂缝修复效果不佳。因此，发明一种新型的水泥基渗透结晶型防水材料显得很有必要。

技术实现思路

1、为了解决上述现有技术的问题，本发明提供了一种水泥基渗透结晶型防水材料及其制备和应用，实现以下发明目的：提高渗透结晶型防水材料的二次抗渗压力，提高材料修复裂缝的宽度。具体通过以下技术实现。

2、本发明第一方面提供了一种水泥基渗透结晶型防水材料的制备方法，包括如下步骤：

3、将活性组分a加入水中溶解，加入石英砂，搅拌，静置，加热，得到活性砂；

4、将所述活性砂与水泥、活性组分b、增稠剂混匀，得到水泥基渗透结晶型防水材料；

5、其中，活性组分a包括柠檬酸和/或二乙胺四乙酸，活性组分b包括水溶性碳酸盐和/或水溶性硅酸盐。

6、本发明的水泥基渗透结晶型防水材料的制备方法中，先将活性组分a溶解，然后与石英砂混合，加热蒸发掉水分后得到活性砂，活性砂中的活性组分a充分包裹在石英砂表面；在后期，活性物质与水泥中的铝酸盐反应，生成一种稳定的复合物，该物质能够填充水泥孔隙，提高混凝土的致密性和耐久性，减少混凝土的渗水性和渗透性，从而起到抗裂作用。同时石英砂是一种非金属矿物质，具有坚硬、耐磨、化学性能稳定的特性，因此也可作为本发明防水材料中的惰性骨架材料，对活性组分具有一定的分散作用。

7、优选地，水泥、石英砂、活性组分a与活性组分b的质量比为(37-45):(32-37):9:(15-18)。

8、优选地，水泥、石英砂、活性组分a与活性组分b的质量比为43:33:9:15。

9、优选地，增稠剂的质量为所述水泥、石英砂、活性组分a与活性组分b总质量的2-4％。

10、优选地，石英砂的目数为50-100目。

11、优选地，活性组分b包括碳酸钠、碳酸氢钠、硅酸钠中的至少一种。

12、优选地，增稠剂包括甲基纤维素、羧甲基纤维素中的至少一种。

13、优选地，水泥为普通硅酸盐水泥。

14、优选地，静置的时间为23-25h。

15、优选地，加热的条件为：温度为40-80℃，时间为3-4h。

16、本发明第二方面提供了一种上述制备方法制备得到的水泥基渗透结晶型防水材料。

17、本发明水泥基渗透结晶型防水材料的作用机制可以解释为：本发明的防水材料的裂缝自修复机理可分为溶解、渗透、结晶过程。材料在加水搅拌后，其中的水泥熟料、活性组分充分溶解于水，水泥熟料中的铝酸三钙(c3a)，硅酸三钙(c3s)，铁铝酸四钙(c4af)等首先水化，表面活性剂溶解于水后将涂料表面张力降低，活性组分溶解于水泥基体系中、充分分散；活性组分向基层混凝土渗透的前提是基层混凝土充分湿润，活性组分向毛细孔中渗透；渗入毛细孔中的活性成分在强碱性环境下，激发未水化的c3s、c2s等继续水化，并与其水化产物发生反应，消耗其中的ca2+，生成新的不溶性结晶体，与水泥熟料水化产物水化硅酸钙(c-s-h)、钙矾石(aft)等胶结良好，密实了基层混凝土，阻塞了渗水通道，达到提高基体混凝土抗渗性能的效果。

18、本发明第三方面提供了一种上述水泥基渗透结晶型防水材料作为防水材料在混凝土裂缝自修复、防水抗渗中的应用。

19、优选地，水泥基渗透结晶型防水材料在混凝土中的掺量，以胶凝材料的总质量计为4-6％。

20、优选地，将上述水泥基渗透结晶型防水材料制成浆料后分两次涂刷于混凝土表面，第一次涂刷后待手触干时进行第二次涂刷。

21、与现有技术相比，本发明的有益之处在于：

22、本发明的水泥基渗透结晶型防水材料对混凝土具有很好的裂缝自修复能力，可对0.85mm的裂缝宽度进行修复；本发明的防水材料作为防水涂层可提升混凝土的抗压强度、抗折强度和抗渗压力，90d抗压强度可达到45.2mpa，抗渗压力可达到0.9mpa；作为防水剂掺入混凝土中，还可以提升混凝土的极限拉伸值和轴拉强度，28d极限拉伸值可达到126，28d轴拉强度可达到4.21mpa。

技术特征：

1.一种水泥基渗透结晶型防水材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述水泥、石英砂、活性组分a与活性组分b的质量比为(37-45):(32-37):9:(15-18)。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述水泥、石英砂、活性组分a与活性组分b的质量比为43:33:9:15。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述增稠剂的质量为所述水泥、石英砂、活性组分a与活性组分b总质量的2-4％。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，活性组分b包括碳酸钠、碳酸氢钠、硅酸钠中的至少一种。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述增稠剂包括甲基纤维素、羧甲基纤维素中的至少一种。

7.一种如权利要求1-6任一项所述的制备方法制备得到的水泥基渗透结晶型防水材料。

8.一种如权利要求7所述的水泥基渗透结晶型防水材料作为防水材料在混凝土裂缝自修复、防水抗渗中的应用。

9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，所述水泥基渗透结晶型防水材料在混凝土中的掺量，以胶凝材料的总质量计为4-6％。

10.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，将所述水泥基渗透结晶型防水材料制成浆料后分两次涂刷于混凝土表面，第一次涂刷后待手触干时进行第二次涂刷。

技术总结
本发明公开了一种水泥基渗透结晶型防水材料的制备方法，属于建筑材料技术领域。上述制备方法包括如下步骤：将活性组分A加入水中溶解，加入石英砂，搅拌，静置，加热，得到活性砂；将所述活性砂与水泥、活性组分B、增稠剂混匀，得到水泥基渗透结晶型防水材料；其中，所述活性组分A包括柠檬酸或二乙胺四乙酸中的至少一种，所述活性组分B包括可溶性碳酸盐或可溶性硅酸盐。本发明的制备方法制备得到的防水材料可以具有很好的抗渗性能，同时可以增强混凝土的抗压强度和抗折强度，修补0.85mm宽度的裂缝。

技术研发人员：李明霞,李家正,林育强
受保护的技术使用者：长江水利委员会长江科学院
技术研发日：
技术公布日：2024/5/10