一种混凝土用渗透结晶型改性防水剂

摘要

一种混凝土用渗透结晶型改性防水剂，各原料的质量百分数为：碱金属有机硅酸盐25%~35%、表面活性剂4%~6.5%、改性碳纳米管渗透增强剂6.5%~9.5%、酒石酸3.8%~6.6%、二乙醇单异丙醇胺5.2%~7.8%、乙二醇1%~2.5%、水37%~45%。本发明采用的碳纳米管接枝聚乙烯吡咯烷酮，可提高混凝土的强度和整体抗渗抗震性能；本发明具有很强的渗透性，还增强了混凝土的密实度、强度和硬度，达到了真正意义上的与混凝土同寿命防水效果；本发明绿色环保、可混凝土和易性、耐腐蚀。耐低温，可广泛应用于各类结构工程的建设和混凝土浇筑，生产工艺简单，成本低廉，易于大规模生产。

说明书

技术领域

本发明涉及一种混凝土用防水剂，具体涉及一种混凝土用渗透结晶型防水剂。

背景技术

传统的混凝土是一种非均质的多孔材料，其内部存在大量的微观结构缺陷，这些微观缺陷这些微观缺陷在某些条件下将扩展成为后期混凝土的渗水渠道，防水在建筑工程的中技术领域中是极为重要的，防水材料也是建筑工程中重要的功能材料。随着社会和科学技术的不断发展和进步，建筑工程对防水的质量提出了更高的要求。目前为止，解决建筑防水工程的方法主要有五种：沥青防水、外加剂防水、弹性卷材防水、涂料防水、浸透型防水。这些防水方法中，外加剂防水能够改善混凝土的和易性，提高混凝土的耐冻融性、密实性和抗渗性，适用于泵送混凝土及薄壁防水结构，具有成本低、施工简便、耐久性好等优点。

近年来我国的建筑防水材料工业取得了较大发展，但是目前存在的问题仍十分严重。建筑渗漏率居高不下，防水工程质量难以保证。据报道，建设部对工程渗漏的统计表明，工程的渗漏率在60％左右，目前仍没有明显好转。研制新型防水材料，提高防水质量已成为建筑防水业的当务之急。

CN110723986A公开了一种水泥面渗透结晶封堵式刚性防水剂，其特征在于，由以下重量份组成：无机硅酸盐复合硬化剂1～90份；聚醚多元醇凝胶剂1～5份；硅烷偶联填充剂1～10份；渗透剂T 5～10份；纳米硅类催化剂3～9份。此工艺方法得到的防水剂，渗透性强，使用寿命长，耐酸碱。但各组分相容性不好、成分不稳定，成膜性不佳，防水结构强度不高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种混凝土用渗透结晶型改性防水剂；该防水剂添加到混凝土拌和物中，能明显提高混凝土的强度和抗渗性能。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下：一种混凝土用渗透结晶型改性防水剂，各原料的质量百分数为：碱金属有机硅酸盐25％～35％、表面活性剂4％～6.5％、改性碳纳米管渗透增强剂6.5％～9.5％、酒石酸3.8％～6.6％、二乙醇单异丙醇胺5.2％～7.8％、乙二醇1％～2.5％、水37％～45％。

所述混凝土用渗透结晶型改性防水剂各原料的质量百分数优选为：碱金属有机硅酸盐29％～33％、表面活性剂4.5％～6.2％、改性碳纳米管渗透增强剂6.8％～9.2％、酒石酸4％～6.3％、二乙醇单异丙醇胺5.6％～7.4％、乙二醇1.2％～2％、水40％～43％。

所述混凝土用渗透结晶型改性防水剂各原料的质量百分数更优选为：碱金属有机硅酸盐29.5％～32.8％、表面活性剂4.8％～6％、改性碳纳米管渗透增强剂7％～9％、酒石酸4.3％～6.1％、二乙醇单异丙醇胺5.9％～7.1％、乙二醇1.4％～1.8％、水41％～42.5％。

优选地，碱金属有机硅酸盐为硅酸钠、甲基硅酸钠、甲基硅醇钠、硅酸锂中的一种或两种以上。

优选地，所述表面活性剂为AES、OP-10、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠中的一种或两种以上。

优选地，所述酒石酸、二乙醇单异丙醇胺和乙二醇均为工业级。

优选地，所述改性碳纳米管渗透增强剂的制备方法为：搅拌状态下，将碳纳米管分散于去离子水中，得碳纳米管分散液；升温至60-70℃，滴加聚乙烯吡咯烷酮溶液，搅拌反应2～3h；滴加松香酸钠和硅烷偶联剂，搅拌反应1～1.5h，超声分散15～30min，于90～100℃进行干燥，即成。

优选地，所述碳纳米管为直径10-20nm，长度5-15μm的多壁碳纳米管。

优选地，所述碳纳米管分散液的浓度为10.0g/L～20.0g/L。

优选地，所述聚乙烯吡咯烷酮溶液的浓度为60.0g/L～100.0g/L，所述聚乙烯吡咯烷酮溶液与碳纳米管的质量比为1∶1.6～2.2，更优选1∶1.8～2.1。

优选地，所述松香酸钠与碳纳米管的质量比为1∶4.2～5.2，更优选1∶4.6～5.1。

优选地，所述硅烷偶联剂与碳纳米管的质量比为1∶4.2～5.2，更优选1∶4.6～5.1。

本实施例混凝土用渗透结晶型改性防水剂通过将所用原料混合均匀的方法制成。

本发明与现有技术相比,具有以下优点：

(1)本发明采用碳纳米管接枝聚乙烯吡咯烷酮，聚乙烯吡咯烷酮具有优异的分散性、乳化性、增溶性、渗透性，碳纳米管则具有良好的柔韧性，同时有高模量和高强度的特性，两者复合协同不仅可以提高混凝土的强度，还能提高整体的抗渗抗震性能。

(2)本发明的防水剂具有很强的渗透性，能与混凝土中的游离碱发生化学反应生成一种不可逆复合硅石共晶，这种共晶具有生长性，再次接触到水及混凝土中的钙质离子，会沿着混凝土毛细孔一直生长，从而封堵了混凝土所有的孔隙，这种结构既增强了混凝土的密实度，又增强了混凝土基材的强度和硬度，达到了真正意义上的与混凝土同寿命防水效果。

(3)该防水剂具有绿色环保、改善混凝土和易性、耐腐蚀。耐低温等优点，可广泛应用于各类结构工程的建设和混凝土浇筑，生产工艺简单，成本低廉，易于大规模生产。

具体实施方式

以下结合实施例和对比例对本发明作进一步说明。

本发明实施例和对比例所使用的原料，均通过常规商业途径获得。

以下所用酒石酸、二乙醇单异丙醇胺和乙二醇均为工业级；所用碳纳米管，为直径10～20nm，长度5～15μm的多壁碳纳米管。

实施例1

本实施例混凝土用渗透结晶型改性防水剂的原料质量百分数为：

其中，所用改性碳纳米管渗透增强剂的制备方法为：搅拌状态下，将15g碳纳米管分散于去1L离子水中，得浓度为15.0g/L碳纳米管分散液；升温至60℃，滴加100mL浓度为75.0g/L的聚乙烯吡咯烷酮溶液，搅拌反应3h；滴加3..0g松香酸钠和3.0g硅烷偶联剂，搅拌反应1.2h，超声分散30min，于95℃进行干燥，即成。

本实施例混凝土用渗透结晶型改性防水剂通过将所用原料混合均匀的方法制成。

实施例2

本实施例混凝土用渗透结晶型改性防水剂的原料质量百分数为：

其中，所用改性碳纳米管渗透增强剂的制备方法为：搅拌状态下，将12g碳纳米管分散于1L去离子水中，得浓度为12.0g/L的碳纳米管分散液；升温至65℃，滴加100mL浓度为60.0g/L的聚乙烯吡咯烷酮溶液，搅拌反应2h；滴加2.4g松香酸钠和2.4g硅烷偶联剂，搅拌反应1.5h，超声分散20min，于98℃进行干燥，即成。

本实施例混凝土用渗透结晶型改性防水剂通过将所用原料混合均匀的方法制成。

实施例3

本实施例混凝土用渗透结晶型改性防水剂的原料质量百分数为：

其中，所用改性碳纳米管渗透增强剂的制备方法为：搅拌状态下，将18g碳纳米管分散于1L去离子水中，得浓度为18.0g/L的碳纳米管分散液；升温至64℃，滴加100mL浓度为90.0g/L的聚乙烯吡咯烷酮溶液，搅拌反应2.5h；滴加3.6g松香酸钠和3.6g硅烷偶联剂，搅拌反应1.5h，超声分散25min，于100℃进行干燥，即成。

本实施例混凝土用渗透结晶型改性防水剂通过将所用原料混合均匀的方法制成。

实施例4

本实施例混凝土用渗透结晶型改性防水剂的原料质量百分数为：

其中，所用改性碳纳米管渗透增强剂的制备方法为：搅拌状态下，将16g碳纳米管分散于1L去离子水中，得浓度为16.0g/L的碳纳米管分散液；升温至68℃，滴加100mL浓度为80.0g/L的聚乙烯吡咯烷酮溶液，搅拌反应2h；滴加3.2g松香酸钠和3.2g硅烷偶联剂，搅拌反应1h，超声分散15min，于90℃进行干燥，即成。

本实施例混凝土用渗透结晶型改性防水剂通过将所用原料混合均匀的方法制成。

实施例5

本实施例混凝土用渗透结晶型改性防水剂的原料质量百分数为：

其中，所用改性碳纳米管渗透增强剂的制备方法为：搅拌状态下，将20g碳纳米管分散于1L去离子水中，得浓度为20.0g/L的碳纳米管分散液；升温至70℃，滴加100mL浓度为100.0g/L的聚乙烯吡咯烷酮溶液，搅拌反应2.5h；滴加4.0g松香酸钠和4.0g硅烷偶联剂，搅拌反应1h，超声分散25min，于92℃进行干燥，即成。

本实施例混凝土用渗透结晶型改性防水剂通过将所用原料混合均匀的方法制成。

对比例

本对比例防水剂的原料为：甲基硅醇钠60g，OP-10 9g，碳纳米管6.84g，聚乙烯吡咯烷酮3.42g，松香酸钠1.37g，硅烷偶联剂1.37g，酒石酸8g，二乙醇单异丙醇胺13g，乙二醇3.2g，水78g；本对比例防水剂通过将所用原料混合均匀的方法制成。

本对比例使用的原材料与实施例5完全一致；制备方法也基本相同，区别在于没有预先将碳纳米管、聚乙烯吡咯烷酮、松香酸钠和硅烷偶联剂制成改性碳纳米管渗透增强剂。

防水性能检测

将对比例和实施例1～5制备的防水剂按照2％的用量(占胶凝材料总重量比例)掺加到混凝土中，按照GB18445-2012《水泥基渗透结晶型防水材料》、JC474-2008《砂浆、混凝土防水剂》和GB8076-2008《混凝土外加剂规范》进行测试，测试结果如表1所示。

表1对比例和实施例1～5涂料的性能检测结果

由表1可知，掺有本发明水性渗透结晶型防水剂的5个实施例样品的受检混凝土，渗透高度比在25％以下，渗透深度有明显增长；抗透水压力比也有所提高，可达338％左右；7d和28d抗压强度比都大于105％，48小时吸水量均小于50％，各项指标均明显优于对比例，整体受检混凝土的性能较优。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节,而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化均囊括在本发明内。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见,本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合,形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。