CN101891432B - 一种渗透结晶型防水涂料 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种渗透结晶型防水涂料，由下述组分按重量百分比配制而成：硅酸盐水泥：30％～65％、石英砂：24％～36％、填料：5％～16％、钙离子化合物：1％～4％、结晶沉淀剂1.5％～4％、络合助剂1.5％～3％、成膜助剂1％～3％、络合剂0.4％～1.6％、聚羧酸类减水剂0.4％～2％、甲基纤维素0.2％～0.4％。本发明具有良好的渗透性，能在混凝土表面毛细孔和微裂纹中生长出不溶晶体，将毛细孔通道及微裂纹堵塞，从而提高混凝土的抗渗性能，达到防水、堵漏的目的。本发明可广泛应用于地下室、隧道、地铁、游泳池、屋顶广场、卫生间等抗渗、防水施工。

Description

一种渗透结晶型防水涂料

技术领域

本发明属于建筑材料技术领域，涉及一种组合物，特别涉及一种建筑防水用的渗透结晶型防水涂料。

背景技术

混凝土是一种非均质、多孔，且具有显微裂缝结构、表面粗糙的高渗透性材料。它可通过毛细管吸附水，该过程常常伴随着对有害物质的吸附。就水而言，水可以引起材料发生霜冻和解冻，如果长期受空气中水分的侵蚀，就会使基材遭受干湿交替的高应力，引起表面开裂，而裂缝的产生和发展将导致有害物质侵入；溶解于水中的物质，特别是氯离子，会破坏钢筋表面的钝化层，造成灾难性的腐蚀；水可以夹带污染物和灰尘，使构筑物污损；水也可以使盐分由材料的内部迁移到外部，从而使构筑物表面风化及产生盐霜。综合混凝土结构的各种劣化机理可知，几乎所有影响混凝土结构耐久性的化学和物理过程都涉及两个主要因素，即水和它在混凝土孔隙和裂缝中的迁移。因此，对混凝土结构采取表面防水防止外界环境中水侵入，对提高混凝土耐久性、保证混凝土外观洁净十分重要。

目前防水材料众多，按照作用防水主要分为两类，即成膜型(物理方式)涂料和渗透型(化学方式)涂料。成膜型是利用防护涂层自身成膜来阻挡腐蚀性介质进入混凝土，这种涂层方式的混凝土防护效果与形成膜的性质密切相关，膜的性质好坏直接影响混凝土耐久性优劣。渗透型涂料是指防水涂料渗入混凝土内部，与水泥石孔隙中的水泥水化产物发生复杂的物理化学反应生成新的物质，这种新的物质具有较强的憎水性，能够改变水泥石孔隙壁与水的润湿角，进而有效阻止以水为载体的腐蚀性介质侵入。

传统防水涂料如沥青、环氧树脂、聚氨酯、丙烯酸树脂及乙烯树脂等，通过在混凝土表面涂刷一定厚度，能覆盖混凝土表面，堵塞混凝土孔隙，从而达到阻止外界水分侵入的目的。但由于混凝土表面被覆盖、孔隙被堵塞，其本身不透气，当水分从内部排出时，会将表面的防水涂层冲破，致使涂层及其寿命缩短。此外，这些传统防水材料有着自身难以克服的缺点，如长期暴露于自然环境中会老化、褪色和剥离，以及耐碱性差、附着力小、自身耐久性差、容易吸灰等。近年来应用较广的一种新型渗透结晶型防水涂料，具有自我愈合能力强、渗透性好、粘结强度高、施工简便等优点，该类防水涂料为水泥基防水涂料，主要由水泥、石英砂以及活性化学物质组成，其中活性化学物质已有诸多种类，例如有机硅微粒、脂肪酸、高锰酸钾、碳酸钠等物质，但这些物质中大部分对砂浆或混凝土中的钢筋有一定的锈蚀作用，并且引入了大量金属钾、钠等将增强砂浆或混凝土的碱集料反应，导致自身固有强度的降低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种渗透结晶型防水涂料，同时具备表面增强、抗碳化、抗有害介质渗透功能，并且具有易施工、成本低等特点。

申请人经研究发现：混凝土结构劣化的主要原因是水的侵入，同时也包括溶解于水中的有害物质，从而引起混凝土表面开裂，导致混凝土内部损伤，尤其是氯离子或二氧化碳以水为载体侵入混凝土内部，可导致内部钢筋发生锈蚀和混凝土发生碳化。

基于上述研究，本发明以水泥基渗透结晶型防水涂料外涂思路为基础，以水泥作为主要成膜组分，并且选择合适的成膜助剂，增加水泥基渗透结晶型防水涂料的韧性，使混凝土表面增强，并有效封堵混凝土表面毛细孔隙及微裂纹，阻止外界水及其他有害介质的侵入；同时引入高渗透活性硅助剂及络合剂，通过载体渗透到混凝土内部，在毛细孔中发生物理化学反应，生成不溶于水的枝蔓状结晶体，密封混凝土内部毛细孔及微裂缝，从而有效封堵来自外界水的侵入，起到阻水、防水的作用。

本发明的具体技术方案如下：

一种渗透结晶型防水涂料，由下述组分按重量百分比配制而成：

硅酸盐水泥         30％～65％

石英砂             24％～36％

填料               5％～16％

钙离子化合物       1％～4％

结晶沉淀剂         1.5％～4％

络合助剂           1.5％～3％

成膜助剂           1％～3％

络合剂             0.4％～1.6％

聚羧酸类减水剂            0.4％～2％

甲基纤维素                0.2％～0.4％

本发明各组分的最优重量百分数为：

硅酸盐水泥           42％

石英砂               30％

填料                 16％

钙离子化合物         3％

结晶沉淀剂           2％

络合助剂             3％

成膜助剂             1％

络合剂               1.2％

聚羧酸类减水剂       1.6％

甲基纤维素           0.2％

上述石英砂优选精制石英砂，细度目数为100～200目；

上述填料优选粉煤灰或硅灰；

上述钙离子化合物优选二水石膏或氢氧化钙；

上述结晶沉淀剂优选纳米硅酸钠或甲基硅酸钠；

上述络合助剂优选硬脂酸或硬脂酸铝；

上述的成膜助剂优选聚醋酸乙烯酯或聚醋酸乙烯胶黏剂；

上述的络合剂优选丙烯酸丁酯或聚丙烯酸酯；

本发明所述的渗透结晶型防水涂料的使用方法为：首先清理混凝土基面，除去混凝土表面的油污或其他杂物，对混凝土表面洒水，使混凝土表面处于饱和面干状态，然后将渗透结晶型防水涂料涂刷到混凝土表面，一遍涂刷表面干燥后，进行第二遍涂刷。

本发明所含的结晶沉淀剂、络合剂、络合助剂等可渗透到混凝土内部孔隙，并与水泥水化产物反应生成不溶性晶体产物，堵塞混凝土毛细孔隙，起到密实防水的作用，而成膜助剂可进一步对混凝土基层表面起到憎水防水的作用。

本发明引入的高活性硅微粉、钙离子化合物以及铝盐等有利于提高表层砂浆或混凝土的密实性、耐久性及抗蚀性，且对防水涂料本身及基体砂浆或混凝土几乎没有任何副作用。

本发明从表面强化、抗渗和抗碳化三个方面提升混凝土耐久性能；使用涂刷工艺，用量小，不用表面干燥，施工操作简单；同时，由于本发明主要应用于早期混凝土表面强化或者混凝土后期裂缝修补，均在混凝土硬化后使用，故不会对混凝土中水泥水化及外加剂使用等产生负面影响。

本发明中作为一种用于混凝土结构的防水及防潮用外涂式防水涂料同，可广泛应用于地下室、隧道、地铁、游泳池、屋顶广场、卫生间等抗渗、防水施工，是一种高效的渗透结晶型防水涂料。

具体实施方式

以下结合实施例来进一步说明本发明。

本发明渗透结晶型防水涂料，由硅酸盐水泥、石英砂、填料、钙离子化合物、结晶沉淀剂、络合助剂、成膜助剂、络合剂、聚羧酸类减水剂、甲基纤维素组成，可根据性能要求选择合理的组分比例，得到所需的性能产品。在具体实施过程中，可优先考虑以下方案。

实施例1

本实施例各组分的重量百分数为：

硅酸盐水泥          45％

石英砂              40％

填料                5％

钙离子化合物        2％

结晶沉淀剂          2％

络合助剂            1.5％

成膜助剂            3％

络合剂              0.4％

聚羧酸类减水剂      0.8％

甲基纤维素          0.3％

其中填料为粉煤灰，钙离子化合物为二水石膏，结晶沉淀剂为纳米级硅酸钠，络合助剂为硬脂酸，成膜助剂为聚醋酸乙烯酯，络合剂为丙烯酸丁酯。

实施例2

本实施例各组分的重量百分数为：

硅酸盐水泥          42％

石英砂              30％

填料                16％

钙离子化合物        3％

结晶沉淀剂          2％

络合助剂            3％

成膜助剂            1％

络合剂              1.2％

聚羧酸类减水剂      1.6％

甲基纤维素          0.2％

其中填料为硅灰，钙离子化合物为氢氧化钙，结晶沉淀剂为纳米级硅酸钠，络合助剂为硬脂酸，成膜助剂为聚醋酸乙烯酯，络合剂为丙烯酸丁酯。

实施例3

本实施例各组分的重量百分数为为：

硅酸盐水泥           30％

石英砂               36％

填料                 16％

钙离子化合物         4％

结晶沉淀剂           4％

络合助剂             3％

成膜助剂             3％

络合剂               1.6％

聚羧酸类减水剂       2.0％

甲基纤维素           0.4％

其中填料为硅灰，钙离子化合物为氢氧化钙，结晶沉淀剂为纳米级硅酸钠，络合助剂为硬脂酸铝，成膜助剂为聚醋酸乙烯胶黏剂，络合剂为聚丙烯酸酯。

实施例4

本实施例各组分的重量百分数为：

硅酸盐水泥         65％

石英砂             24％

填料               5％

钙离子化合物       1％

结晶沉淀剂         1.5％

络合助剂           1.5％

成膜助剂           1％

络合剂             0.4％

聚羧酸类减水剂     0.4％

甲基纤维素         0.2％

其中填料为硅灰，钙离子化合物为氢氧化钙，结晶沉淀剂为甲基硅酸钠，络合助剂为硬脂酸铝，成膜助剂为聚醋酸乙烯胶黏剂，络合剂为聚丙烯酸酯。

实施例5

本实施例各组分的重量百分数为为：

硅酸盐水泥            42％

石英砂                32％

填料                  15％

钙离子化合物          2.5％

结晶沉淀剂            1.5％

络合助剂              2％

成膜助剂              3％

络合剂                0.8％

聚羧酸类减水剂        1.0％

甲基纤维素            0.2％

其中填料为硅灰，钙离子化合物为二水石膏，结晶沉淀剂为甲基硅酸钠，络合助剂为硬脂酸铝，成膜助剂为聚醋酸乙烯胶黏剂，络合剂为聚丙烯酸酯。

相关试验及结果

用实施例1-5的渗透结晶型防水涂料，进行混凝土强度、抗渗及碳化性能的对比试验，试验结果如下：

1、混凝土强度试验，结果见表1。

表1各实施例混凝土强度试验结果

实施例	7d抗压强度(MPa)	28抗压强度(MPa)
			基准	42.40	56.81
实施例1	42.98	57.53
			实施例2	44.67	58.85
实施例3	43.26	57.29
			实施例4	44.38	59.25
实施例5	43.13	57.61

表1数据表明：本发明可在不同龄期提高混凝土抗压强度，但提高趋势不明显。由于本发明的渗透结晶型防水涂料中含有高渗透组分，可以通过载体渗透到混凝土内部孔隙，并与水泥水化产物生成不溶性结晶体，堵塞毛细孔隙，使混凝土更加密实，进而提高混凝土强度，但由于渗透到混凝土内部发生反应的活性物质相对较少，所以提高强度趋势不明显。

2、混凝土抗渗试验，结果见表2。

表2各实施例混凝土抗渗性能实验结果

表数据2表明，采用本发明的渗透结晶型防水涂料，混凝土的抗渗性能得到提升，表现为电通量降低，RCM氯离子扩散系数减小；渗透压力增大，气体渗透系数减小。本发明的渗透结晶型防水涂料涂刷于混凝土表面，其内部高渗透性结晶沉淀剂及络合剂渗透至混凝土毛细孔隙中，与水泥水化产物发生反应，生成不溶性结晶体堵塞毛细孔，封堵了氯离子、水及气体进入混凝土内部的通道，从外部阻挡了氯离子等有害介质的侵入，保护了混凝土内部结构的完好，增强了混凝土的抗渗性能。

3、混凝土碳化试验，结果见表3

表3各实施例混凝土碳化深度实验结果

实施例	7d碳化深度(mm)	28d碳化深度(mm)
			基准	10.6	14.2
实施例1	9.6	12.6
			实施例2	8.4	12.4
实施例3	10.0	13.1
			实施例4	9.8	12.3
实施例5	8.1	12.7

表3数据表明：采用本发明可增强混凝土的抗碳化能力。本发明的渗透结晶型防水涂料涂刷于混凝土表面，其中的活性物质渗透至混凝土内部，与水泥水化产物发生反应生成不溶性结晶体堵塞毛细孔，进而提升了表层混凝土抗碳化的能力，此外成膜组分在混凝土表层形成一层致密的保护结构，阻碍了二氧化碳的侵入，增强了表层混凝土的抗碳化能力。

表1-3数据表明，采用本发明可使混凝土的强度发展可得到有效促进，混凝土的渗透性能及抗有害介质侵入性能均得到明显改善，同时混凝土的抗碳化性能均得到显著提高。

Claims (9)

1.一种渗透结晶型防水涂料，其特征在于由下述组分按重量百分比配制而成：

硅酸盐水泥        30％～65％

石英砂            24％～36％

填料              5％～16％

钙离子化合物      1％～4％

结晶沉淀剂        1.5％～4％

络合助剂          1.5％～3％

成膜助剂          1％～3％

络合剂            0.4％～1.6％

聚羧酸类减水剂    0.4％～2％

甲基纤维素        0.2％～0.4％。

2.根据权利要求1所述的渗透结晶型防水涂料，其特征在于各组分重量百分含量如下：

硅酸盐水泥           42％

石英砂               30％

填料                 16％

钙离子化合物         3％

结晶沉淀剂           2％

络合助剂             3％

成膜助剂             1％

络合剂               1.2％

聚羧酸类减水剂       1.6％

甲基纤维素           0.2％。

3.根据权利要求1或2所述的渗透结晶型防水涂料，其特征在于所述石英砂为精制石英砂，细度目数为100～200目。

4.根据权利要求1或2所述的渗透结晶型防水涂料，其特征在于所述填料为粉煤灰或硅灰。 

5.根据权利要求1或2所述的渗透结晶型防水涂料，其特征在于所述钙离子化合物为二水石膏或氢氧化钙。

6.根据权利要求1或2所述的渗透结晶型防水涂料，其特征在于所述结晶沉淀剂为纳米硅酸钠或甲基硅酸钠。

7.根据权利要求1或2所述的渗透结晶型防水涂料，其特征在于所述络合助剂为硬脂酸或硬脂酸铝。

8.根据权利要求1或2所述的渗透结晶型防水涂料，其特征在于所述成膜助剂为聚醋酸乙烯酯或聚醋酸乙烯胶黏剂。

9.根据权利要求1或2所述的渗透结晶型防水涂料，其特征在于所述络合剂为丙烯酸丁酯或聚丙烯酸酯。