CN104829190B - 一种建筑石膏用有机-无机高效复合防水剂及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种建筑石膏用有机—无机高效复合防水剂，包括以下重量份数的组分A和组分B，所述组分A为聚甲基三乙氧基硅烷3.2～4.8份，所述B组分为通用硅酸盐水泥9.4～21.6份和矿粉75.1～87.3份。本发明将有机硅防水剂和无机耐水材料复合，用于改善建筑石膏制品的性能，能大大提高石膏制品的软化系数、降低其吸水率，使软化系数达到0.9以上，而吸水率降低至10％以下，防水效果、耐水性和产品强度显著优于普通建筑石膏制品。另外，该发明对建筑石膏制品不仅能达到很好的防水效果，而且还能保持建筑石膏制品良好的透气效果。
Description
技术领域
本发明属于建筑材料防水剂制备技术领域，具体涉及一种建筑石膏用有机—无机高效复合防水剂及其应用。
背景技术
石膏建筑材料广泛利用化工企业或电厂工业废弃物石膏，既节约了天然石膏资源、减少了工业废物的二次污染，又有利于地方经济的可持续发展。同时，石膏建材具有优良的防火性能、良好的保温隔声特性、质量轻及“会呼吸的墙”等优良特性。因此，研究开发适合防水性能高的石膏砌块，无论是从资源开发、节约能源方面，还是从发展新型建材等方面，都具有重要的经济效益和社会效益。
石膏制品虽然具有诸多优点，但在使用过程中也存着强度低，防水、防潮性能差的问题。如普通石膏制品的吸水率一般在50％以上，软化系数仅为0.2～0.3，石膏制品吸湿受潮后易发生变形，造成建筑墙体松软、烂根，影响其使用性能。安徽的部分地区，常年平均相对湿度在60％以上，在这些地区使用石膏制品，常发生吸湿受潮出现弯曲变形等情况，即使在气候干燥地区，也常会出现这种现象。石膏制品的建筑物材料常因耐久性不足而达不到设计使用的寿命。这些建筑材料在使用过程中会受到多种因素的影响而遭受物理破坏和化学侵蚀，在石膏结构所遭受破坏和侵蚀中，水起着非常重要的作用。如果石膏建筑基材暴露在水中，就会发生一系列的腐蚀反应，而致使 其使用寿命降低。因此，石膏建筑材料的防水性能的研究已成为业内的一项重要任务。
石膏建材虽然具有诸多优点但其耐水性较差的问题严重制约了其发展。究其原因主要是：一，为了保证料浆具有一定的流动性，在石膏料浆的搅拌过程中需掺入了远高于理论上半水石膏转变为二水石膏所需要的水量，当石膏浆体硬化后，多余的水分从石膏硬化体中逸出，从而产生了大量的空隙和毛细孔，这些孔隙相互贯通，只要石膏硬化体表面接触到水分，水分就会很快渗透到其内部，并且可在石膏硬化体中反复进行迁移，导致石膏硬化体吸水率较大；二，石膏的水化产物中二水硫酸钙(CaSO4·2H2O)的溶解度较大，且晶体接触点的热稳定性不高，很容易在水的作用下发生溶蚀，破坏晶体结构，使石膏硬化体的强度及硬度下降，从而导致软化系数降低。
因此，研究开发适合防水性能高的石膏制品，无论是从资源开发、节约能源方面，还是从发展新型建材等方面，都具有重要的经济效益和社会效益，而建筑石膏用防水剂的开发为此项任务的重中之重。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种建筑石膏用有机-无机高效复合防水剂，以克服现有建筑石膏制品强度低、防水性能差、耐水性差、使用寿命短的缺陷。
为实现上述技术问题，本发明提供一种建筑石膏用有机-无机高效复合防水剂，包括以下重量份数的组分A和组分B，所述组分A为聚甲基三乙氧基硅烷3.2～4.8份，所述B组分为通用硅酸盐水泥9.4～21.6份和矿粉75.1～ 87.3份。
优选的，所述建筑石膏用有机-无机高效复合防水剂，包括以下重量份数的组分A和组分B，所述组分A为聚甲基三乙氧基硅烷3.6～4.4份，所述B组分为通用硅酸盐水泥11.2～17.8份和矿粉76.5～84.5份。
优选的，所述聚甲基三乙氧基硅烷用乙基三乙氧基硅烷、丙基三乙氧基硅烷或含氢硅油中的任一种代替。
优选的，所述通用硅酸盐水泥用硅酸盐水泥熟料代替。
优选的，所述通用硅酸盐水泥的强度等级为42.5。
本发明还提供一种上述建筑石膏用有机-无机高效复合防水剂的应用，将其用于改性建筑石膏制品。
优选的，先将所述组分A和水按重量份数比为1：72混合搅匀，所述组分B与石膏按重量份数比为1：100混合均匀，然后将两者混合均匀。
优选的，所述组分A在使用之前加入乳化剂，其中，所述乳化剂为烷基酚聚氧乙烯醚(OP-10)或羟基羧酸钠(AEC-7Na)，其重量份数为所用水重量份数的0.06～0.2％。
本发明将有机物聚甲基三乙氧基硅烷与无机物水泥、矿粉复合，制成有机-无机高效复合防水剂，用于改性建筑石膏制品性能。其中，将普通石膏中掺入聚甲基三乙氧基硅烷时，聚甲基三乙氧基硅烷遇水发生水解，释放出乙醇分子，同时形成带有羟基的聚甲基硅醇，聚甲基硅醇之间形成硅树脂网络，并通过羟基附着在基材表面，疏水基团一致朝外，从而阻止液态水的进入，起到防水作用。而且，这种防水机制在保证石膏的耐水性能的同时，又不堵塞石膏硬化体中的毛细孔，降低其透气性。而水泥和矿粉的掺入，其水化进 程中生成了许多晶体尺寸小、长径比大的晶体穿插在大晶体之间，有利于提高石膏硬化体的强度，于此同时，也引入了许多微小颗粒，降低了石膏硬化体毛细孔中的贯通孔数量，阻止了液体水的向内迁移，且C-S-H凝胶体系的耐水难溶产物附着在晶体表面，为提高石膏硬化体的软化系数创造了条件。
与现有技术相比，本发明取得了以下有益效果：将有机硅防水剂和无机耐水材料复合，用于改善建筑石膏制品的性能。使用该防水剂时，能大大提高石膏制品的软化系数、降低其吸水率，使软化系数达到0.9以上，而吸水率降低至10％以下，防水效果、耐水性和产品强度显著优于普通建筑石膏制品，而且使建筑石膏制品的使用寿命大大延长。另外，该发明对建筑石膏制品不仅能达到很好的防水效果，而且还能保持建筑石膏制品良好的透气效果。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明的技术方案作进一步具体说明。
实施例1
一种建筑石膏用有机-无机高效复合防水剂，包括以下重量份数的组分A和组分B，所述组分A为聚甲基三乙氧基硅烷3.2份，所述B组分为硅酸盐42.5水泥9.4份和矿粉75.1份。将以上复合防水剂用于普通建筑石膏改性，过程如下：称取以上重量份数的各成分，先将组分A聚甲基三乙氧基硅烷和水按重量份数比为1：72混合搅匀，组分B与石膏按重量份数比为1：100混合均匀，然后将两者搅拌均匀，成型，养护7d，测其强度、吸水率及软化系数。测试结果如表1所示：
表1掺防水剂样品和空白样品各项性能对比
结果显示，由石膏制品制成的试块干折强度、干压强度的增加不是太大，但湿折强度提高了60％，湿压强度提高了150％，软化系数从0.55提高至0.92，吸水率从33.3％降低至9.7％，因此，本石膏用有机-无机高效复合防水剂的掺入显著改善了石膏制品的强度、耐水性能和防潮性。聚甲基三乙氧基硅烷也可以用乙基三乙氧基硅烷、丙基三乙氧基硅烷或含氢硅油中的任一种代替。
实施例2
一种建筑石膏用有机-无机高效复合防水剂，包括以下重量份数的组分A和组分B，所述组分A为聚甲基三乙氧基硅烷4.8份，所述B组分为普通硅酸盐42.5水泥21.6份和矿粉87.3份。将以上复合防水剂用于普通建筑石膏改性，过程如下：称取以上重量份数的各成分，先将组分A聚甲基三乙氧基硅烷和水按重量份数比为1：72混合搅匀，组分B与石膏按重量份数比为1：100混合均匀，然后将两者搅拌均匀，成型，养护7d，测其强度、吸水率及软化系数。测试结果如表2所示：
表2掺防水剂样品和空白样品各项性能对比
测试结果显示，试块干折强度、干压强度的增加不是太大，但湿折强度提高了73％，湿压强度提高了171％，软化系数从0.55提高至0.89，吸水率从33.3％降低至6.5％，因此，本石膏用有机-无机高效复合防水剂的掺入显著改善了石膏制品的强度、耐水性能和防潮性。
实施例3
一种建筑石膏用有机-无机高效复合防水剂，包括以下重量份数的组分A和组分B，所述组分A为聚甲基三乙氧基硅烷4份，所述B组分为硅酸盐水泥熟料15.5份和矿粉81.2份。将以上复合防水剂用于普通建筑石膏改性，过程如下：称取以上重量份数的各成分，组分A聚甲基三乙氧基硅烷在与水混合之前，先加入乳化剂烷基酚聚氧乙烯醚(OP-10)搅拌进行乳化，再加入水混合均匀，其中，组分A与水的重量份数比为1：72，乳化剂的重量份数为所用水重量份数的1.3％，组分B与石膏按重量份数比为1：100混合均匀，然后将两者搅拌均匀，成型，养护7d，测其强度、吸水率及软化系数。测试结果表明，试块干折强度、干压强度的增加不是太大，但湿折强度提高了75％，湿压强度提高了175％，软化系数从0.55提高至0.94，吸水率从33.3％降低至8.7％，因此，本石膏用有机-无机高效复合防水剂的掺入显著改善了石膏制品的强度、 耐水性能和防潮性。
实施例4
一种建筑石膏用有机-无机高效复合防水剂，包括以下重量份数的组分A和组分B，所述组分A为聚甲基三乙氧基硅烷3.6份，所述B组分为矿渣硅酸盐42.5水泥11.2份和矿粉76.5份。将以上复合防水剂用于普通建筑石膏改性，过程如下：称取以上重量份数的各成分，组分A聚甲基三乙氧基硅烷在与水混合之前，先加入乳化剂羟基羧酸钠(AEC-7Na)搅拌进行乳化，再加入水混合均匀，其中，组分A与水的重量份数比为1：72，乳化剂的重量份数为所用水重量份数的0.06％，组分B与石膏按重量份数比为1：100混合均匀，然后将两者搅拌均匀，成型，养护7d，测其强度、吸水率及软化系数。测试结果表明，试块干折强度、干压强度的增加不是太大，但湿折强度提高了70％，湿压强度提高了166％，软化系数从0.55提高至0.91，吸水率从33.3％降低至7.5％，因此，本石膏用有机-无机高效复合防水剂的掺入显著改善了石膏制品的强度、耐水性能和防潮性。
实施例5
一种建筑石膏用有机-无机高效复合防水剂，包括以下重量份数的组分A和组分B，所述组分A为聚甲基三乙氧基硅烷4.4份，所述B组分为火山灰质硅酸盐42.5水泥17.8份和矿粉84.5份。将以上复合防水剂用于普通建筑石膏改性，过程如下：称取以上重量份数的各成分，组分A聚甲基三乙氧基硅烷在与水混合之前，先加入乳化剂羟基羧酸钠(AEC-7Na)搅拌进行乳化，再加入水混合均匀，其中，组分A与水的重量份数比为1：72，乳化剂为重量份数为所用水重量份数的0.2％，组分B与石膏按重量份数比为1：100混合均匀， 然后将两者搅拌均匀，成型，养护7d，测其强度、吸水率及软化系数。测试结果表明，试块干折强度、干压强度的增加不是太大，但湿折强度提高了73％，湿压强度提高了175％，软化系数从0.55提高至0.92，吸水率从33.3％降低至6.8％，因此，本石膏用有机-无机高效复合防水剂的掺入显著改善了石膏制品的强度、耐水性能和防潮性。
实施例6
一种建筑石膏用有机-无机高效复合防水剂，包括以下重量份数的组分A和组分B，所述组分A为聚甲基三乙氧基硅烷4份，所述B组分为复合硅酸盐42.5水泥14.5份和矿粉80.5份。将以上复合防水剂用于普通建筑石膏改性，过程如下：称取以上重量份数的各成分，组分A聚甲基三乙氧基硅烷在与水混合之前，先加入乳化剂羟基羧酸钠(AEC-7Na)搅拌进行乳化，再加入水混合均匀，其中，组分A与水的重量份数比为1：72，乳化剂为重量份数为所用水重量份数的0.12％，组分B与石膏按重量份数比为1：100混合均匀，然后将两者搅拌均匀，成型，养护7d，测其强度、吸水率及软化系数。测试结果表明，试块干折强度、干压强度的增加不是太大，但湿折强度提高了73％，湿压强度提高了176％，软化系数从0.55提高至0.93，吸水率从33.3％降低至6.5％，因此，本石膏用有机-无机高效复合防水剂的掺入显著改善了石膏制品的强度、耐水性能和防潮性。
上述各实施例所配制防水剂改性的建筑石膏制品防水耐水性好，强度高，使用寿命长，制备过程简单、节能、环保、成本低。
最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术 人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (8)
1.一种建筑石膏用有机-无机高效复合防水剂，其特征在于：包括以下重量份数的组分A和组分B，所述组分A为聚甲基三乙氧基硅烷3.2～4.8份，所述B组分为通用硅酸盐水泥9.4～21.6份和矿粉75.1～87.3份。
2.根据权利要求1所述的建筑石膏用有机-无机高效复合防水剂，其特征在于：包括以下重量份数的组分A和组分B，所述组分A为聚甲基三乙氧基硅烷3.6～4.4份，所述B组分为通用硅酸盐水泥11.2～17.8份和矿粉76.5～84.5份。
3.根据权利要求1或2所述的建筑石膏用有机-无机高效复合防水剂，其特征在于：所述聚甲基三乙氧基硅烷用乙基三乙氧基硅烷、丙基三乙氧基硅烷或含氢硅油中的任一种代替。
4.根据权利要求1或2所述的建筑石膏用有机-无机高效复合防水剂，其特征在于：所述通用硅酸盐水泥用硅酸盐水泥熟料代替。
5.根据权利要求1或2所述的建筑石膏用有机-无机高效复合防水剂，其特征在于：所述通用硅酸盐水泥的强度等级为42.5。
6.一种上述权利要求1～5任一所述的建筑石膏用有机-无机高效复合防水剂的应用，其特征在于：用于改性建筑石膏制品。
7.根据权利要求6所述建筑石膏用有机-无机高效复合防水剂的应用，其特征在于：先将所述组分A和水按重量份数比为1：72混合搅匀，所述组分B与石膏按重量份数比为1：100混合均匀，然后将两者混合均匀。
8.根据权利要求7所述建筑石膏用有机-无机高效复合防水剂的应用，其特征在于：所述组分A在使用之前加入乳化剂，其中，所述乳化剂为烷基酚聚氧乙烯醚或羟基羧酸钠，其重量份数为所用水重量份数的0.06～0.2％。
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