CN116477864B

CN116477864B - 一种抗裂防水密实剂、制备方法及使用方法

Info

Publication number: CN116477864B
Application number: CN202310295285.5A
Authority: CN
Inventors: 陈世文; 陈嘉禾
Original assignee: Wanzhou Weiye Beijing Technology Group Co ltd
Current assignee: Wanzhou Weiye Beijing Technology Group Co ltd
Priority date: 2023-03-23
Filing date: 2023-03-23
Publication date: 2024-02-23
Anticipated expiration: 2043-03-23
Also published as: CN116477864A

Abstract

本发明提供的一种抗裂防水密实剂、制备方法及使用方法，含有如下重量百分比的成分：十二烷基苯磺酸钠3‑8％；油酰基多肽复合物3‑10％；硅酸盐5‑15％；氢氧化钙20‑40％；水27‑69％。本发明的抗裂防水密实剂有效解决建筑的后期渗漏水现象，有效控制混凝土开裂，实现自密实混凝土的长效防水效果。

Description

一种抗裂防水密实剂、制备方法及使用方法

技术领域

本发明涉及建筑领域，具体地涉及一种抗裂防水密实剂、制备方法及使用方法。

背景技术

目前在我国，渗漏已成为除建筑结构之外影响建筑质量的第二大问题，一直以来都是困扰建筑行业和家庭的一个大难题。

渗漏主要是因为混凝土是一种内部存在毛细孔隙和连通通道的非均质材料，形成的主要原因一方面是水泥硬化过程会产生体积变化和放出水化热，初期会产生化学收缩和自收缩，3-7天产生温降收缩，14天后停止湿养护则发生干燥收缩，水泥混凝土进入使用期后，则会受到天气的热胀冷缩的影响，在骤冷下温度收缩相当大；另一方面是由于混凝土中的用水量大于水泥水化的理论用水量，水分会从混凝土内部渗出，导致混凝土内部出现孔隙和通道。

刚性防水自建国以来就一直存在，但早年因工艺瓶颈未彻底解决防水渗漏等问题而逐渐被柔性防水方式所取代。近年来，随着新技术、新材料的应用普及，刚性防水技术有了巨大的提升，加之柔性防水在地下防水工程中仍存在无法彻底解决渗漏水问题，刚性防水因成本低、工期短、效果好正逐渐被市场接受。

目前所应用的“刚柔结合”防水工艺是在结构外施以柔性防水层，以弥补结构混凝土防水缺陷。但在施工中，常常忽略刚性混凝土产生的“蜂窝狗洞”、“冷缝”等质量问题，而结构外的柔性防水层又易发生“窜水”等问题，因此出现了建筑的后期渗漏水现象。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种抗裂防水密实剂、制备方法及使用方法，有效解决建筑的后期渗漏水现象，有效控制混凝土开裂，实现自密实混凝土的长效防水效果。

本发明的第一方面，提供了一种抗裂防水密实剂，含有如下重量百分比的成分：十二烷基苯磺酸钠3-8％；油酰基多肽复合物3-10％；硅酸盐5-15％；氢氧化钙20-40％；水27-69％。

进一步的，防水密实剂含有如下重量百分比的成分：十二烷基苯磺酸钠3-6％；油酰基多肽复合物5.5-7.5％；硅酸盐8-11％；氢氧化钙28-36％；水40-50％。

进一步的，防水密实剂含有如下重量百分比的成分：十二烷基苯磺酸钠5-6％；油酰基多肽复合物6-7％；硅酸盐9-10％；氢氧化钙30-32％；水45-50％。

进一步的，十二烷基苯磺酸钠与油酰基多肽复合物的重量比＝1:(1-3)。

进一步的，十二烷基苯磺酸钠与油酰基多肽复合物的重量比＝1:(1-2.5)。

进一步的，油酰基多肽复合物为N-油酰基多肽、N-油酰基多缩氨基酸钠、N-烷酰基多肽中的一种或多种的组合。

进一步的，硅酸盐为硅酸钠、硅酸锂、硅酸铝、硅酸钙中的一种或多种的组合。

本发明的第二方面，提供了一种抗裂防水密实剂的制备方法，包括以下步骤：

将十二烷基苯磺酸钠加入水中，进行搅拌溶解，形成溶解液；

将油酰基多肽复合物加入溶解液中，进行搅拌均匀，形成初级溶剂；

将第一份氢氧化钙加入初级溶剂中，搅拌形成中间溶剂；

将第二份氢氧化钙加入，搅拌均匀后加入硅酸盐，搅拌形成防水密实剂。

进一步的，第一份氢氧化钙与第二份氢氧化钙的质量比为3:2。

本发明的第三方面，提供了一种抗裂防水密实剂的使用方法，根据混凝土中砂浆水泥总用量的0.16-0.24wt％添加使用防水密实剂。

本发明采用硅酸盐、十二烷基苯磺酸钠、油酰基多肽复合物在氢氧化钙的环境下相互作用，引入-COO^-、-COONa、-SO₃Na等结构高效螯合水泥中Ca²⁺、Al³⁺等离子，进而形成稳定的致密防水层，解决有机聚合物与无机水泥间相容性差、易分层断裂的问题；同时，赋予防水密实剂的憎水性质，整体改性水泥基防水混凝土具有抗渗性好、吸水率低、防水抗污的特点，并且进一步提高混凝土强度和机械性能。

应当理解，发明内容部分中所描述的内容并非旨在限定本发明的实施例的关键或重要特征，亦非用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的描述变得容易理解。

附图说明

结合附图并参考以下详细说明，本发明各实施例的上述和其他特征、优点及方面将变得更加明显。在附图中，相同或相似的附图标记表示相同或相似的元素，其中：

图1是本实施例的制备过程图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的全部其他实施例，都属于本发明保护的范围。

另外，本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

本发明的第一方面，提供了一种抗裂防水密实剂，防水密实剂含有如下重量百分比的成分：十二烷基苯磺酸钠3-8％；油酰基多肽复合物3-10％；硅酸盐5-15％；氢氧化钙20-40％；水27-69％。

在其他实施方式中，防水密实剂优选含有如下重量百分比的成分：十二烷基苯磺酸钠3-6％；油酰基多肽复合物5.5-7.5％；硅酸盐8-11％；氢氧化钙28-36％；水40-50％。

在其他实施方式中，防水密实剂优选含有如下重量百分比的成分：十二烷基苯磺酸钠5-6％；油酰基多肽复合物6-7％；硅酸盐9-10％；氢氧化钙30-32％；水45-50％。

在本实施方式中，十二烷基苯磺酸钠与油酰基多肽复合物的重量比＝1:(1-3)。

在其他实施方式中，优选十二烷基苯磺酸钠与油酰基多肽复合物的重量比＝1:(1-2.5)。

在其他实施方式中，优选油酰基多肽复合物包括选自N-油酰基多肽、N-油酰基多缩氨基酸钠、N-烷酰基多肽中的一种或多种的组合。具体的，油酰基多肽复合物的一般化学结构式如下：

在其他实施方式中，硅酸盐包括选自硅酸钠、硅酸锂、硅酸铝、硅酸钙中的一种或多种的组合。

通过上述成分组成的防水密实剂是一种稳定的悬浮溶液，是一种有机憎水剂，一种低碱高性能的绿色新型混凝土外加剂，适量掺入到混凝土中，拌水后生成憎水性的凝胶体和结晶体，填充混凝土内部的毛细孔，堵塞渗水通道；同时提高混凝土构造的密实度，增强混凝土的抗裂性能，有效防止或减少混凝土的开裂，提高混凝土的强度和防渗能力，增加混凝土的防水性能。

本发明的第二方面，如图1所示，提供了一种抗裂防水密实剂的制备方法，包括以下步骤：

S1：将十二烷基苯磺酸钠加入水中，进行搅拌溶解，形成溶解液；

S2：将油酰基多肽复合物加入溶解液中，进行搅拌均匀，形成初级溶剂；

S3：将第一份氢氧化钙加入初级溶剂中，搅拌形成中间溶剂；

S4：将第二份氢氧化钙加入，搅拌均匀后加入硅酸盐，搅拌形成防水密实剂。

在本实施方式中，第一份氢氧化钙与第二份氢氧化钙的质量比为3:2。采用分批加入氢氧化钠是为了控制溶液的碱性，防止碱性过大，破坏油酰基多肽复合物的后期活性，也防止反应过度，减弱防水密实剂的整体防水效果。

具体的，采用分批加入氢氧化钙，有助于防水密实剂内部的稳定，通过水将粉末十二烷基苯磺酸钠溶解，将粘稠的油酰基多肽复合物稀释，与十二烷基苯磺酸钠形成稳定的初级溶剂，此时将多一半的氢氧化钙加入，使其溶剂处于强碱环境，油酰基多肽复合物与十二烷基苯磺酸钠络合形成络合物，加入另一部分的氢氧化钙，继续保持强碱环境，此时加入硅酸盐，与氢氧根反应生成一定数量的硅酸钙颗粒，因在络合物的环境中，硅酸钙分布均匀，形成稳定的防水密实剂。其中，硅酸盐与氢氧根反应，起到了中和碱的作用，是整个体系成弱碱性，在应用到混凝土后，与混凝土的碱性环境相容性更好，不会立即进行化学反应，等防水密实剂进入到混凝土内部后，再与水泥产物等混凝土内部反应产物进行化学反应，真正做到内部的防渗、增密的作用。

其中，络合物的化学结构式为：

本发明的第三方面，提供了一种抗裂防水密实剂的使用方法，根据混凝土中砂浆水泥总用量的0.16-0.24wt％添加使用。因防水密实剂是一种悬浮液，放置一定时间会有一定的沉淀，在使用的时候，需摇匀后加入混凝土中。

在防水密实剂的使用中，防水密实剂的添加量是根据混凝土中的砂浆水泥的总量来定的，混凝土中的砂浆水泥是指混凝土中的胶凝材料，胶凝材料通过自身的物理化学作用，由可塑性浆体变为坚硬石状体的过程中，能将散粒或块状材料粘结成为整体的材料，一般都有水泥、水、矿渣粉、粉煤灰、硅灰等有活性参与水泥水化的材料。

本发明是采用简单的成分配制抗裂防水密实剂来解决混凝土施工的防水问题，其具体原理为：

在进行混凝土施工时，混凝土内部的水化反应过程会产生“蜂窝狗洞”、“冷缝”等孔隙，硅酸盐随水到达孔隙，与水泥的水化产物反应生成含有硅酸基的凝胶体，凝胶体作为骨料成分在生长过程中，会将混凝土中的孔隙填充和堵塞，从而切断毛细管道的连通，降低混凝土内部的孔隙率，提高密实度和抗渗性，而且只要硅酸盐没有消耗殆尽，凝胶体就会不断生成，不断堵塞孔隙，硅酸盐不仅能大大增加本发明的抗渗性，而且随着时间的增长，在有水存在的情况下，抗渗效果会越来越好、增加本发明的渗透深度；同时凝胶体的存在，降低了混凝土在干燥过程中产生的体积收缩、开裂的情况。

然而，使用硅酸盐增强混凝土强度时，内部会产生氢氧根离子，其在水中会随着水向基体表面渗透并向空气中扩散，待基体表面的水分蒸发后形成微小碱粒，呈白色，表现为返碱，导致水泥基材料的碱-集料反应破坏。针对此种现象，本发明采用油酰基多肽复合物与十二烷基苯磺酸钠配合解决返碱现象，具体的，油酰基多肽复合物在碱性条件下，与十二烷基苯磺酸钠络合形成复合物，在内部中和碱，长效维持混凝土内部环境，防止返碱的发生；油酰基多肽复合物作为辅助表面活性剂，有助于表面活性剂分子延展，显著降低表面活性剂分子间的相互作用，提高了表面活性剂的作用效果；油酰基多肽复合物作为辅助表面活性剂还就有具备起泡性、分散悬浮性、吸附性等特性，用来提高防水密实剂的均匀性，防止其沉淀，有利于其性能的稳定，方便直接使用。优选地，油酰基多肽复合物在20-30℃温度下加入，效果最佳。这是由于：温度过高，油酰基多肽复合物反应的气泡产生过快过多，影响骨料材料在孔隙中填充的密实性，温度过低，气泡产生太慢或太少，阻断毛细管作用的效果不佳。

十二烷基苯磺酸钠一方面与油酰基多肽复合物络合形成复合物过程中，会产生大量的微小泡沫，切断了混凝土硬化过程中产生的毛细管通路，降低毛细管作用，提高抗渗性；一方面作为表面活性剂，能够破坏混凝土体系中产生的静电引力，提高骨料成分的分散性，使其更加均匀的分布到混凝土的内部，增加混凝土内部的致密性；同时，十二烷基苯磺酸钠在水中渗透能力很强，在水泥浆体中可与Ca²⁺络合形成络合物，当络合物被SiO₃ ^2-等取代，产生结晶物或者沉淀物堵塞孔隙，从而增加本发明的抗渗性；且十二烷基苯磺酸钠并不会被消耗，从而大大增加了本发明的长效防水性能。

具体的使用性能测试：

根据标准《水工混凝土试验规程DL/T5150-2001》和标准《砂浆、混凝土防水剂JC474-1999》进行性能测试。

采用上述的防水密实剂配方及制备方法，制备防水密实剂，具体成分组成见表1。并将防水密实剂加入到原配比混凝土中，其中，原配比混凝土的组成及性能数据见表2。

表1防水密实剂的组成

组分W％	十二烷基苯磺酸钠	油酰基多肽复合物	硅酸盐	氢氧化钙	水
						代码	A	B	C	D	E

表2原配比混凝土的试验数据及性能试验数据

在原配比混凝土中，根据砂石水泥用量的0.2w％添加使用防水密实剂制备具有防水防渗效果的混凝土，测量其塌落度，将未添加和添加防水密实剂的混凝土分别进行标准养护3天后，转为干养，测量第28天的强度、抗折强度和抗压强度，测量第60天的收缩率、透水压力比和吸水量比(48h)，具体的性能试验数据见表3和表4。

表3各实施例的防水密实剂的组成试验数据及防水数据

表4各对比例的防水密实剂的组成试验数据及防水数据

通过表3中，各种配比的防水密实剂及混凝土防水性能的测试可以清楚得到：

添加防水密实剂和没有添加防水密实剂的混凝土，在性能上差距很大，采用本发明的防水密实剂，可提高混凝体的防水性能和机械性能，通过整体性能考虑，从中选取最优配比为实施例6和实施例9，从这两组数据可以看出在添加有防水密实剂的混凝土的综合性能最好。

通过表4中对比例1和2可以看出，即使各组分在取值范围内，但是十二烷基苯磺酸钠与油酰基多肽复合物的使用量超出规定的1：(1-3)的范围，其性能有了明显的下降，可见在反应过程中，如果过量的十二烷基苯磺酸钠或是油酰基多肽复合物存在的话，并不会起到防水效果，其作为活性剂的成分，会破坏混凝土内部结构，使其达不到防水效果。

通过对比例3-8可看出，各组成在取值范围之外，其综合的防水性能也达不到要求，与本发明要保护的配方取值范围的防水密实剂有很大的差距。

具体的掺加本发明的防水密实剂的混凝土，塌落度显著增大，且根据掺加量增大塌落度逐渐增大。说明掺加防水密实剂的混凝土流动性不断提高，该防水密实剂有利于解决因混凝土流动性不佳导致的“烂根”、“蜂窝狗洞”质量缺陷；

掺加防水密实剂的混凝土，可有效控制砂浆混凝土收缩，总收缩量较小，抗开裂效果明显；

掺加防水密实剂的混凝土强度与未掺加防水密实剂的混凝土强度增加了15％以上，该产品对混凝土强度有较显著提高；

掺加防水密实剂的混凝土的砂浆透水压力比高，吸水量小，可更好的达到防水防渗的效果。

为了确定防水密实剂最佳的添加量，本发明设计了性能测试实验，选取上述的最佳实施例6的防水密实剂的配方组成，分别选取0.1％、0.16％、0.2％、0.24％、0.3％的质量百分比添加到同质同量的原配比混凝土中，具体测试数据见表5。

表5未掺加和掺加不同质量比的防水密实剂的混凝土的性能数据

可看出，掺加防水密实剂的混凝土，塌落度显著增大，且根据掺加量增大塌落度逐渐增大。说明掺加防水密实剂的混凝土流动性不断提高，该材料有利于解决因混凝土流动性不佳导致的“烂根”、“蜂窝狗洞”质量缺陷；根据掺加量增大收缩率逐渐减少，强度增加，透水压力比提高，吸水量减少，可见防水密实剂的添加量直接影响其综合性能，可见添加量越大，性能越好，考虑到经济效益及国家对外加剂的添加量的要求，采用0.2％的添加量最为合适。

本发明的防水密实剂的使用范围：

(1)电厂、蓄水池、流水廊道、隧涵、大坝、地铁、地下水下构筑物等对防裂抗渗要求较高甚至具有一定静水压力的工程，使其实现结构自防水；

(2)地下涵洞、铁路公路隧道及建筑物的地下结构等基础工程、屋面工程、防水维修工程、混凝土后浇带；

(3)道路、桥梁、机场道坪、停车场和要求留伸缩缝的大体积砼工程，可以减少或者取消伸缩缝连续施工。

以上对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

在本发明说明书的描述中，术语“连接”、“安装”、“固定”等均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本发明说明书的描述中，术语“在上述实施例”、“在些实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上仅为本发明的优选实施，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种抗裂防水密实剂，其特征在于，含有如下重量百分比的成分：

十二烷基苯磺酸钠3-8%；油酰基多肽复合物3-10%；硅酸盐5-15%；氢氧化钙 20-40%；水27-69%，其中，

十二烷基苯磺酸钠与油酰基多肽复合物的重量比=1:(1-3)。

2.根据权利要求1所述的防水密实剂，其特征在于，

所述防水密实剂含有如下重量百分比的成分：十二烷基苯磺酸钠3-6%；油酰基多肽复合物5.5-7.5%；硅酸盐8-11%；氢氧化钙 28-36%；水 40-50%。

3.根据权利要求1所述的防水密实剂，其特征在于，

所述防水密实剂含有如下重量百分比的成分：十二烷基苯磺酸钠5-6%；油酰基多肽复合物6-7%；硅酸盐9-10%；氢氧化钙 30-32%；水 45-50%。

4.根据权利要求2所述的防水密实剂，其特征在于，

十二烷基苯磺酸钠与油酰基多肽复合物的重量比=1:(1-2.5)。

5.根据权利要求1所述的防水密实剂，其特征在于，

所述油酰基多肽复合物为N-油酰基多肽、N-油酰基多缩氨基酸钠、N-烷酰基多肽中的一种或多种的组合。

6.根据权利要求1所述的防水密实剂，其特征在于，

硅酸盐为硅酸钠、硅酸锂、硅酸铝、硅酸钙中的一种或多种的组合。

7.一种抗裂防水密实剂的制备方法，用于制备如权利要求1~6任一项所述的抗裂防水密实剂，其特征在于，包括以下步骤：

将油酰基多肽复合物加入所述溶解液中，进行搅拌均匀，形成初级溶剂；

将第一份氢氧化钙加入所述初级溶剂中，搅拌形成中间溶剂；

将第二份氢氧化钙加入，搅拌均匀后加入硅酸盐，搅拌形成所述防水密实剂。

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述第一份氢氧化钙与所述第二份氢氧化钙的质量比为3:2。

9.一种抗裂防水密实剂的使用方法，基于如权利要求1~6任一项所述的抗裂防水密实剂，其特征在于，根据混凝土中砂浆水泥总用量的0.16-0.24wt%添加使用所述防水密实剂，其中，混凝土中的砂浆水泥是指混凝土中的胶凝材料。