一種噴灑式水性無(wú)機(jī)凝膠防水劑及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于建筑物防水材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種噴灑式水性無(wú)機(jī)凝膠防水劑 及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 水及水溶性二氧化碳、氯離子、二氧化硫和硫酸鹽等腐蝕性物質(zhì)進(jìn)入混凝土后，會(huì) 腐蝕混凝土內(nèi)部的鋼筋，造成混凝土內(nèi)部增強(qiáng)鋼筋性能的退化，影響建筑物的使用壽命。在 過(guò)去的幾十年內(nèi)，由上述原因引起的混凝土性能的退化已經(jīng)成為全世界所必須面臨的問(wèn) 題，大量的資源耗費(fèi)于滲漏建筑物的修復(fù)，修復(fù)所需費(fèi)用有時(shí)甚至超過(guò)初期的建設(shè)投資。在 我國(guó)，建筑物的滲漏情況尤其驚人和嚴(yán)峻，是長(zhǎng)期以來(lái)困擾我國(guó)建筑行業(yè)的一個(gè)難題，也是 科研人員亟需研宄解決的重要課題。
[0003] 目前，在常用的混凝土表面防水材料中，硅酸鈉水溶液基噴灑式無(wú)機(jī)凝膠防水材 料之所以能夠贏得人們的青睞。然而，同一類(lèi)型的硅酸鈉水溶液基防水材料的防水性能和 價(jià)格卻因?yàn)榕浞较喈惗Р钊f(wàn)別，活性物質(zhì)硅酸鈉水溶液的濃度、催化劑的使用與否以及 表面活性劑的選擇造成了防水劑的表面張力、粘度以及凝膠化時(shí)間的不同，所得防水劑的 滲透能力以及封閉混凝土毛細(xì)孔和微裂紋的能力也因此各不相同。總體上來(lái)說(shuō)，現(xiàn)有硅酸 鈉基噴灑式無(wú)機(jī)凝膠混凝土防水劑存在如下幾個(gè)方面的問(wèn)題：制備工藝復(fù)雜；價(jià)格昂貴； 因采用普通的陰離子、陽(yáng)離子和兩性表面活性劑無(wú)法將其表面張力降低到最優(yōu)值，從而無(wú) 法使其防水性能大大最佳。
[0004] 基于上述原因，亟需研制一種成分和制備工藝簡(jiǎn)單、價(jià)格適中、防水性能優(yōu)異且使 用方式簡(jiǎn)單的無(wú)機(jī)凝膠防水劑。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明基于建筑物永久防水的需求，旨在提供一種噴灑式水性無(wú)機(jī)凝膠防水劑及 其制備方法，簡(jiǎn)化制備工藝、降低成本，同時(shí)將表面張力降低到最低值，使其防水性能達(dá)到 最佳。
[0006] -種噴灑式水性無(wú)機(jī)凝膠防水劑，其特征是：由硅酸鈉水溶液、氫氧化鈉、催化劑、 表面活性劑和水配制而成，各組分的質(zhì)量百分含量如下： 硅酸鈉水溶液 80~95% ; 氫氧化鈉 1~14% ; 催化劑 0. 1~1% ; 表面活性劑 0. 01~0. 08% ; 水 1~6%。
[0007] 優(yōu)選地，所述娃酸鈉水溶液為市售的成品無(wú)色透明液體，其中的氧化鈉和二氧化 硅的質(zhì)量含量分別為8. 2%和26%，模數(shù)為3. 1~3. 5。這種硅酸鈉水溶液雜質(zhì)含量低，制備 成的防水劑無(wú)色透明。
[0008] 優(yōu)選地，所述氫氧化鈉為工業(yè)級(jí)氫氧化鈉。
[0009] 優(yōu)選地，所述催化劑為在硅酸鈉水溶液與混凝土中氫氧化鈣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中 發(fā)揮催化作用的HM1500防水劑專(zhuān)用催化劑，此是一種進(jìn)口專(zhuān)用絡(luò)合物催化劑，雖然其具體 成分目前仍處于保密狀態(tài)，但實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明可以很好地與硅酸鈉水溶液匹配，達(dá)到二次抗 滲的效果。
[0010] 優(yōu)選地，所用表面活性劑為具有超高活性、可顯著降低防水劑表面張力的氟碳表 面活性劑，可以是一種或一種以上氟碳表面活性劑的混合物，氟碳表面活性劑能以極低的 濃度顯著地降低溶劑的表面張力的一類(lèi)物質(zhì)稱(chēng)為表面活性劑，是特種表面活性劑中最重要 的品種，指碳?xì)浔砻婊钚詣┑奶細(xì)滏溨械臍湓尤炕虿糠直环尤〈?，即氟碳鏈代?了碳?xì)滏?，因此表面活性劑中的非極性基不僅有疏水性質(zhì)而且獨(dú)具疏油的性能。氟碳表面 活性劑的分類(lèi)依據(jù)其極性基團(tuán)結(jié)構(gòu)不同可分為離子型和非離子型二大類(lèi)。離子型又可分為 陰離子型、陽(yáng)離子型和兩性離子型氟碳表面。任意一種或一種以上表面活性劑的混合物都 可以用于本發(fā)明中，實(shí)現(xiàn)發(fā)明效果。
[0011] 優(yōu)選地，所述噴灑式水性無(wú)機(jī)凝膠防水劑的溶液粘度為1〇~12s (采用涂-4粘 度計(jì)測(cè)定表面張力)，表面張力小于26 mN/m，終凝時(shí)間為2. 5~3. 5h。
[0012] 本發(fā)明還提供上述噴灑式水性無(wú)機(jī)凝膠防水劑的制備方法，其特征在于，包括如 下步驟： 步驟一、按配方量取或稱(chēng)取硅酸鈉水溶液溶液、氫氧化鈉和水，加入到分散釜中； 步驟二、將反應(yīng)釜在1200轉(zhuǎn)/分鐘轉(zhuǎn)速下勻速攪拌10分鐘； 步驟三、想反應(yīng)釜中的混合料中加入配方量的催化劑和表面活性劑； 步驟四、繼續(xù)將反應(yīng)釜在在1200轉(zhuǎn)/分鐘轉(zhuǎn)速下攪拌分散30分鐘； 步驟五、放料分裝。
[0013] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的技術(shù)優(yōu)勢(shì)在于： 1、 本發(fā)明防水劑具有很高的活性物質(zhì)含量，適中的粘度以及很低的表面張力，能夠與 混凝土基體中的羥鈣石發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成無(wú)機(jī)水合硅酸鈣凝膠從而封堵毛細(xì)孔和微裂 紋，因此具有很強(qiáng)的滲透性以及封閉混凝土表面和內(nèi)部微孔和微裂紋的能力，噴灑到混凝 土表面后可顯著提高其抗壓強(qiáng)度及防水性能； 2、 催化劑的使用使得該防水劑具有自修復(fù)性能和二次抗?jié)B能力，HM1500防水劑專(zhuān)用 催化劑，此是一種進(jìn)口專(zhuān)用絡(luò)合物催化劑，該專(zhuān)用催化劑無(wú)色，可以與水互溶，其密度為 1. lg/cm3,雖然其具體成分目前仍處于保密狀態(tài)，但實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明可以很好地與硅酸鈉水 溶液匹配，極少量催化劑的使用不但催化整個(gè)凝膠化反應(yīng)過(guò)程，在反應(yīng)完畢后，仍存留在混 凝土中，在二次滲漏的情況下，可以與混凝土中的羥鈣石繼續(xù)反應(yīng)而實(shí)現(xiàn)自我修復(fù)，達(dá)到二 次抗?jié)B的效果； 3、 超高活性氟碳表面活性劑的選用，將防水劑的表面張力降低到26 mN/m，解決了現(xiàn)有 常用的陰離子、陽(yáng)離子以及兩性表面活性劑最多只能將水的表面張力降低到27 mN/m左右 的技術(shù)問(wèn)題，使得防水劑具有更好的滲透性。這是因?yàn)椋后w對(duì)多孔性混凝土材料的滲透取 決于毛細(xì)作用力，而毛細(xì)作用力則又受液體的表面張力、液體與混凝土表面的接觸角及毛 細(xì)孔隙的大小。表面張力越低，防水劑的滲透能力越強(qiáng)，其防水能力越高。
[0014] 此外，本發(fā)明防水劑的原材料及生成物均為無(wú)機(jī)物，避免了有機(jī)老化問(wèn)題，防水效 果幾乎是永久性的；不含揮發(fā)性有機(jī)成分或生成物，因此環(huán)境友好；制備方式極其簡(jiǎn)單，無(wú) 需加熱加壓，因而成本低廉?？蓮V泛應(yīng)用于混凝土和水泥砂漿等建材的防水。
【具體實(shí)施方式】
[0015] 為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及特點(diǎn)更加清晰明了，在本部分，結(jié)合具體實(shí)施方 式，對(duì)一種噴灑式水性無(wú)機(jī)凝膠防水劑及其制備方法進(jìn)行更詳細(xì)的闡述。需要特別說(shuō)明的 是，本部分所描述的具體實(shí)施例只是為了解釋本發(fā)明，而非為了限制本發(fā)明。所涉及實(shí)施例 中的材料，如無(wú)特別說(shuō)明，均為市場(chǎng)采購(gòu)的成品。
[0016] 實(shí)施例1 本實(shí)施例噴灑式無(wú)機(jī)凝膠防水材料，各組分的重量百分比如下：硅酸鈉水溶液93%、氫 氧化鈉1%、催化劑0. 2%、氟碳表面活性劑0. 03%、去離子水5. 77%。
[0017] 硅酸鈉水溶液 80~95%; 氫氧化鈉 1~14% ; 催化劑 0. 1~1% ; 表面活性劑 0. 01~0. 08% ; 去離子水 1~6%。
[0018] 實(shí)施例2 本實(shí)施例噴灑式無(wú)機(jī)凝膠防水材料，各組分的重量百分比如下：硅酸鈉水溶液80%、氫 氧化鈉14%、催化劑0. 1%、氟碳表面活性劑0. 01%、去離子水5. 89%。
[0019] 實(shí)施例3 本實(shí)施例噴灑式無(wú)機(jī)凝膠防水材料，各組分的重量百分比如下：硅酸鈉水溶液95%、氫 氧化鈉2. 97%、催化劑1%、氟碳表面活性劑0. 03%、去離子水1%。
[0020] 實(shí)施例4 本實(shí)施例噴灑式無(wú)機(jī)凝膠防水材料，各組分的重量百分比如下：硅酸鈉水溶液90%、氫 氧化鈉8%、催化劑0. 92%、氟碳表面活性劑0. 08%、去離子水1%。
[0021] 本發(fā)明四個(gè)實(shí)施例的噴灑式無(wú)機(jī)凝膠防水材料的制備方法如下：按各實(shí)施例配 方，稱(chēng)取硅酸鈉水溶液、氫氧化鈉和去離子水，加入到分散釜中，在1200轉(zhuǎn)/分鐘轉(zhuǎn)速下勻 速攪拌10分鐘后，加入配方量的催化劑和表面活性劑，繼續(xù)在此轉(zhuǎn)速下攪拌分散30分鐘后 放料分裝即可。
[0022] 按照中華人民共和國(guó)國(guó)標(biāo)GB/T 1723~1993所規(guī)定的方法，測(cè)定上述實(shí)施例防水 劑的粘度；按照中華人民共和國(guó)國(guó)標(biāo)GB/T 8077~2012所規(guī)定的方法，測(cè)定其pH值和表面 張力；按照中華人民共和國(guó)建筑材料行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JC/T 1018~2006測(cè)定防水劑的初凝和終凝 時(shí)間并制備抗?jié)B基準(zhǔn)混凝土試樣；按照中華人民共和國(guó)國(guó)標(biāo)GB/T 50082~2009所規(guī)定的 方法測(cè)其抗?jié)B高度。實(shí)施例1的測(cè)定結(jié)果如表1所示。
[0023] 表1.實(shí)施例1防水劑的性能測(cè)試結(jié)果
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種噴灑式水性無(wú)機(jī)凝膠防水劑，其特征在于：由硅酸鈉水溶液、氫氧化鈉、專(zhuān)用催 化劑、表面活性劑和水配制而成，各組分的質(zhì)量百分含量如下： 硅酸鈉水溶液 80~95% ; 氫氧化鈉 1~14% ; 催化劑 0. 1~1% ; 表面活性劑 0. 01~0. 08% ; 水 1~6%。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種噴灑式水性無(wú)機(jī)凝膠防水劑，其特征在于：所述硅酸鈉 水溶液中的氧化鈉和二氧化硅的質(zhì)量含量分別為8. 2%和26%，模數(shù)為3. 1~3. 5。
3. 根據(jù)權(quán)利1所述的一種噴灑式水性無(wú)機(jī)凝膠防水劑，其特征在于：所述氫氧化鈉為 工業(yè)級(jí)氫氧化鈉。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種噴灑式水性無(wú)機(jī)凝膠防水劑，其特征在于：所述催化劑 為在硅酸鈉水溶液與混凝土中氫氧化鈣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中發(fā)揮催化作用的HM1500防水 劑專(zhuān)用催化劑。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種噴灑式水性無(wú)機(jī)凝膠防水劑，其特征在于：所述表面活 性劑為具有超高活性、可顯著降低防水劑表面張力的氟碳表面活性劑。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種噴灑式水性無(wú)機(jī)凝膠防水劑，其特征在于：所述噴灑式 水性無(wú)機(jī)凝膠防水劑的溶液粘度為10~12s，表面張力小于26mN/m，終凝時(shí)間為2. 5~ 3. 5h〇
7. 根據(jù)權(quán)利要求1~6任意一項(xiàng)所述的一種噴灑式水性無(wú)機(jī)凝膠防水劑的制備方法， 其特征在于，包括如下步驟： 步驟一、按配方量取或稱(chēng)取硅酸鈉水溶液溶液、氫氧化鈉和水，加入到分散釜中； 步驟二、將反應(yīng)釜在1200轉(zhuǎn)/分鐘轉(zhuǎn)速下勻速攪拌10分鐘； 步驟三、想反應(yīng)釜中的混合料中加入配方量的催化劑和表面活性劑； 步驟四、繼續(xù)將反應(yīng)釜在在1200轉(zhuǎn)/分鐘轉(zhuǎn)速下攪拌分散30分鐘； 步驟五、放料分裝。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明屬于建筑材料領(lǐng)域，具體涉及一種噴灑式水性無(wú)機(jī)凝膠防水劑及其制備方法。其目的是提供一種具有優(yōu)良防水性能的混凝土防水劑，以可溶性硅酸鈉水溶液為反應(yīng)活性物質(zhì)，以水為稀釋劑，輔以氫氧化鈉、催化劑和超高活性的氟碳表面活性劑。本混凝土防水劑具有很高的活性物質(zhì)含量，適中的粘度以及很低的表面張力，因此具有很強(qiáng)的滲透性以及封閉混凝土表面和內(nèi)部微孔和微裂紋的能力，噴灑到混凝土表面后可顯著提高其抗壓強(qiáng)度及防水性能，同時(shí)，催化劑的使用使得該防水劑具有自修復(fù)性能和二次抗?jié)B能力。
【IPC分類(lèi)】C04B28-26, C04B41-50
【公開(kāi)號(hào)】CN104844143
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510219410
【發(fā)明人】蔣立紅, 張衛(wèi)東, 薛曉, 屈建, 秦杰, 宋建榮, 李艷穩(wěn), 張紅強(qiáng)
【申請(qǐng)人】中國(guó)建筑股份有限公司, 北京中建柏利工程技術(shù)發(fā)展有限公司
【公開(kāi)日】2015年8月19日
【申請(qǐng)日】2015年5月4日