一种用于屋顶潮湿环境的防水涂料及其制备方法
技术领域
本发明涉及防水涂料的技术领域，特别是涉及一种用于屋顶潮湿环境的防水涂料及其制备方法。
背景技术
耐久性作为混凝土的重要性能越来越受到关注，由于影响混凝土耐久性的因素主要为内在因素和外在因素，其中外在因素主要是通过改善混凝土表面特性，防水涂料作为一种改善混凝土表面特性的化学产品而广泛应用于建筑物混凝土表面。其中，水泥基渗透结晶型防水涂料，作为普通硅酸盐水泥、精细石英砂和多种特殊活性化学物质配而成的优异防水材料而备受重视。
渗透结晶防水涂料是一种分子结构为活性硅的活性物质，在干燥环境中不发生缩聚结晶现象，而在潮湿环境中发生缩聚结晶现象，由活性硅、水泥、活性无机混合物等混合而成，目前已在地铁、隧道、路桥、水库、涵洞、工业与民用建筑地下室底板及内外墙的防水工程、建筑屋面、外墙和各类地下建筑的堵漏工程，以及混凝土建筑设施的所有结构弊病维修等领域均有广泛的应用。
在实际应用时，渗透结晶防水涂料含有的活性化学物质，通过表层水对结构内部的渗透，被带入了结构表层内部孔缝中，与混凝土中游离子交互反应生成不溶于水的结晶物，结晶物在结构孔缝中吸水膨大，由疏至密，使混凝土结构表层向纵深逐渐形成一个至密的抗渗区域，大大提高了结构整体的抗渗能力。然而，渗透结晶防水涂料含有的活性化学物质具有很高的水化活性，在与混凝土中氢氧化钙接触时易发生化学反应而造成过早结晶，将还未渗透的混凝土孔隙堵塞，造成防水混凝土致密性降低，从而使得混凝土的防水性能下降。
中国发明专利申请号201910744881.0公开了一种水泥基渗透结晶型防水涂料、制备方法及其使用方法，包括以下重量份组分：42.5普通硅酸盐水泥45-50份、70-120目石英砂45-50份、可分散乳胶粉1.5-2份、渗透结晶母料2-2.5份、羟丙基甲基纤维素0.1-0.2份、有机硅消泡剂0.2-0.3份；渗透结晶母料包括以下重量百分比原料：氧化钡30-55％、氮化镁10-15％、十二水合硫酸铬5-10％、硫酸铜5-10％、硫酸镁15-20％、马来酸-丙烯酸共聚物钠盐10-15％。中国发明专利申请号201910160573.3公开了一种水泥基渗透结晶型防水涂料，由下列重量配比的原料制备制成：水泥45-65%、石英砂30-40%、纤维素0.1-0.3%、氟硅酸0.3-0.5%、络合剂0.02-0.05%、硅灰0.2-0.5%、滑石粉2-4%、催化剂0.05-0.08%、结晶助剂0.1-0.12%、硬脂酸钙0.01-0.02%、微膨胀剂0.05-0.08%、粘结剂0.1-0.5%、双快水泥5-8%、亲和剂0.09-0.28%、渗透剂1-2%。
对于长期在潮湿环境的屋顶防水，需要具有持久性的适应对应力产生裂缝的防水，为了防止渗透结晶防水涂料在实际应用中含有的结晶活性剂发生过早结晶反应，从而导致混凝土孔隙堵塞造成混凝土致密性下降，有必要提出一种新型防水涂料，进而提升混凝土的防水性能。
发明内容
针对目前渗透结晶防水涂料的结晶活性剂水化后活性高，用于混凝土表面防水时，在还未渗透混凝土毛细孔就使毛细孔发生堵塞，使得混凝土致密性降低，影响到混凝土防水性能的问题，本发明提出一种用于屋顶潮湿环境的防水涂料及其制备方法，从而有效提升了渗透结晶防水涂料在用于混凝土时的防水性能。
为解决上述问题，本发明采用以下技术方案：
一种用于屋顶潮湿环境的防水涂料，所述防水涂料是将结晶活性剂加入水中制成溶液，然后加入纳米二氧化硅气凝胶对结晶活性剂进行饱和吸附，接着过滤干燥制得二氧化硅气凝胶负载活性剂，再与硅酸盐水泥、硅灰、石英砂、减水剂、保水剂、可再分散乳胶粉研磨混合均匀而制得。
优选的，所述结晶活性剂为多价磷酸盐、多价二胺盐按照质量比例1:1-3混合得到的混合物。
进一步优选的，所述多价磷酸盐为六偏磷酸钠、磷酸二氢钾、焦磷酸钠、磷酸氢胺中的一种或两种以上的组合。
进一步优选的，所述多价二胺盐为乙二胺盐酸盐、乙二胺二邻苯基乙酸盐、乙二胺四乙酸二盐中的一种或两种以上的组合。
优选的，所述减水剂为粉末状聚羧酸高效减水剂。
优选的，，所述保水剂为羟丙基甲基纤维素。
优选的，所述可再分散乳胶粉为聚醋酸乙烯酯均聚胶粉。
本发明还提供了一种用于屋顶潮湿环境的防水涂料的制备方法，具体制备方法如下：
（1）将结晶活性剂加入到水中充分溶解形成溶液，然后加入纳米二氧化硅气凝胶对结晶活性剂进行吸附，吸附饱和后过滤干燥，得到二氧化硅气凝胶负载活性剂；
（2）将二氧化硅气凝胶负载活性剂加入到硅酸盐水泥、硅灰、石英砂、减水剂、保水剂、可再分散乳胶粉中，然后研磨混合均匀，即得到一种用于屋顶潮湿环境的防水涂料。
优选的，步骤（1）中所述二氧化硅气凝胶负载活性剂制备中，结晶活性剂、水、二氧化硅气凝胶的质量比例为3-8:10-20:5-10。
优选的，步骤（2）中所述结晶型防水涂料制备中，二氧化硅气凝胶负载活性剂、硅酸盐水泥、硅灰、石英砂、减水剂、保水剂、可再分散乳胶粉的质量比例为5-10:30-50:10-20:25-40:3-8:2-4:2-6。
公知的，渗透结晶防水涂料是一种分子结构为活性硅的活性物质，同时含有疏水基团和亲水基团，其亲水性大于疏水性，可溶于水，在干燥环境中不发生缩聚结晶现象，而在潮湿环境中发生缩聚结晶现象，形成不溶于水的结晶体。渗透机理为：渗透必须有渗透压力，这就是混凝土中的毛细管压力；固体—液体之间的表面张力差越大，形成湿润角越小，它向毛细管内部渗透能力就越大。结晶活性防水涂料的渗透深度与水的带入深度有关。通常活性材料是固体物质，它的防水作用主要源于其自身的聚合反应，由活性高的小分子或低分子聚合成惰性的大分子或高分子，堵塞基层的渗水通道而达到高效的防水作用，因为活性质结晶是在水溶液中进行，没有水的带动，这些小分子或低分子只能浮于基层表面起聚合反应，而不能深深的渗入基层结晶，所以为了使活性小分子产生较好的渗透性，可在施工前对基层进行充分的润湿处理，使小分子随着水带入基层深处的缺陷聚合结晶。由此可见，活性材料的渗入深度由水的带入深度决定，即基层含水越丰富其渗入就越深，活性质的渗透原理与水溶液的渗透原理相同。混凝土表面喷涂水泥基渗透结晶型防水涂料后，含有的活性化学物质可与混凝土中的氢氧化钙等发生化学反应，生成不溶性的晶体，从而堵塞、封闭混凝土中的孔隙，或是弥合混凝土中的微裂纹，最终提高混凝土的防水抗渗性能。但是由于活性化学物质水化后活性高，在与混凝土中氢氧化钙接触时易发生化学反应，造成过早结晶，将还未渗透的混凝土孔隙堵塞，造成防水混凝土致密性降低，从而使得混凝土的防水性能下降。本发明创造性地利用二氧化硅气凝胶负载结晶活性剂，对结晶活性剂起到缓释作用，解决结晶活性剂过早结晶堵塞混凝土孔隙的问题。
本发明选择多价磷酸盐和多价二胺盐的混合物作为结晶活性剂，具有优异的结晶活性。同时，本发明选择二氧化硅气凝胶作为载体，二氧化硅气凝胶是一种防热隔热性能非常优秀的轻质纳米多孔非晶固体材料，其孔隙率高，孔洞的尺寸为1-100 nm，比表面积大，吸附能力强，密度低，导热系数低，具有优异的稳定性，在热学、声学、光学、微电子、粒子探测方面有很广阔的应用潜力；利用二氧化硅气凝胶的高吸附性能充分吸附结晶活性剂后，得到的二氧化硅气凝胶负载活性剂，对结晶活性剂具有良好的缓释作用，制得的结晶型防水涂料在喷涂于混凝土表面后，有效阻止了结晶活性剂与混凝土中氢氧化钙的过早结晶反应，避免了结晶反应对混凝土中毛细孔表层的堵塞，提升了混凝土层的致密性。
进一步的，结晶型防水涂料喷涂于混凝土表面后，混凝土表层水化后的硅酸盐水泥使体系环境呈碱性，使得二氧化硅气凝胶负载活性剂的二氧化硅气凝胶逐渐被破坏，结晶活化剂缓慢释放出来，渗透到混凝土毛细孔中，发生结晶反应，生成不溶性结晶体，阻塞了混凝土中毛细孔，使得混凝土更加致密，从而赋予了混凝土更好的防水性能。
现有的结晶型防水涂料的结晶活性剂水化后活性高在还未渗透混凝土毛细孔就使毛细孔发生堵塞，使得混凝土致密性降低从而影响到混凝土防水性能的问题，限制了其应用。鉴于此，本发明提出一种用于屋顶潮湿环境的防水涂料及其制备方法，将结晶活性剂加入到水中溶解后形成溶液，然后加入纳米二氧化硅气凝胶对结晶活性剂进行吸附，吸附饱和后过滤干燥，得到二氧化硅气凝胶负载活性剂；将得到的二氧化硅气凝胶负载活性剂加入到硅酸盐水泥、硅灰、石英砂、减水剂、保水剂、可再分散乳胶粉中研磨混合均匀得到结晶型防水涂料。本发明提供的结晶型防水涂料，利用二氧化硅气凝胶负载活性剂对结晶活性剂起到了缓释作用，防止结晶活性剂的过早结晶，使得结晶活化剂缓慢释放出来，渗透混凝土毛细孔中，生成不溶性结晶体，阻塞了毛细孔使得混凝土更加致密，从而使得混凝土具有更好的防水性能。
本发明提出一种用于屋顶潮湿环境的防水涂料及其制备方法，与现有技术相比，其突出的特点和优异的效果在于：
1、本发明制备的结晶型防水涂料，利用二氧化硅气凝胶负载活性剂对结晶活性剂起到了缓释作用，防止结晶活性剂在施工过程中过早结晶，避免了对混凝土中的毛细孔表层造成堵塞，使得混凝土层的致密性提高。
2、本发明制备的结晶型防水涂料在用于混凝土防水时，水化后的硅酸盐水泥使体系环境呈碱性，二氧化硅气凝胶逐渐被破坏，结晶活化剂缓慢释放出来，渗透混凝土毛细孔中，生成不溶性结晶体，阻塞了毛细孔使得混凝土更加致密，从而使得混凝土具有更好的防水性能。
附图说明
图1：（a）为实施例1中混凝土未洒水时的图片，（b）为连续洒水3天后的图片，（c）为洒水7小时后的图片；
图2：（d）为对比例1中混凝土未洒水时的图片，（e）为连续洒水3天后的图片，（f）为洒水7小时后的图片。
具体实施方式
以下通过具体实施方式对本发明作进一步的详细说明，但不应将此理解为本发明的范围仅限于以下的实例。在不脱离本发明上述方法思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种替换或变更，均应包含在本发明的范围内。
实施例1
（1）将6kg结晶活性剂加入到15kg水中充分溶解形成溶液，然后加入8kg纳米二氧化硅气凝胶对结晶活性剂进行吸附，吸附饱和后过滤干燥，得到二氧化硅气凝胶负载活性剂；结晶活性剂为六偏磷酸钠和乙二胺盐酸盐按照质量比例1:2混合得到的混合物；
（2）将8kg二氧化硅气凝胶负载活性剂加入到40kg硅酸盐水泥、15kg硅灰、32kg石英砂、6kg粉末状聚羧酸高效减水剂、3kg羟丙基甲基纤维素、4kg聚醋酸乙烯酯均聚胶粉中，然后研磨混合均匀，即得到结晶型防水涂料。
实施例2
（1）将4kg结晶活性剂加入到18kg水中充分溶解形成溶液，然后加入6kg纳米二氧化硅气凝胶对结晶活性剂进行吸附，吸附饱和后过滤干燥，得到二氧化硅气凝胶负载活性剂；结晶活性剂为磷酸二氢钾和乙二胺二邻苯基乙酸盐按照质量比例1:1.5混合得到的混合物；
（2）将6kg二氧化硅气凝胶负载活性剂加入到45kg硅酸盐水泥、13kg硅灰、28kg石英砂、4kg粉末状聚羧酸高效减水剂、2.5kg羟丙基甲基纤维素、3kg聚醋酸乙烯酯均聚胶粉中，然后研磨混合均匀，即得到一种用于屋顶潮湿环境的防水涂料。
实施例3
（1）将7kg结晶活性剂加入到13kg水中充分溶解形成溶液，然后加入9kg纳米二氧化硅气凝胶对结晶活性剂进行吸附，吸附饱和后过滤干燥，得到二氧化硅气凝胶负载活性剂；结晶活性剂为焦磷酸钠和乙二胺四乙酸二盐按照质量比例1:2.5混合得到的混合物；
（2）将8kg二氧化硅气凝胶负载活性剂加入到35kg硅酸盐水泥、18kg硅灰、35kg石英砂、7kg粉末状聚羧酸高效减水剂、3.5kg羟丙基甲基纤维素、5kg聚醋酸乙烯酯均聚胶粉中，然后研磨混合均匀，即得到一种用于屋顶潮湿环境的防水涂料。
实施例4
（1）将3kg结晶活性剂加入到20kg水中充分溶解形成溶液，然后加入5kg纳米二氧化硅气凝胶对结晶活性剂进行吸附，吸附饱和后过滤干燥，得到二氧化硅气凝胶负载活性剂；结晶活性剂为磷酸氢胺和乙二胺盐酸盐按照质量比例1:1混合得到的混合物；
（2）将5kg二氧化硅气凝胶负载活性剂加入到50kg硅酸盐水泥、10kg硅灰、25kg石英砂、3kg粉末状聚羧酸高效减水剂、2kg羟丙基甲基纤维素、2kg聚醋酸乙烯酯均聚胶粉中，然后研磨混合均匀，即得到一种用于屋顶潮湿环境的防水涂料。
实施例5
（1）将8kg结晶活性剂加入到10kg水中充分溶解形成溶液，然后加入10kg纳米二氧化硅气凝胶对结晶活性剂进行吸附，吸附饱和后过滤干燥，得到二氧化硅气凝胶负载活性剂；结晶活性剂为磷酸二氢钾和乙二胺四乙酸二盐按照质量比例1: 3混合得到的混合物；
（2）将10kg二氧化硅气凝胶负载活性剂加入到30kg硅酸盐水泥、20kg硅灰、40kg石英砂、8kg粉末状聚羧酸高效减水剂、4kg羟丙基甲基纤维素、6kg聚醋酸乙烯酯均聚胶粉中，然后研磨混合均匀，即得到一种用于屋顶潮湿环境的防水涂料。
对比例1
对比例1与实施例1相比，添加的结晶活性剂未使用二氧化硅气凝胶负载，其他与实施例1完全一致。
测试方法：
防水性测试：将实施例1和对比例1制备得到的涂料分别与水以质量比2:5搅拌均匀，涂敷在厚度为20mm的混凝土上，形成厚度为1.5mm的涂层，自然干燥7天；然后每天往上面滴水湿润洒水，保持涂层上有水，观察水浸透混凝土的情况。
附图1（a）为实施例1中混凝土未洒水时的图片，（b）为连续洒水3天后的图片，（c）为洒水7小时后的图片；纸上均未出现水迹，说明涂层防水性能好.
图2：（d）为对比例1中混凝土未洒水时的图片，（e）为连续洒水3天后的图片，（f）为洒水7小时后的图片。纸张上出现了水迹.
由简易测试方法，说明实施例1通过二氧化硅气凝胶负载活性剂对结晶活性剂起到了缓释作用，防止结晶活性剂在施工过程中过早结晶，对混凝土中的毛细孔表层造成堵塞，使得混凝土层的致密性降低，对比例1未使用二氧化硅气凝胶负载活性剂，所以导致混凝土层的致密性降低，出现漏水现象。
