一种水泥基渗透结晶型防水材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及防水材料领域，具体涉及一种水泥基渗透结晶型防水材料及其制备方法。
背景技术
防水材料是建筑物的围护结构要防止雨水、雪水和地下水的渗透；要防止空气中的湿气、蒸汽和其他有害气体与液体的侵蚀；分隔结构要防止给排水的渗翻。这些防渗透、渗漏和侵蚀的材料统称。
防水材料品种繁多，按其主要原料分为4类：
(1)沥青类防水材料，以天然沥青、石油沥青和煤沥青为主要原材料，制成的沥青油毡、纸胎沥青油毡、溶剂型和水乳型沥青类或沥青橡胶类涂料、油膏，具有良好的粘结性、塑性、抗水性、防腐性和耐久性；
(2)橡胶塑料类防水材料，以氯丁橡胶、丁基橡胶、三元乙丙橡胶、聚氯乙烯、聚异丁烯和聚氨酯等原材料，可制成弹性无胎防水卷材、防水薄膜、防水涂料、涂膜材料及油膏、胶泥、止水带等密封材料，具有抗拉强度高，弹性和延伸率大，粘结性、抗水性和耐气候性好等特点，可以冷用，使用年限较长；
(3)水泥类防水材料，对水泥有促凝密实作用的外加剂，如防水剂、加气剂和膨胀剂等，可增强水泥砂浆和混凝土的憎水性和抗渗性；以水泥和硅酸钠为基料配置的促凝灰浆，可用于地下工程的堵漏防水；
(4)金属类防水材料，薄钢板、镀锌钢板、压型钢板、涂层钢板等可直接作为屋面板，用以防水。薄钢板用于地下室或地下构筑物的金属防水层。薄铜板、薄铝板、不锈钢板可制成建筑物变形缝的止水带。金属防水层的连接处要焊接，并涂刷防锈保护漆。
水泥基渗透结晶型防水材料是属于水泥类防水材料中的一种，其主要成分硅酸盐水泥、精选石英砂、特种活性化学物质等，为灰色粉末状材料，防水机理在于以水为载体，通过水的引导，借助强有力的渗透性，在混凝土微孔及毛细管中进行传输、充盈，发生物化反应，形成不溶于水的枝蔓状结晶体。结晶体与混凝土结构结合成封闭的防水层整体，堵截来自任何方向的水流及其它液体侵蚀。达到永久性防水、耐化学腐蚀的目的，同时起到保护钢筋，增强混凝土结构强度的作用。
中国专利CN%20102167547%20A公开了一种水泥基渗透结晶型防水材料，其以重量百分比计包括如下组分：水泥30-50％、膨胀剂5-10％、石英砂8-20％、矿物添加剂5-12％、减水剂20-35％、缓凝剂0.2-1.0％、结晶沉淀剂1-15％、络合剂1-12％、钙离子补偿剂1-13％、晶体生长剂0.1-1.0％；该发明所提供的水泥基渗透结晶型防水材料具有双重防水、渗透结晶能力强、快速修补裂缝以及优越的耐化学腐蚀性能。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种水泥基渗透结晶型防水材料及其制备方法。
(二)技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：
一种水泥基渗透结晶型防水材料，以重量份数计包括以下原料组成：
水泥150-200份、丙烯酸乳液80-100份、羧基改性氨基树脂20-30份、丙基三甲氧基硅烷水解聚合物30-40份、石英砂40-60份、双飞粉20-30份、硅藻土20-30份、环丁烷羧酸5-10份、18-冠醚-6%203-6份、十八烷基二甲基磺丙基甜菜碱2-4份、磺基琥珀酸酯2-4份、六偏磷酸钠1-5份、1,2-丙二醇20-40份、消泡剂1-5份、分散剂1-5份、减水剂1-5份、水180-200份。
进一步地，以重量份数计包括以下原料组成：
水泥180份、丙烯酸乳液85份、羧基改性氨基树脂22份、丙基三甲氧基硅烷水解聚合物30份、石英砂50份、双飞粉30份、硅藻土28份、环丁烷羧酸7份、18-冠醚-6%204份、十八烷基二甲基磺丙基甜菜碱4份、磺基琥珀酸酯4份、六偏磷酸钠3份、1,2-丙二醇40份、消泡剂5份、分散剂2份、减水剂1份、水200份。
进一步地，以重量份数计包括以下原料组成：
水泥200份、丙烯酸乳液90份、羧基改性氨基树脂30份、丙基三甲氧基硅烷水解聚合物33份、石英砂60份、双飞粉25份、硅藻土30份、环丁烷羧酸6份、18-冠醚-6%205份、十八烷基二甲基磺丙基甜菜碱3份、磺基琥珀酸酯4份、六偏磷酸钠2份、1,2-丙二醇30份、消泡剂2份、分散剂4份、减水剂5份、水180份。
进一步地，所述丙基三甲氧基硅烷水解聚合物的制备方法如下：
将丙基三甲氧基硅烷和甲醇混合，搅拌下升温至40-50℃，再将1M盐酸滴加进入，滴毕后升温回流反应3-5h后，蒸馏收集甲醇，再升温至120-130℃反应3-5h，用氢氧化钠溶液调节pH至7-8后，自然冷却至室温即可。
进一步地，丙基三甲氧基硅烷、甲醇、盐酸的重量比为1：20-30：5-8。
进一步地，所述消泡剂由聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段共聚物、聚氧丙烯聚氧乙烯甘油醚混合复配而成。
进一步地，聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段共聚物、聚氧丙烯聚氧乙烯甘油醚的重量比为1-5：1-5。
进一步地，所述分散剂为聚酯型超分散剂。
进一步地，所述减水剂为聚羧酸高性能减水剂。
上述水泥基渗透结晶型防水材料的制备方法，具体如下：
将水泥、丙烯酸乳液、羧基改性氨基树脂、丙基三甲氧基硅烷水解聚合物、1,2-丙二醇、水混合搅拌均匀后，再将石英砂、双飞粉、硅藻土加入搅拌均匀，再依次将环丁烷羧酸、18-冠醚-6、十八烷基二甲基磺丙基甜菜碱、磺基琥珀酸酯、六偏磷酸钠、消泡剂、分散剂、减水剂加入搅拌均匀，分装即可。
(三)有益效果
本发明提供了一种水泥基渗透结晶型防水材料及其制备方法，具有以下有益效果：
本发明中水泥、石英砂、双飞粉、硅藻土中遇水溶出的活性SiO32-随着表层水在混凝土中渗透扩散，与水泥水化电离得到的的Ca2+在环丁烷羧酸、18-冠醚-6的催化下发生化学反应，生成不溶于水的具有枝蔓状结晶体结构的硅酸钙水化物，结晶体充满毛细管孔隙并与防水材料结合成整体，堵塞防水材料内部的毛细孔道，从而使防水材料致密，防止水渗漏，环丁烷羧酸、18-冠醚-6的存在使得防水材料中极微量的Ca2+和SiO32-就能发生反应，使得反应更加彻底，使得防水材料更加致密，其也赋予了防水材料二次自我修复的能力，二次抗渗能力极为出色，丙基三甲氧基硅烷水解聚合物作为分子链中极性Si-OMe能与水化水泥表面的-OH化学键合，侧链上的非极性基团Si-Pr可以大大降低防水材料的表面张力，提高疏水性能，而且由于其具有一定的柔顺性还可以防止或减少防水材料因收缩而产生的内应力，能减轻原始防水材料展开程度，提高了抗裂性，并改善内部界面效应，使防水材料的抗渗、抗拉、耐久性等得到综合改善，本发明制备的水泥基渗透结晶型防水材料抗折强度、抗压强度、抗渗能力远远高于标准要求，防水性能突出，是非常优异的防水材料。
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，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所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
一种水泥基渗透结晶型防水材料，以重量份数计包括以下原料组成：
水泥180份、丙烯酸乳液85份、羧基改性氨基树脂22份、丙基三甲氧基硅烷水解聚合物30份、石英砂50份、双飞粉30份、硅藻土28份、环丁烷羧酸7份、18-冠醚-6%204份、十八烷基二甲基磺丙基甜菜碱4份、磺基琥珀酸酯4份、六偏磷酸钠3份、1,2-丙二醇40份、由聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段共聚物、聚氧丙烯聚氧乙烯按重量比3：1复配得到的消泡剂5份、聚酯型超分散剂2份、聚羧酸高性能减水剂1份、水200份。
丙基三甲氧基硅烷水解聚合物的制备方法如下：
将丙基三甲氧基硅烷和甲醇混合，搅拌下升温至45℃，再将1M盐酸滴加进入，丙基三甲氧基硅烷、甲醇、盐酸的重量比为1：25：5，滴毕后升温回流反应3.5h后，蒸馏收集甲醇，再升温至125℃反应4h，用氢氧化钠溶液调节pH至7-8后，自然冷却至室温即可。
上述水泥基渗透结晶型防水材料的制备方法，具体如下：
将水泥、丙烯酸乳液、羧基改性氨基树脂、丙基三甲氧基硅烷水解聚合物、1,2-丙二醇、水混合搅拌均匀后，再将石英砂、双飞粉、硅藻土加入搅拌均匀，再依次将环丁烷羧酸、18-冠醚-6、十八烷基二甲基磺丙基甜菜碱、磺基琥珀酸酯、六偏磷酸钠、消泡剂、分散剂、减水剂加入搅拌均匀，分装即可。
实施例2：
一种水泥基渗透结晶型防水材料，以重量份数计包括以下原料组成：
水泥200份、丙烯酸乳液90份、羧基改性氨基树脂30份、丙基三甲氧基硅烷水解聚合物33份、石英砂60份、双飞粉25份、硅藻土30份、环丁烷羧酸6份、18-冠醚-6%205份、十八烷基二甲基磺丙基甜菜碱3份、磺基琥珀酸酯4份、六偏磷酸钠2份、1,2-丙二醇30份、由聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段共聚物、聚氧丙烯聚氧乙烯按重量比2：1复配得到的消泡剂2份、聚酯型超分散剂4份、聚羧酸高性能减水剂5份、水180份。
丙基三甲氧基硅烷水解聚合物的制备方法如下：
将丙基三甲氧基硅烷和甲醇混合，搅拌下升温至50℃，再将1M盐酸滴加进入，丙基三甲氧基硅烷、甲醇、盐酸的重量比为1：20：7，滴毕后升温回流反应5h后，蒸馏收集甲醇，再升温至120℃反应5h，用氢氧化钠溶液调节pH至7-8后，自然冷却至室温即可。
上述水泥基渗透结晶型防水材料的制备方法，具体如下：
将水泥、丙烯酸乳液、羧基改性氨基树脂、丙基三甲氧基硅烷水解聚合物、1,2-丙二醇、水混合搅拌均匀后，再将石英砂、双飞粉、硅藻土加入搅拌均匀，再依次将环丁烷羧酸、18-冠醚-6、十八烷基二甲基磺丙基甜菜碱、磺基琥珀酸酯、六偏磷酸钠、消泡剂、分散剂、减水剂加入搅拌均匀，分装即可。
实施例3：
一种水泥基渗透结晶型防水材料，以重量份数计包括以下原料组成：
水泥150份、丙烯酸乳液85份、羧基改性氨基树脂30份、丙基三甲氧基硅烷水解聚合物35份、石英砂50份、双飞粉24份、硅藻土20份、环丁烷羧酸7份、18-冠醚-6%204份、十八烷基二甲基磺丙基甜菜碱2份、磺基琥珀酸酯3份、六偏磷酸钠2份、1,2-丙二醇22份、由聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段共聚物、聚氧丙烯聚氧乙烯按重量比1：4复配得到的消泡剂4份、聚酯型超分散剂1份、聚羧酸高性能减水剂2份、水185份。
丙基三甲氧基硅烷水解聚合物的制备方法如下：
将丙基三甲氧基硅烷和甲醇混合，搅拌下升温至50℃，再将1M盐酸滴加进入，丙基三甲氧基硅烷、甲醇、盐酸的重量比为1：20：8，滴毕后升温回流反应5h后，蒸馏收集甲醇，再升温至125℃反应4h，用氢氧化钠溶液调节pH至7-8后，自然冷却至室温即可。
上述水泥基渗透结晶型防水材料的制备方法，具体如下：
将水泥、丙烯酸乳液、羧基改性氨基树脂、丙基三甲氧基硅烷水解聚合物、1,2-丙二醇、水混合搅拌均匀后，再将石英砂、双飞粉、硅藻土加入搅拌均匀，再依次将环丁烷羧酸、18-冠醚-6、十八烷基二甲基磺丙基甜菜碱、磺基琥珀酸酯、六偏磷酸钠、消泡剂、分散剂、减水剂加入搅拌均匀，分装即可。
实施例4：
一种水泥基渗透结晶型防水材料，以重量份数计包括以下原料组成：
水泥180份、丙烯酸乳液85份、羧基改性氨基树脂30份、丙基三甲氧基硅烷水解聚合物40份、石英砂45份、双飞粉28份、硅藻土30份、环丁烷羧酸8份、18-冠醚-6%203份、十八烷基二甲基磺丙基甜菜碱4份、磺基琥珀酸酯2份、六偏磷酸钠2份、1,2-丙二醇25份、由聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段共聚物、聚氧丙烯聚氧乙烯按重量比5：1复配得到的消泡剂4份、聚酯型超分散剂2份、聚羧酸高性能减水剂1份、水190份。
丙基三甲氧基硅烷水解聚合物的制备方法如下：
将丙基三甲氧基硅烷和甲醇混合，搅拌下升温至50℃，再将1M盐酸滴加进入，丙基三甲氧基硅烷、甲醇、盐酸的重量比为1：25：6，滴毕后升温回流反应4h后，蒸馏收集甲醇，再升温至128℃反应4h，用氢氧化钠溶液调节pH至7-8后，自然冷却至室温即可。
上述水泥基渗透结晶型防水材料的制备方法，具体如下：
将水泥、丙烯酸乳液、羧基改性氨基树脂、丙基三甲氧基硅烷水解聚合物、1,2-丙二醇、水混合搅拌均匀后，再将石英砂、双飞粉、硅藻土加入搅拌均匀，再依次将环丁烷羧酸、18-冠醚-6、十八烷基二甲基磺丙基甜菜碱、磺基琥珀酸酯、六偏磷酸钠、消泡剂、分散剂、减水剂加入搅拌均匀，分装即可。
实施例5：
一种水泥基渗透结晶型防水材料，以重量份数计包括以下原料组成：
水泥150份、丙烯酸乳液85份、羧基改性氨基树脂30份、丙基三甲氧基硅烷水解聚合物35份、石英砂50份、双飞粉30份、硅藻土25份、环丁烷羧酸6份、18-冠醚-6%203份、十八烷基二甲基磺丙基甜菜碱3份、磺基琥珀酸酯2份、六偏磷酸钠2份、1,2-丙二醇30份、由聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段共聚物、聚氧丙烯聚氧乙烯按重量比1：5复配得到的消泡剂5份、聚酯型超分散剂1份、聚羧酸高性能减水剂3份、水200份。
丙基三甲氧基硅烷水解聚合物的制备方法如下：
将丙基三甲氧基硅烷和甲醇混合，搅拌下升温至50℃，再将1M盐酸滴加进入，丙基三甲氧基硅烷、甲醇、盐酸的重量比为1：30：5，滴毕后升温回流反应5h后，蒸馏收集甲醇，再升温至120℃反应5h，用氢氧化钠溶液调节pH至7-8后，自然冷却至室温即可。
上述水泥基渗透结晶型防水材料的制备方法，具体如下：
将水泥、丙烯酸乳液、羧基改性氨基树脂、丙基三甲氧基硅烷水解聚合物、1,2-丙二醇、水混合搅拌均匀后，再将石英砂、双飞粉、硅藻土加入搅拌均匀，再依次将环丁烷羧酸、18-冠醚-6、十八烷基二甲基磺丙基甜菜碱、磺基琥珀酸酯、六偏磷酸钠、消泡剂、分散剂、减水剂加入搅拌均匀，分装即可。
实施例6：
一种水泥基渗透结晶型防水材料，以重量份数计包括以下原料组成：
水泥150份、丙烯酸乳液100份、羧基改性氨基树脂20份、丙基三甲氧基硅烷水解聚合物40份、石英砂40份、双飞粉30份、硅藻土20份、环丁烷羧酸10份、18-冠醚-6%203份、十八烷基二甲基磺丙基甜菜碱4份、磺基琥珀酸酯2份、六偏磷酸钠5份、1,2-丙二醇20份、由聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段共聚物、聚氧丙烯聚氧乙烯按重量比1：1复配得到的消泡剂2份、聚酯型超分散剂1份、聚羧酸高性能减水剂5份、水190份。
丙基三甲氧基硅烷水解聚合物的制备方法如下：
将丙基三甲氧基硅烷和甲醇混合，搅拌下升温至50℃，再将1M盐酸滴加进入，丙基三甲氧基硅烷、甲醇、盐酸的重量比为1：30：5，滴毕后升温回流反应5h后，蒸馏收集甲醇，再升温至120℃反应5h，用氢氧化钠溶液调节pH至7-8后，自然冷却至室温即可。
上述水泥基渗透结晶型防水材料的制备方法，具体如下：
将水泥、丙烯酸乳液、羧基改性氨基树脂、丙基三甲氧基硅烷水解聚合物、1,2-丙二醇、水混合搅拌均匀后，再将石英砂、双飞粉、硅藻土加入搅拌均匀，再依次将环丁烷羧酸、18-冠醚-6、十八烷基二甲基磺丙基甜菜碱、磺基琥珀酸酯、六偏磷酸钠、消泡剂、分散剂、减水剂加入搅拌均匀，分装即可。
实施例7：
一种水泥基渗透结晶型防水材料，以重量份数计包括以下原料组成：
水泥150份、丙烯酸乳液100份、羧基改性氨基树脂25份、丙基三甲氧基硅烷水解聚合物30份、石英砂45份、双飞粉20份、硅藻土20份、环丁烷羧酸8份、18-冠醚-6%203份、十八烷基二甲基磺丙基甜菜碱2份、磺基琥珀酸酯2份、六偏磷酸钠1份、1,2-丙二醇20份、由聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段共聚物、聚氧丙烯聚氧乙烯按重量比3：2复配得到的消泡剂1份、聚酯型超分散剂2份、聚羧酸高性能减水剂5份、水200份。
丙基三甲氧基硅烷水解聚合物的制备方法如下：
将丙基三甲氧基硅烷和甲醇混合，搅拌下升温至50℃，再将1M盐酸滴加进入，丙基三甲氧基硅烷、甲醇、盐酸的重量比为1：25：5，滴毕后升温回流反应5h后，蒸馏收集甲醇，再升温至130℃反应5h，用氢氧化钠溶液调节pH至7-8后，自然冷却至室温即可。
上述水泥基渗透结晶型防水材料的制备方法，具体如下：
将水泥、丙烯酸乳液、羧基改性氨基树脂、丙基三甲氧基硅烷水解聚合物、1,2-丙二醇、水混合搅拌均匀后，再将石英砂、双飞粉、硅藻土加入搅拌均匀，再依次将环丁烷羧酸、18-冠醚-6、十八烷基二甲基磺丙基甜菜碱、磺基琥珀酸酯、六偏磷酸钠、消泡剂、分散剂、减水剂加入搅拌均匀，分装即可。
实施例8：
一种水泥基渗透结晶型防水材料，以重量份数计包括以下原料组成：
水泥160份、丙烯酸乳液85份、羧基改性氨基树脂30份、丙基三甲氧基硅烷水解聚合物40份、石英砂60份、双飞粉22份、硅藻土30份、环丁烷羧酸8份、18-冠醚-6%203份、十八烷基二甲基磺丙基甜菜碱4份、磺基琥珀酸酯2份、六偏磷酸钠2份、1,2-丙二醇20份、由聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段共聚物、聚氧丙烯聚氧乙烯按重量比5：1复配得到的消泡剂1份、聚酯型超分散剂2份、聚羧酸高性能减水剂1份、水200份。
丙基三甲氧基硅烷水解聚合物的制备方法如下：
将丙基三甲氧基硅烷和甲醇混合，搅拌下升温至50℃，再将1M盐酸滴加进入，丙基三甲氧基硅烷、甲醇、盐酸的重量比为1：20：8，滴毕后升温回流反应5h后，蒸馏收集甲醇，再升温至125℃反应4h，用氢氧化钠溶液调节pH至7-8后，自然冷却至室温即可。
上述水泥基渗透结晶型防水材料的制备方法，具体如下：
将水泥、丙烯酸乳液、羧基改性氨基树脂、丙基三甲氧基硅烷水解聚合物、1,2-丙二醇、水混合搅拌均匀后，再将石英砂、双飞粉、硅藻土加入搅拌均匀，再依次将环丁烷羧酸、18-冠醚-6、十八烷基二甲基磺丙基甜菜碱、磺基琥珀酸酯、六偏磷酸钠、消泡剂、分散剂、减水剂加入搅拌均匀，分装即可。
按照《GB%2018445-2001水泥基渗透结晶型防水材料》及《水工混凝土试验规范》DL/T5150-2001中的“混凝土相对抗渗性试验”方法对本发明实施例1-3的防水材料进行性能测试，测试结果如下表1所示。
表1：
由上表1可知，本发明制备的水泥基渗透结晶型防水材料抗折强度、抗压强度、抗渗能力远远高于标准要求，防水性能突出，是非常优异的防水材料。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
