[发明专利]一种水泥混凝土内掺型防水剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于建筑材料行业水泥混凝土外加剂技术领域，特别是涉及一种水泥混凝土内掺型防水剂及其制备方法。

技术背景

水泥混凝土是当今世界使用最多的建筑材料，广泛应用于市政、桥梁、道路等工程中。在室外与水接触(如雨、雪等)及长期浸泡的工程(地下工程、大坝、桥梁等)中，对水泥混凝土的防水要求较高；由于具有多孔性特征和水化特性，水泥混凝土结构存在较高的渗透性。另一方面，各种有害介质在水泥混凝土结构中的传输均离不开水的参与，如氯离子随水的渗透对混凝土结构中钢筋造成的锈蚀，冻融环境下结晶水对水泥混凝土内部造成的损害，混凝土碳化作用更是需要水的参与。在实际工程中，地下室或卫生间渗水屡见不鲜，各种工程漏水时有报道。因此，如何有效的提高成型硬化后的水泥混凝土的抗渗性能，降低水分在混凝土内部的传输尤为重要。

水泥混凝土的防水主要分为外涂型和内掺型两大类，外涂型防水产品以各种防水涂料和防水卷材为主，存在施工复杂、价格昂贵、使用寿命较短等缺点，并且不适用于水泥混凝土结构的背水面。内掺型水泥混凝土防水产品相对便宜，在搅拌时掺加到混凝土中，使用方便。

中国专利(CN 1295180 C)公开了一种混凝土防水添加剂，以二氧化硅、羟基羧酸盐、硫酸铝和分散剂组成，具有提高混凝土骨料的粒子粘结握裹力，封闭混凝土游离水外析通道和降低骨料间隙的作用。

中国专利(CN 101094821 B)公开了一种整体防水混凝土，使用了溶解于二元醇醚溶剂中的疏水材料溶质，具有降低混凝土吸水率的作用。

中国专利(CN 104045264 A)公开了一种由十六种不同组分组成混凝土防水剂，具有提高混凝土抗冻性能的作用。

现有专利一般都局限于疏水性能或利用二氧化硅的火山灰反应活性提高水泥水化产物CSH凝胶比例作用的某一方面，防水效果相对较差。另外，以氧化钙或钙矾石为膨胀源的膨胀剂具有刚性抗裂防水的作用，但是这类产品对空气中的水分敏感，极易吸潮失效。

发明内容

现有内掺型水泥混凝土防水剂存在影响混凝土早期强度、防水效果较差等问题，以及在储存过程中易吸潮失效；针对这些现有的内掺型水泥混凝土防水剂的种种局限性，本发明提出一种水泥混凝土内掺型防水剂，具有提升混凝土早强和超早强的作用；可进一步提高水泥混凝土防水性能，降低吸水率及电通量，提升混凝土的耐久性，有利于延长混凝土结构的服役寿命。

本发明所述水泥混凝土内掺型防水剂，按照重量百分比算，包括以下组分：0.2-20％纳米三氧化二铝，0.1-20％填料组分，0.1-20％疏水组分，0.2-5％乳化剂和余量的水。

其中，纳米三氧化二铝的比表面积介于0.5-150m²/g。

作为优选，纳米三氧化二铝的比表面积为50-120m²/g。比表面积低于50m²/g，一方面在水溶液中长期储存会出现沉淀的风险，另一方面反应活性较低，有益效果降低。比表面积大于120m²/g，虽然早期早强和膨胀性能增加明显，但是会影响混凝土的和易性，最主要的是会影响混凝土结构后期强度。

其中，填料组分为二氧化硅、硅灰、粉煤灰、矿粉、碳酸钙中的一种或任意两种以上混合物；二氧化硅的比表面积介于0.02-400m²/g，硅灰的比表面积介于0.02-50m²/g，粉煤灰的比表面积介于0.01-5m²/g，矿粉的比表面积介于0.01-5m²/g，碳酸钙的比表面积介于0.01-5m²/g。

其中，疏水组分为硬脂酸、硬脂酸钙、硬脂酸锌、硬脂酸铝、十二醇、十六醇、十八醇、丁基三甲氧基硅烷、丁基三乙氧基硅烷、辛基三甲氧基硅烷、辛基三乙氧基硅烷、异辛基三甲氧基硅烷、异辛基三乙氧基硅烷、十二烷基三甲氧基硅烷、十二烷基三乙氧基硅烷、正癸基三甲氧基硅烷、正癸基三乙氧基硅烷中的一种或任意两种以上混合物。

其中，乳化剂为吐温-20、吐温-40、吐温-60、吐温-80、司盘-20、司盘-40、司盘-60、司盘-80中的一种或任意两种以上混合物。

本发明所述水泥混凝土内掺型防水剂的制备方法为：

a)将乳化剂用水溶解分散后，加入疏水组分，5-100℃下搅拌不少于30min；

b)将步骤a)所得分散液降温至低于45℃，加入纳米三氧化二铝和填料组分，搅拌5min以上，即得所述水泥混凝土内掺型防水剂。