[发明专利]一种石墨烯自结晶防水活性母料及制备方法

说明书

技术领域

本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种石墨烯自结晶防水活性母料及制备方法。

背景技术

水泥基渗透结晶型防水材料（英文缩写CCCW)系由普通硅酸盐水泥、石英砂等为基材，掺入活性化学物质组成的一种新型刚性防水材料，可以用作涂料或作防水剂掺入混凝土中以增强其抗渗性能。

水泥基渗透结晶型防水材料内含纳米级无机活性物质，与水拌合时，该物质迅速分散到水中，并随水迅速分散入混凝土中，与混凝土中电离出的Ca2+离子发生络合发应，形成不稳定的钙络合物，该络合物随水在混凝土中扩散，遇到活性较高或未水化的水泥、水泥胶体，活性化学物质被更稳定的硅酸根、铝酸根所取代，发生结晶、沉淀，形成具有一定强度的晶状物，堵塞毛细孔，活性化学物质成为自由基，继续随水向内部扩散。通常，结晶体可以增长到一定的尺寸，封堵混凝土毛细管径的最大尺寸，从而使混凝土致密、防水。同时，由于活性化学物质络和了水泥水化产生的部分Ca2+离子，水泥水化平衡被破坏，水泥水化进一步促进，一部分未水化的水泥再次水化，水泥的再次水化，在增加混凝土密实性同是地，由于自身体积的增大，使水化凝胶出现破裂，促使更多的水进入未水化水泥，如此良性循环，将产生更大体积的凝胶，从而使混凝土具有了自愈合、填充裂隙的能力，从而整体上提高混凝土的质量，提高抗、耐久性。当混凝土处于干燥状态时，由于缺少扩散介质，活性物质处于休眠状态，有水渗入时，该物质被再度激活，生成新的结晶体，堵塞渗水通道，从而达到二次抗渗防水效果。

水泥基渗透结晶型防水材料是德国化学家路易斯-杰逊（Lauritz Jensen）1942年发明的，主要用于地下混凝土结构的外表面防水。60年代中期，从欧洲引进到北美，1966年就传遍加拿大。多伦多国贸大厦、卡尔加里（Calgary）市加拿大石油总部“内防水”、加拿大污水处理厂、生活用水贮水池等均采用了这种防水材料。由于其抗渗性能与自愈性能好，粘结力强，防钢筋锈蚀且对人体无害，易于施工等，在欧洲、美国、日本、新加坡等国家与地区得到推广使用，大量应用于地下工程、地铁工程、饮用水厂、污水处理池、桥面、隧道、水利工程、核电站等方面，获得了良好的防水效果，受到工程界的欢迎。

CCCW的执行标准是GB18445-2001。我国80年代引进水泥基渗透结晶型防水材料，开始应用于上海地铁工程。90年代中期开始从国外引进活性化学物质（母料）掺以水泥、石英等材料配制而成的水泥基渗透结晶型防水材料，成本及技术多被局限于进口的母料成本、生产工艺以及代理商高昂的代理费上，而导致市场上cccw的价钱居高不下。而国内一些厂家生产的水泥基渗透结晶型防水材料，虽然价格低廉，但其抗压抗折性能较低，抗渗性和赋予其自修复能力都不能完全达到标准要求。

随着城镇化快速发展，新建筑防水过程要求标准越来越高和旧建筑防水维护工作越来越多，对于水泥基渗透结晶型防水材料的质量和产量要求越来越高。鉴于水泥基渗透结晶型防水材料迫切需求和目前该材料存在的缺点，本专利采用经济可行的工艺方法制备一种石墨烯自结晶防水活性母料，实现水泥基渗透结晶型防水材料完全自主知识产权。

发明内容

针对目前混凝土技术发展趋势以及混凝土结构渗漏原因与防水需求，本发明的目的在于提供一种高效渗透结晶、防水、增强等功能的石墨烯自结晶防水活性母料。本发明的水性渗透结晶型防水剂是一种由多种活性化学组分组成的水性防水外加剂。该石墨烯自结晶防水活性母料包括3~15wt%石墨烯、55~75wt%钙补偿剂、5~30wt%渗透结晶剂、2~10wt%螯合剂，经过混合，喷雾干燥形成石墨烯自结晶活性母料。在建筑物发生渗水时，遇水反应生成不溶于水的高强度石墨烯结晶体复合材料，不但具有密封混凝土微裂缝阻水的作用，而且增加混凝土裂纹处的连接性，有效阻止裂纹再次开裂。

一种石墨烯自结晶防水活性母料，其制备的工艺方案如下：

先将石墨烯加入到水中，超声加机械搅拌1~6小时，在机械搅拌下，依次加入钙补偿剂、渗透剂、螯合剂，混合1小时候成为浆状物，通过喷雾干燥成为100~500微米粒径的颗粒物，即为石墨烯自结晶防水活性母料。

进一步的，所述石墨烯为市售通用氧化石墨烯产品，粒度是500~600目之间的粉末状；所述钙补偿剂为氢氧化钙和氯化钙两种，粒度是1000~1200目，重量比为1:1；所述渗透结晶剂为碳酸钠、硅酸钠、硬质酸钠、氟化钠、柠檬酸、柠檬酸钠、硅溶胶中的至少一种；所述螯合剂选自酒石酸、顺丁烯二酸中的至少一种。