一种绿色自修复高效渗透结晶双重防水材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种绿色自修复高效渗透结晶双重防水材料及其制备方法。本发明专利技术以水泥、铁尾矿砂、玻璃粉、纳米硅、重钙、渗透型阻锈剂、减水剂、密实剂、聚乙烯醇纤维、可再分散乳胶粉、浆体分散稳定剂、钙离子补充剂和活性核心组分制备成自抗裂、自修复，且能够对基体进行深层自修复的绿色自修复高效渗透结晶双重防水材料。该防水材料固化后形成的涂层具有抗裂、高密实性的特点，形成第一重防水；活性核心母料具有高渗透性能，以涂层为媒介以水为载体高效渗透进入混凝土基体，通过络合

【技术实现步骤摘要】
一种绿色自修复高效渗透结晶双重防水材料及其制备方法


[0001]本专利技术属于地下工程混凝土结构用刚性防水材料
，具体地，涉及一种绿色自修复高效渗透结晶双重防水材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]受限于自身特点，混凝土结构从施工到后期服役过程中，受各种环境因素及荷载影响极易产生裂缝，环境中的水分、二氧化碳、氯离子等侵蚀性物质会进入混凝土内部从而影响混凝土结构的耐久性。特别的，对于地下结构，一旦开裂，其后续维修成本高、施工工艺复杂，其使用寿命对整个结构起着控制作用。目前对于结构防水广泛使用的是柔性防水卷材，但其存在老化问题，随着使用年限达到设计寿命，其防水性能不再满足基本设计要求。实际上，地下工程渗漏问题仍是工程质量通病之一，地下工程渗漏率达50%以上，给建筑安全和百姓生活带来了困扰，从客观上阻碍了老百姓对美好生活的向往，对社会和经济影响巨大。
[0003]2019年住建部的国家强制性标准《建筑和市政工程防水通用规范》征求意见稿中规定了在国际上尚属领先的技术要求：“地下工程防水设计工作年限不应低于工程结构设计工作年限”，“防水工程材料的耐久性应与工程防水设计工作年限相适应”，“防水材料性能应与工程使用环境条件相适应”等。显然，柔性防水卷材不能满足这一要求。可替代的，刚性防水成为实现地下防水与结构同寿命的必备选项。
[0004]水泥基渗透结晶型防水材料是实现刚性防水的最佳选项之一，水泥基渗透结晶型防水材料是以水泥和细砂为基本材料添加活性化学物质等制成的刚性防水材料，其防水机理在于：活性物质以防水涂层为媒介，以水为载体渗透进入基体，从而发生化学反应生成枝蔓装结晶体，实现裂缝修复达到防水的目的。现有水泥基渗透结晶型防水材料的不足之处在于：（1）防水材料固化形成的涂层易开裂，易与基体剥离，且涂层自身防水性能欠缺，不能形成有效的双重防水；（2）活性物质不能高效渗透进入混凝土基体，完成基体的深层修护，使得防水效果流于表面且不持久，不具备自生修护能力；（3）自生修复不是即时反应，其修复需要一个过程，一旦结构出现裂缝，环境中的氯离子等有害成分会随水分进入混凝土，自生修复虽然能达到再次防水的功效，但是已经随水分进入的氯离子等有害成分不会自动排出，一旦达到浓度阈值就会引起钢筋的锈蚀；经济及环境成本高，不利于其在基数众多的民用工程中推广使用。
[0005]铁尾矿砂为矿场排放的废弃物，是铁矿石经磨细、分选后产生的粒径小于4.75mm的废弃颗粒。铁尾矿砂的主要成分为SiO2、Al2O3、Fe2O3和CaO。由于铁矿尾矿砂物理化学性质和砂石比较接近，合理使用尾矿砂生产水泥基渗透结晶型防水材料，可以提高尾矿的综合利用率，将其变废为宝，同时最大限度地改善或避免了铁矿尾矿砂对我们赖以生存环境的破坏。采用铁尾矿砂制备水泥基渗透结晶型防水材料未见报道。

技术实现思路

[0006]针对现有的水泥基渗透结晶型防水材料存在的“涂层易开裂且防水性能差，活性物质渗透性差，自修复不及时”等问题，本专利技术提供一种绿色自修复高效渗透结晶双重防水材料及其制备方法。本专利技术以水泥、铁尾矿砂、玻璃粉、纳米硅、重钙、渗透型阻锈剂、减水剂、密实剂、聚乙烯醇纤维、可再分散乳胶粉、浆体分散稳定剂、钙离子补充剂和活性核心组分制备成自抗裂、自修复，且能够对基体进行深层自修复的绿色自修复高效渗透结晶双重防水材料。该防水材料固化后形成的涂层具有抗裂、高密实性的特点，形成第一重防水；活性核心母料具有高渗透性能，以涂层为媒介以水为载体高效渗透进入混凝土基体，通过络合
‑
结晶效应提高混凝土基体抗渗能力，形成第二重防水。该双重防水材料具有自愈合的特点，可以实现混凝土结构的永久防水。
[0007]为实现上述目的，本专利技术采用如下方案：一种绿色自修复高效渗透结晶双重防水材料，至少包括以下组分：水泥、铁尾矿砂、玻璃粉、纳米硅、重钙、渗透型阻锈剂、减水剂、密实剂、聚乙烯醇纤维、可再分散乳胶粉、浆体分散稳定剂、钙离子补充剂和活性核心组分。
[0008]优选的，其组分及重量份为：水泥35
‑
50份，铁尾矿砂20
‑
30份，玻璃粉10
‑
20份，纳米硅0.5
‑
1.5份，重钙5
‑
10份，渗透型阻锈剂1
‑
2份，减水剂0.1
‑
0.4份，密实剂3
‑
5份，聚乙烯醇纤维0.2
‑
0.5份，可再分散乳胶粉0.5
‑
1份，浆体分散稳定剂0.2
‑
0.5份，钙离子补充剂1
‑
5份，活性核心组分2
‑
3份。
[0009]其中，活性核心组分为硅酸钠、氟硅酸镁、EDTA四钠、柠檬酸钠的混合物，且其重量比为3：（1~1.5）：（1~1.5）：（1~1.5）。
[0010]优选的，所述水泥为P.O.42.5硅酸盐水泥。
[0011]优选的，铁尾矿砂为细度模数1.5
‑
0.7，平均粒径0.25mm以下的特细砂。
[0012]优选的，玻璃粉为液晶显示屏玻璃磨细加工制成，粒径不超过45
µ
m。
[0013]优选的，渗透型阻锈剂为葡萄糖衍生物和多元胺合成的葡糖酰胺类物质。
[0014]优选的，所述减水剂为减缩型聚羧酸减水剂。
[0015]优选的，所述密实剂为硫铝酸钙类密实剂，更优选的硫铝酸钙类密实剂，是由硫铝酸钙水泥熟料、明矾石和氟石膏按质量比3.5：3：3.5复配，粉磨后的粉末，比表面积为200~250m2/kg。
[0016]优选的，所述聚乙烯醇纤维的直径为12
‑
18
µ
m，纤维长度为6
‑
9mm，抗拉强度不小于1200MPa。
[0017]优选的，所述可再分散乳胶粉为醋酸乙烯酯与乙烯及脂肪酸乙烯酯三元共聚胶粉。
[0018]优选的，所述浆体分散稳定剂为高性能水合硅酸镁S9（Tolsa托尔萨高性能水合硅酸镁S9）。
[0019]优选的，所述钙离子补充剂为氢氧化钙。
[0020]制备方法：按照重量份称取各组分，在混料机中混合均匀。施工现场加水搅拌即可使用，加水量使水料比为0.30
‑
0.35。
[0021]各原料及作用：铁尾矿砂：替代石英砂，节省成本，采用特细尾矿砂能使防水涂层具有好的施工性能，同时有更好的匀质性，有利于提高防水质量。
[0022]玻璃粉：玻璃粉的掺入降低了水泥的用量，在降低经济及环境成本的同时提高了防水材料涂层的抗渗性，其火山灰反应提高了涂层在后期的自修复能力，此外，其水化产物能够增强聚乙烯醇纤维与防水材料的界面粘结性能，进一步提高抗裂性能。
[0023]葡糖酰胺类物质：为葡萄糖衍生物和多元胺聚合而成。由于自生修复不是即时反应，其修复需要一个过程，一旦结构出现裂缝，环境中的氯离子等有害成分会随水分进入混凝土引起钢筋的锈蚀。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种绿色自修复高效渗透结晶双重防水材料，其特征是，其组分及重量份为：水泥35
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50份，铁尾矿砂20
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30份，玻璃粉10
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20份，纳米硅0.5
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1.5份，重钙5
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10份，渗透型阻锈剂1
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2份，减水剂0.1
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0.4份，密实剂3
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5份，聚乙烯醇纤维0.2
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0.5份，可再分散乳胶粉0.5
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1份，浆体分散稳定剂0.2
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0.5份，钙离子补充剂1
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5份，活性核心组分2
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3份；所述减水剂为减缩型聚羧酸减水剂；所述活性核心组分为硅酸钠、氟硅酸镁、EDTA四钠、柠檬酸钠的混合物，且其重量比为3：（1~1.5）：（1~1.5）：（1~1.5）。2.如权利要求1所述的一种绿色自修复高效渗透结晶双重防水材料，其特征是，所述铁尾矿砂为细度模数1.5
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0.7，平均粒径0.25mm以下的特细...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡贵生，鲁统卫，杨少伟，王立亚，张洁，王林茂，
申请(专利权)人：山东省建筑科学研究院有限公司山东建研科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：