【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于建筑材料，具体涉及一种水泥基刚性防水材料自修复外加剂及其制备方法和应用。
技术介绍
1、水泥基刚性防水材料主要包括防水砂浆和防水混凝土。水泥基刚性防水材料具有耐久性好、使用寿命长等优点，在墙面防水和地下防水工程中具有重要应用前景，但水泥基刚性防水材料适应变形的能力差，易产生裂缝而导致渗漏，限制了其应用。为提高水泥基刚性防水材料的长期抗渗性，在刚性防水材料中添加具有裂缝自修复功能外加剂的技术越来越受重视。现有刚性防水材料裂缝自修复外加剂主要有：微胶囊、微生物和络合剂等。
2、微胶囊自修复的作用机理是将粘结剂包覆在胶囊中，当刚性防水材料出现裂缝时，裂缝尖端应力使胶囊破裂释放出粘结剂，实现对裂缝的修复。微生物自修复的作用机理是利用微生物与营养液反应生成碳酸钙对裂缝进行修复。微胶囊和微生物均属于消耗型外加剂，对裂缝的自修复作用难以长久有效。
3、络合剂自修复的作用机理是利用络合剂与刚性防水层中的游离钙离子发生络合反应，生成的钙络合物随水迁移至裂缝中，钙络合物再与裂缝液中的碳酸根反应，生成碳酸钙沉淀以修复裂缝，而络合剂恢复原状，可反复与游离钙离子反应，实现对裂缝的自修复。相比微胶囊和微生物自修复，络合剂自修复具有长久有效的特点，可与建筑物同寿命。然而，络合剂自修复存在的问题，一是刚性防水层中的游离钙离子和碳酸根含量有限，空气中的二氧化碳很难向刚性防水层内部扩散，导致防水层表层裂缝中的碳酸根含量相对较高，而内部裂缝中的碳酸根含量很低，因此对防水层内部裂缝的自修复效果较差；二是络合剂理论上不消耗，可以长久
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题是针对现有络合剂自修复技术存在的不足，提供一种水泥基刚性防水材料自修复外加剂及其制备方法和应用，该外加剂具有优秀的、长效的裂缝自修复能力，并且对刚性防水材料的性能不产生负面影响。
2、为解决本专利技术所提出的技术问题，本专利技术提供一种水泥基刚性防水材料自修复外加剂，包括以下质量份数的原料：β-环糊精/络合剂包合物10～20份、煅烧磷石膏15～30份、碳酸钠浸渍硅藻土50～75份。
3、上述方案中，所述β-环糊精/络合剂包合物的制备方法为：将β-环糊精与水混合均匀后，加入十烷基三甲基氯化铵并加热搅拌，再加入络合剂继续加热搅拌，随后超声分散处理，最后对混合液进行离心喷雾干燥，得到β-环糊精/络合剂包合物。
4、进一步地，所述β-环糊精/络合剂包合物的制备过程中，各原料的质量份数为：β-环糊精100份、水200～300份、十烷基三甲基氯化铵10～20份、络合剂30～50份。
5、进一步地，所述络合剂为葡萄糖酸钠、柠檬酸钠中的一种或两种混合。
6、进一步地，所述十烷基三甲基氯化铵加入后的加热温度为70～80℃，搅拌速率为150～200rpm，搅拌时间为20～30min。
7、进一步地，所述络合剂加入后的加热温度为70～80℃，搅拌速率为200～300rpm，搅拌时间为30～40min。
8、进一步地，所述超声分散处理的时间为10～15min。
9、进一步地，所述离心喷雾干燥的进风温度为180～200℃，排风温度为80～90℃。
10、进一步地，所述β-环糊精/络合剂包合物的粒径为200～300目，含水率≤2％。
11、上述方案中，所述煅烧磷石膏的煅烧温度为850～900℃，煅烧时间为1～2h。
12、上述方案中，所述煅烧磷石膏的粒径为200～300目，硫酸钙含量＞80％。
13、上述方案中，所述碳酸钠浸渍硅藻土的制备方法为：
14、1)将硅藻土加入盐酸中，搅拌后过滤，得到预处理硅藻土；
15、2)将预处理硅藻土均匀分散于水中，再加入碳酸钠，搅拌后干燥，得到碳酸钠浸渍硅藻土。
16、进一步地，所述盐酸的浓度为1.5～2.5mol/l。
17、进一步地，所述碳酸钠浸渍硅藻土的制备过程中，各原料的质量份数为：硅藻土50～100份、盐酸5～10份、水200～300份、碳酸钠30～50份。
18、进一步地，所述盐酸加入后的搅拌速率为100～200rpm，搅拌时间为20～30min。
19、进一步地，所述碳酸钠加入后的搅拌速率为100～150rpm，搅拌时间为10～15min。
20、进一步地，所述干燥温度为110～120℃，干燥时间为2～4h。
21、进一步地，所述碳酸钠浸渍硅藻土的粒径为200～300目，含水率≤2％。
22、本专利技术还提供一种水泥基刚性防水材料自修复外加剂的制备方法，包括以下步骤：将β-环糊精/络合剂包合物、煅烧磷石膏、碳酸钠浸渍硅藻土混合均匀，即得水泥基刚性防水材料自修复外加剂。
23、本专利技术还提供一种水泥基刚性防水材料自修复外加剂的应用，应用方法为：将水泥基刚性防水材料自修复外加剂掺入水泥基刚性防水材料的粉料中。
24、上述方案中，所述水泥基刚性防水材料自修复外加剂的添加量为水泥质量的1～3％。
25、本专利技术的技术构思如下：
26、1)本专利技术为了解决络合剂效果不持久和对水泥缓凝的问题，将络合剂包合于β-环糊精中，β-环糊精具有特殊的空腔结构，可以作为主体包合络合剂客体，但由于其外表面的醇羟基亲水，内腔受到c-h键的屏蔽作用而疏水，本专利技术所用络合剂均属于亲水性物质，不能进入到β-环糊精的疏水内腔，为了克服这一难题，先将十烷基三甲基氯化铵引入到环糊精内腔，形成环糊精包合十烷基三甲基氯化铵，再利用带正电荷的十烷基三甲基氯化铵与带负电荷的络合剂之间的静电作用，将络合剂引入β-环糊精内腔中，从而得到β-环糊精/络合剂包合物。
27、2)本专利技术为了解决络合剂自修复时游离钙离子和碳酸根离子缺乏的问题，一方面引入煅烧磷石膏，煅烧磷石膏中的无水硫酸钙在水中的溶解度较高，可增加刚性防水材料中的游离钙离子含量，另一方面引入碳酸钠浸渍硅藻土，将碳酸钠储存在硅藻土的孔隙中，当刚性防水层内部出现微裂缝时，硅藻土中的碳酸钠被水逐渐溶出发挥作用(如直接掺加碳酸钠，在刚性防水材料拌和时，碳酸钠就与水泥水化产生的氢氧化钙反应生成碳酸钙，而使之完全消耗)，但由于硅藻土中的有机质堵塞了其孔隙，使硅藻土对碳酸钠的吸附能力降低，因此先用盐酸去除硅藻土孔隙中的有机质，以提高硅藻土对碳酸钠的吸附量，可为络合自修复提供更多的碳酸根离子。
28、与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
29、本专利技术水泥基刚性防水材料自修复外加剂由β-环糊精/络合剂包合物、煅烧磷石膏、碳酸钠浸渍硅藻土组成；通过十烷基三甲基氯化铵成功将络合剂引入到β-环糊精内腔，形成β-环糊精/络合剂包合物，本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种水泥基刚性防水材料自修复外加剂，其特征在于，包括以下质量份数的原料：β-环糊精/络合剂包合物10～20份、煅烧磷石膏15～30份、碳酸钠浸渍硅藻土50～75份；
2.根据权利要求1所述的水泥基刚性防水材料自修复外加剂，其特征在于，所述β-环糊精/络合剂包合物的制备过程中，各原料的质量份数为：β-环糊精100份、水200～300份、十烷基三甲基氯化铵10～20份、络合剂30～50份。
3.根据权利要求1所述的水泥基刚性防水材料自修复外加剂，其特征在于，所述络合剂为葡萄糖酸钠、柠檬酸钠中的一种或两种混合。
4.根据权利要求1所述的水泥基刚性防水材料自修复外加剂，其特征在于，所述十烷基三甲基氯化铵加入后的加热温度为70～80℃，搅拌速率为150～200rpm，搅拌时间为20～30min；所述络合剂加入后的加热温度为70～80℃，搅拌速率为200～300rpm，搅拌时间为30～40min。
5.根据权利要求1所述的水泥基刚性防水材料自修复外加剂，其特征在于，所述β-环糊精/络合剂包合物的粒径为200～300目，含水率≤2％；所述煅烧
6.根据权利要求1所述的水泥基刚性防水材料自修复外加剂，其特征在于，所述煅烧磷石膏的煅烧温度为850～900℃，煅烧时间为1～2h。
7.根据权利要求1所述的水泥基刚性防水材料自修复外加剂，其特征在于，所述碳酸钠浸渍硅藻土的制备方法为：
8.根据权利要求7所述的水泥基刚性防水材料自修复外加剂，其特征在于，所述碳酸钠浸渍硅藻土的制备过程中，各原料的质量份数为：硅藻土50～100份、盐酸5～10份、水200～300份、碳酸钠30～50份。
9.一种如权利要求1～8中任一项所述的水泥基刚性防水材料自修复外加剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将β-环糊精/络合剂包合物、煅烧磷石膏、碳酸钠浸渍硅藻土混合均匀，即得水泥基刚性防水材料自修复外加剂。
10.一种如权利要求1～8中任一项所述的水泥基刚性防水材料自修复外加剂在水泥基刚性防水材料中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种水泥基刚性防水材料自修复外加剂，其特征在于，包括以下质量份数的原料：β-环糊精/络合剂包合物10～20份、煅烧磷石膏15～30份、碳酸钠浸渍硅藻土50～75份；
2.根据权利要求1所述的水泥基刚性防水材料自修复外加剂，其特征在于，所述β-环糊精/络合剂包合物的制备过程中，各原料的质量份数为：β-环糊精100份、水200～300份、十烷基三甲基氯化铵10～20份、络合剂30～50份。
3.根据权利要求1所述的水泥基刚性防水材料自修复外加剂，其特征在于，所述络合剂为葡萄糖酸钠、柠檬酸钠中的一种或两种混合。
4.根据权利要求1所述的水泥基刚性防水材料自修复外加剂，其特征在于，所述十烷基三甲基氯化铵加入后的加热温度为70～80℃，搅拌速率为150～200rpm，搅拌时间为20～30min；所述络合剂加入后的加热温度为70～80℃，搅拌速率为200～300rpm，搅拌时间为30～40min。
5.根据权利要求1所述的水泥基刚性防水材料自修复外加剂，其特征在于，所述β-环糊精/络合剂包合物的粒径为200...
【专利技术属性】
技术研发人员：余剑英，庄荣华，马钰朝，付世祥，曾尚恒，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：
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