一种喷洒式水性无机凝胶防水剂及其制备方法.pdf

本发明属于建筑材料领域，具体涉及一种喷洒式水性无机凝胶防水剂及其制备方法。其目的是提供一种具有优良防水性能的混凝土防水剂，以可溶性硅酸钠水溶液为反应活性物质，以水为稀释剂，辅以氢氧化钠、催化剂和超高活性的氟碳表面活性剂。本混凝土防水剂具有很高的活性物质含量，适中的粘度以及很低的表面张力，因此具有很强的渗透性以及封闭混凝土表面和内部微孔和微裂纹的能力，喷洒到混凝土表面后可显著提高其抗压强度及防水性能，同时，催化剂的使用使得该防水剂具有自修复性能和二次抗渗能力。

权利要求书
1.  一种喷洒式水性无机凝胶防水剂，其特征在于：由硅酸钠水溶液、氢氧化钠、专用催化剂、表面活性剂和水配制而成，各组分的质量百分含量如下：
硅酸钠水溶液               80～95%；
氢氧化钠                   1～14%；
催化剂                     0.1～1%；
表面活性剂                 0.01～0.08%；
水                         1～6%。

2.  根据权利要求1所述的一种喷洒式水性无机凝胶防水剂，其特征在于：所述硅酸钠水溶液中的氧化钠和二氧化硅的质量含量分别为8.2%和26%，模数为3.1～3.5。

3.  根据权利1所述的一种喷洒式水性无机凝胶防水剂，其特征在于：所述氢氧化钠为工业级氢氧化钠。

4.   根据权利要求1所述的一种喷洒式水性无机凝胶防水剂，其特征在于：所述催化剂为在硅酸钠水溶液与混凝土中氢氧化钙发生化学反应过程中发挥催化作用的HM1500防水剂专用催化剂。

5.  根据权利要求1所述的一种喷洒式水性无机凝胶防水剂，其特征在于：所述表面活性剂为具有超高活性、可显著降低防水剂表面张力的氟碳表面活性剂。

6.  根据权利要求1所述的一种喷洒式水性无机凝胶防水剂，其特征在于：所述喷洒式水性无机凝胶防水剂的溶液粘度为10 ～12s，表面张力小于26 mN/m，终凝时间为2.5～3.5h。

7.  根据权利要求1～6任意一项所述的一种喷洒式水性无机凝胶防水剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一、按配方量取或称取硅酸钠水溶液溶液、氢氧化钠和水，加入到分散釜中；
步骤二、将反应釜在1200 转/分钟转速下匀速搅拌10分钟；
步骤三、想反应釜中的混合料中加入配方量的催化剂和表面活性剂；
步骤四、继续将反应釜在在1200 转/分钟转速下搅拌分散30分钟；
步骤五、放料分装。

说明书一种喷洒式水性无机凝胶防水剂及其制备方法
技术领域
本发明属于建筑物防水材料技术领域，具体涉及一种喷洒式水性无机凝胶防水剂及其制备方法。
背景技术
水及水溶性二氧化碳、氯离子、二氧化硫和硫酸盐等腐蚀性物质进入混凝土后，会腐蚀混凝土内部的钢筋，造成混凝土内部增强钢筋性能的退化，影响建筑物的使用寿命。在过去的几十年内，由上述原因引起的混凝土性能的退化已经成为全世界所必须面临的问题，大量的资源耗费于渗漏建筑物的修复，修复所需费用有时甚至超过初期的建设投资。在我国，建筑物的渗漏情况尤其惊人和严峻，是长期以来困扰我国建筑行业的一个难题，也是科研人员亟需研究解决的重要课题。
目前，在常用的混凝土表面防水材料中，硅酸钠水溶液基喷洒式无机凝胶防水材料之所以能够赢得人们的青睐。然而，同一类型的硅酸钠水溶液基防水材料的防水性能和价格却因为配方相异而千差万别，活性物质硅酸钠水溶液的浓度、催化剂的使用与否以及表面活性剂的选择造成了防水剂的表面张力、粘度以及凝胶化时间的不同，所得防水剂的渗透能力以及封闭混凝土毛细孔和微裂纹的能力也因此各不相同。总体上来说,现有硅酸钠基喷洒式无机凝胶混凝土防水剂存在如下几个方面的问题：制备工艺复杂；价格昂贵；因采用普通的阴离子、阳离子和两性表面活性剂无法将其表面张力降低到最优值，从而无法使其防水性能大大最佳。
基于上述原因，亟需研制一种成分和制备工艺简单、价格适中、防水性能优异且使用方式简单的无机凝胶防水剂。
发明内容
本发明基于建筑物永久防水的需求，旨在提供一种喷洒式水性无机凝胶防水剂及其制备方法，简化制备工艺、降低成本，同时将表面张力降低到最低值，使其防水性能达到最佳。
一种喷洒式水性无机凝胶防水剂，其特征是：由硅酸钠水溶液、氢氧化钠、催化剂、表面活性剂和水配制而成，各组分的质量百分含量如下：
硅酸钠水溶液               80～95%；
氢氧化钠                   1～14%；
催化剂                     0.1～1%；
表面活性剂                 0.01～0.08%；
水                         1～6%。
优选地，所述硅酸钠水溶液为市售的成品无色透明液体，其中的氧化钠和二氧化硅的质量含量分别为8.2%和26%，模数为3.1～3.5。这种硅酸钠水溶液杂质含量低，制备成的防水剂无色透明。
优选地，所述氢氧化钠为工业级氢氧化钠。
优选地，所述催化剂为在硅酸钠水溶液与混凝土中氢氧化钙发生化学反应过程中发挥催化作用的HM1500防水剂专用催化剂，此是一种进口专用络合物催化剂，虽然其具体成分目前仍处于保密状态，但实验结果证明可以很好地与硅酸钠水溶液匹配，达到二次抗渗的效果。
优选地，所用表面活性剂为具有超高活性、可显著降低防水剂表面张力的氟碳表面活性剂，可以是一种或一种以上氟碳表面活性剂的混合物，氟碳表面活性剂能以极低的浓度显著地降低溶剂的表面张力的一类物质称为表面活性剂，是特种表面活性剂中最重要的品种，指碳氢表面活性剂的碳氢链中的氢原子全部或部分被氟原子取代，即氟碳链代替了碳氢链，因此表面活性剂中的非极性基不仅有疏水性质而且独具疏油的性能。氟碳表面活性剂的分类依据其极性基团结构不同可分为离子型和非离子型二大类。离子型又可分为阴离子型、阳离子型和两性离子型氟碳表面。任意一种或一种以上表面活性剂的混合物都可以用于本发明中，实现发明效果。
优选地，所述喷洒式水性无机凝胶防水剂的溶液粘度为10 ～12s（采用涂-4粘度计测定表面张力），表面张力小于26 mN/m，终凝时间为2.5～3.5h。
本发明还提供上述喷洒式水性无机凝胶防水剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一、按配方量取或称取硅酸钠水溶液溶液、氢氧化钠和水，加入到分散釜中；
步骤二、将反应釜在1200 转/分钟转速下匀速搅拌10分钟；
步骤三、想反应釜中的混合料中加入配方量的催化剂和表面活性剂；
步骤四、继续将反应釜在在1200 转/分钟转速下搅拌分散30分钟；
步骤五、放料分装。
与现有技术相比，本发明的技术优势在于：
1、本发明防水剂具有很高的活性物质含量，适中的粘度以及很低的表面张力，能够与混凝土基体中的羟钙石发生化学反应，形成无机水合硅酸钙凝胶从而封堵毛细孔和微裂纹，因此具有很强的渗透性以及封闭混凝土表面和内部微孔和微裂纹的能力，喷洒到混凝土表面后可显著提高其抗压强度及防水性能；
2、催化剂的使用使得该防水剂具有自修复性能和二次抗渗能力，HM1500防水剂专用催化剂，此是一种进口专用络合物催化剂，该专用催化剂无色,可以与水互溶，其密度为1.1g/cm3，虽然其具体成分目前仍处于保密状态，但实验结果证明可以很好地与硅酸钠水溶液匹配，极少量催化剂的使用不但催化整个凝胶化反应过程，在反应完毕后，仍存留在混凝土中，在二次渗漏的情况下，可以与混凝土中的羟钙石继续反应而实现自我修复，达到二次抗渗的效果；
3、超高活性氟碳表面活性剂的选用，将防水剂的表面张力降低到26 mN/m，解决了现有常用的阴离子、阳离子以及两性表面活性剂最多只能将水的表面张力降低到27 mN/m左右的技术问题，使得防水剂具有更好的渗透性。这是因为，液体对多孔性混凝土材料的渗透取决于毛细作用力，而毛细作用力则又受液体的表面张力、液体与混凝土表面的接触角及毛细孔隙的大小。表面张力越低，防水剂的渗透能力越强，其防水能力越高。
此外，本发明防水剂的原材料及生成物均为无机物，避免了有机老化问题，防水效果几乎是永久性的；不含挥发性有机成分或生成物，因此环境友好；制备方式极其简单，无需加热加压，因而成本低廉。可广泛应用于混凝土和水泥砂浆等建材的防水。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及特点更加清晰明了，在本部分，结合具体实施方式，对一种喷洒式水性无机凝胶防水剂及其制备方法进行更详细的阐述。需要特别说明的是，本部分所描述的具体实施例只是为了解释本发明，而非为了限制本发明。所涉及实施例中的材料，如无特别说明，均为市场采购的成品。
实施例1
本实施例喷洒式无机凝胶防水材料，各组分的重量百分比如下：硅酸钠水溶液 93%、氢氧化钠1%、催化剂0.2%、氟碳表面活性剂0.03%、去离子水5.77%。
硅酸钠水溶液               80～95%；
氢氧化钠                   1～14%；
催化剂                     0.1～1%；
表面活性剂                 0.01～0.08%；
去离子水                   1～6%。
实施例2
本实施例喷洒式无机凝胶防水材料，各组分的重量百分比如下：硅酸钠水溶液 80%、氢氧化钠14%、催化剂0.1%、氟碳表面活性剂0.01%、去离子水5.89%。
实施例3
本实施例喷洒式无机凝胶防水材料，各组分的重量百分比如下：硅酸钠水溶液 95%、氢氧化钠2.97%、催化剂1%、氟碳表面活性剂0.03%、去离子水1%。
实施例4
本实施例喷洒式无机凝胶防水材料，各组分的重量百分比如下：硅酸钠水溶液 90%、氢氧化钠8%、催化剂0.92%、氟碳表面活性剂0.08%、去离子水1%。
本发明四个实施例的喷洒式无机凝胶防水材料的制备方法如下：按各实施例配方，称取硅酸钠水溶液、氢氧化钠和去离子水，加入到分散釜中，在1200 转/分钟转速下匀速搅拌10分钟后，加入配方量的催化剂和表面活性剂，继续在此转速下搅拌分散30分钟后放料分装即可。
按照中华人民共和国国标GB/T 1723～1993所规定的方法，测定上述实施例防水剂的粘度；按照中华人民共和国国标GB/T 8077～2012所规定的方法，测定其pH值和表面张力；按照中华人民共和国建筑材料行业标准JC/T 1018～2006测定防水剂的初凝和终凝时间并制备抗渗基准混凝土试样；按照中华人民共和国国标GB/T 50082～2009所规定的方法测其抗渗高度。实施例1的测定结果如表1所示。
表1.实施例1防水剂的性能测试结果

分析知，所有性能指标全部满足中华人民共和国建筑材料行业标准JC/T 1018～2006的要求，其中需要量化的指标远超过标准的要求，说明该实施例的喷洒式无机凝胶防水剂性能优异。实验过程中，对其他实施例的涂料也进行了相关的性能测试，测试结果与实施例1类似，均远远超出标准要求的指标，此处不再赘述。
上述所有实施例中，硅酸钠水溶液为市售的成品无色透明液体，即水玻璃，其中的氧化钠和二氧化硅的质量含量分别为8.2%和26%，模数为3.1～3.5；氢氧化钠为工业级氢氧化钠；催化剂为在硅酸钠水溶液与混凝土中氢氧化钙发生化学反应过程中发挥催化作用的HM1500防水剂专用催化剂；表面活性剂为具有超高活性、可显著降低防水剂表面张力的氟碳类表面活性剂中的一种或一种以上的混合物，本次所有实施例均用美国杜邦公司的ZONYL系列氟碳类表面活性剂；喷洒式水性无机凝胶防水剂的溶液粘度为10 ～12s，表面张力小于26 mN/m，终凝时间为2.5～3.5h。
需要强调的是，以上所述仅为本发明优化后的个别实例，不用来限制本发明，凡在本发明精神和原则之内所作的任何修改、等价替换和改进等，均应属于本发明的保护范围。