建筑用水泥基渗透结晶型防水材料及其制备方法 【技术领域】
本发明为一种建筑用水泥基防水涂层材料，具体涉及一种水利、水工、水电、桥梁、隧道、地下、建筑等工程中水泥、砂浆、混凝土防水、防渗漏的高性能水泥基渗透结晶型防水涂层材料。背景技术
混凝土结构由于其脆性大，在工程应用中往往不可避免产生开裂。这种开裂导致混凝土结构水密性下降、渗漏，影响工程的使用寿命，甚至无法正常使用。这是建筑界普遍存在的问题。混凝土结构中裂缝的产生主要有两大类原因，一类由变形引起，包括因温度湿度变化引起收缩、膨胀，不均匀沉陷等；另一类是外荷载(动、静荷载)直接应力引起。据统计，前者为主要因素，约占75％。从混凝土结构产生开裂的原因分析着手，开发出新型的防水材料势在必行。
目前，防水材料众多，可分为柔性防水与刚性防水两大类。从国外内多年的实践证明，传统的柔性防水材料如卷材与涂料，虽然具有柔性特点，耐久性也较好，但与基面混凝土粘结力弱，尤其在基面潮湿或有渗水的情况下无法使用，不宜作背水面和潮湿基面的防水。刚性水泥基防水材料具有柔性材料无法比拟的性能而广泛应用。但目前普遍使用的水泥基防水材料大部分属表面密封防水剂，防水效果只作用在表面，不能自动、深入地渗透到结构内部；防水效果不持久，随着时间推移产生持续的退化过程；一旦防水涂层遭到破坏，防水能力随之丧失；易导致混凝土发生碱-集料反应(AAR)等弱点。从混凝土结构开裂原因、工程应用特点与防水特性分析认为，开发出具有微细裂缝自愈合、渗透结晶、可在背水面施工等特点的永久性水泥基渗透结晶型防水材料十分必要。发明内容
本发明的目的在于提供一种防水、防渗漏效果好、时间久的水泥基渗透结晶型防水材料及其制备方法。
本发明提出的水泥基渗透结晶型防水材料，由硅酸盐水泥、甲基萘磺酸钠缩合物、水性硅烷(或硅氧烷)乳液、十二水硫酸铝钾、氢氧化镁、硅酸钠、氢氧化钙、膨润土、石英砂组成。各组分重量比为：
硅酸盐水泥 100
甲基萘磺酸钠缩合物 1-7.5
水性硅烷/硅氧烷乳液(固含量) 8-40
氢氧化钙 10-50
氢氧化镁 0-50
膨润土 10-75
石英砂 40-175
十二水硫酸铝钾 10-75
硅酸钠 0-25
各组分较佳的重量比为：
硅酸盐水泥 100
甲基萘磺酸钠缩合物 2-4
水性硅烷/硅氧烷乳液(固含量) 10-20
氢氧化钙 12-20
氢氧化镁 12-20
膨润土 18-25
石英砂 60-80
十二水硫酸铝钾 18-25
硅酸钠 4-6
本发明是有机化学物质与无机化学物质的混合粉状材料，通过渗透结晶过程对混凝土进行有效防水。
当本发明涂覆在水饱和的混凝土基面上，由于混凝土表面能够形成高的离子浓度，形成的浓度梯度为渗透创造了条件，其离子从高浓度处向低浓度处迁移。随着离子的迁移，化学物质以及本发明中的胶凝成分也迁移到水泥表面的孔隙中。当有机化学物质与本发明中的胶凝成分迁移至混凝土孔隙中后，它们便开始进行类似普通水泥颗粒地水化反应。其活性化学物质与混凝土中未水化的水泥颗粒发生水化反应形成水泥水化晶体，生成的大量晶体填充、封堵混凝土的孔隙和毛细管，使水无法进入混凝土从而达到防水的目的。
本发明因其高的离子浓度，需要较普通水泥更长的时间来形成晶体。这种时间上的延迟是有利的，因为这使得水泥颗粒有时间首先形成相互连接的孔隙和毛细孔。之后，本发明开始形成晶体并填充孔隙使孔隙率降至最低。同时也因为本发明凝结时间的延缓，其品体往往较水泥水化产物更小更致密。晶体这种尺寸上的减少和密度上的增大有助于增强填充普通水泥水化孔隙的能力。重要的是，本发明晶体使得孔隙足够小，但允许水蒸气和空气通过而不允许液态水通过。由于本发明的渗透作用，其渗入混凝土的深度可达几英寸。本发明晶体能够很好地渗入到混凝土结构中，填充孔隙。即使本发明涂层磨损掉，混凝土结构仍不透水。
本发明的制备方法是：按前述各组分重量比例称量各组份，首先将水性硅氧烷(或硅烷)乳液加入膨润土，搅拌均匀，将该浆体烘干，再在球磨机中磨成粉料，一般粒径为150-250目。然后加入表面活性分散剂甲基萘磺酸钠缩合物与石英砂，搅拌，形成团粒，最后加入硅酸盐水泥、硫酸钠、十二水硫酸铝钾、氢氧化钙、氢氧化镁组分，搅拌，形成产品。
本发明中，水泥可选用52.5强度等级的硅酸盐水泥，石英砂的细度控制在20-50目与70-100目两档为好，其他各粉体组分的细度控制在150-250目左右，各组分的自由水分含量控制在0.5％以下。
本发明的优点在于：
(1)有呼吸作用，本发明生成的独特的针状晶体能填充、封堵混凝土的裂缝和孔隙和毛细孔，从而防止任何方向水的渗入。但混凝土仍能保持正常的透气、呼吸作用；
(2)渗透深度是超强的，渗透深度随着时间逐渐增长；
(3)防水作用是永久性，本发明涂层即使遭受磨损或被刮掉，也不影响其防水效果；
(4)独特的裂缝自修复能力，当出现微细裂缝(不超过0.4mm)且有水渗入时，本发明就会再次反应生成新晶体，自动修复裂缝和填充孔隙；
(5)无毒、无污染，可安全地用于接触引用水的混凝土结构等工程；
(6)本发明施工作简单，对复杂混凝土基面的适应性好，可用于混凝土结构迎水面及背水面的防水处理，可采用干撒、涂刷或喷涂等工艺操作，施工方法简单。具体实施方式
高性能渗透结晶型防水材料，由硅氧烷、甲基萘磺酸钠缩合物、十二水硫酸铝钾、硫酸钠、硅酸盐水泥、氢氧化钙、氢氧化镁、膨润土、石英砂组成。在具体实施过程中，各组分重量百分比为：
按照上述的比例与前述制备方法，可以制备出性能要求略有差异且适合不同场合的的高性能水泥基渗透结晶型防水材料。
高性能水泥基渗透结晶型防水材料，按灰水比1∶0.3-.35的比例加水拌和后，形成具有一定触变性、流态浆体，涂刷在潮湿的混凝土基层上，活性成分渗透进混凝土内部，并反应生成钙矾石等不溶性的晶体。其活性化学物质与混凝土中未水化的水泥颗粒发生水化反应，并促进水泥水化，形成水泥水化晶体，生成的大量晶体填充、封堵混凝土的孔隙和毛细管，使水无法进入混凝土从而达到防水的目的。混凝土干燥时，活性化学物质处于休眠状态；有水渗入时，该物质继续水化生成新的结晶自动修补，从而达到永久防水作用。可广泛用于水泥混凝土工程的防水、防渗漏、防潮。