一种混凝土防水剂及其应用
阅读说明：本技术 一种混凝土防水剂及其应用 (Concrete waterproofing agent and application thereof ) 是由 胡强 杨辉 吴春春 包泳先 于 2021-09-06 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种混凝土防水剂及其应用,涉及混凝土添加剂技术领域,所述的混凝土防水剂包含微晶蜡、偏高岭土和聚二甲基硅氧烷；所述微晶蜡、偏高岭土和聚二甲基硅氧烷的质量比为1-3:0.5-5:0.5-2；该混凝土防水剂主要应用于混凝土干燥或混凝土表面防水性能退化的阶段,可采用喷涂等简单的涂覆方法对混凝土材料表面进行涂覆,能适应各种工程需要,具有广阔的应用前景。(The invention provides a concrete waterproof agent and application thereof, and relates to the technical field of concrete additives, wherein the concrete waterproof agent comprises microcrystalline wax, metakaolin and polydimethylsiloxane; the mass ratio of the microcrystalline wax to the metakaolin to the polydimethylsiloxane is 1-3:0.5-5: 0.5-2; the concrete waterproof agent is mainly applied to the stage of concrete drying or concrete surface waterproof performance degradation, can be used for coating the surface of a concrete material by adopting simple coating methods such as spraying and the like, can meet various engineering requirements, and has wide application prospects.)
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技术领域
】本发明涉及混凝土添加剂技术领域，具体涉及一种混凝土防水剂及其应用。
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背景技术
】混凝土是当今土木建筑工程当中应用最广的建筑材料，随着混凝土材料的广泛应用，人们对混凝土的性能要求也逐渐提升，混凝土受到腐蚀的问题日益突出，每年大量的混凝土建筑因受到雨水冲刷、酸雨腐蚀等原因遭到不同程度的破坏，从而导致很多混凝土(混凝土材料)由于各种原因提前失效，包括水分侵蚀导致失效。
混凝土基本上是防水的，但配制混凝土的配料的变化会影响混凝土的防水程度和孔隙率，这是因为混凝土中存在的孔隙和毛细血管网络，允许潜在的危险物质进入，从而导致劣化；因此，环境和混凝土元素之间的关联决定了其长期性能耐久性，一般情况下，路面、桥面等裸露混凝土结构的透水性会影响结构中钢筋的耐久性和腐蚀程度，与水有关的问题，如冻结和融化也会导致钢筋混凝土的严重退化，为了避免与上述退化过程相关的水的进入减少孔隙空间和渗透性，现有的方式一般通过表面处理来减少水的进入，例如：(1)疏水浸渍，(2)浸渍，(3)涂层；对于一些已经完成的混凝土工程退化维护，只能使用表面处理方式延长混凝土寿命，处理效果往往不理想。
基于此，本发明提供一种混凝土防水剂，以解决上述问题。
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发明内容
】有鉴于此，本发明的目的在于提供一种混凝土防水剂及其应用，该混凝土防水剂主要应用于混凝土干燥或混凝土表面防水性能退化的阶段，可采用喷涂等简单的涂覆方法对混凝土材料表面进行涂覆，能适应各种工程需要，具有广阔的应用前景。
为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：
一种混凝土防水剂，该混凝土防水剂包含微晶蜡、偏高岭土和聚二甲基硅氧烷；所述微晶蜡、偏高岭土和聚二甲基硅氧烷的质量比为1-3:0.5-5:0.5-2。
本发明中，进一步地，所述微晶蜡、偏高岭土和聚二甲基硅氧烷的质量比为2:3:1。
本申请还提供所述的混凝土防水剂在混凝土中的应用。
本申请还提供一种混凝土防水剂的制备方法，该方法包括如下步骤：
(1)在吐温-80中加入蒸馏水，接着在1400-1600r/min高速搅拌下搅拌4-6min，使吐温-80均匀分散于蒸馏水中，得到分散乳化剂；
(2)将微晶蜡均匀分散在无水乙醇A中，接着在70-80℃水浴中搅拌至完全溶解，趁热倒入步骤(1)所得的分散乳化剂中，以1800-2200r/min的转速搅拌15-25min，得到白色乳液；
(3)在步骤(2)所得白色溶液中一边搅拌一边加入偏高岭土，搅拌的转速为780-820r/min，高岭土加入完毕后，将搅拌转速升至4500-5500r/min，搅拌8-12min，得到混合溶液；
(4)将聚二甲基硅氧烷加入无水乙醇B中，分散均匀得到PDMS乙醇溶液，接着将PDMS乙醇溶液进行超声处理4-6min；
(5)在780-820r/min的转速下，一边搅拌一边将步骤(4)超声处理后的PDMS乙醇溶液缓慢滴加到步骤(3)的混合溶液中，滴加完毕后，将搅拌转速升至1800-2200r/min再搅拌25-35min，即可得到所述混凝土防水剂；
上述各步骤物料的质量份分别为：吐温-80 1-3份、蒸馏水80-100份、微晶蜡1-3份、无水乙醇A 60-90份、偏高岭土0.5-5份、聚二甲基硅氧烷0.5-2份和无水乙醇B 8-12份。
本发明中，进一步地，所述混凝土防水剂由以下质量份的原料组成：吐温-80 2份、蒸馏水90份、微晶蜡2份、无水乙醇A 80份、偏高岭土3份、聚二甲基硅氧烷1份和无水乙醇B10份。
本发明中，进一步地，所述无水乙醇A和无水乙醇B的纯度均为99.7％以上的无水乙醇。
上述的无水乙醇A和无水乙醇B为同种物质，为了区分两个步骤的原料因此分别进行命名。
本发明中，进一步地，所述偏高岭土的粒径为4-6μm。
本发明中，进一步地，所述微晶蜡为65号微晶蜡或70号微晶蜡。
本申请还提供所述的方法制备得到的混凝土防水剂在混凝土中的应用。
具体的，主要应用于混凝土干燥或混凝土表面防水性能退化的阶段，将混凝土防水剂按照500g/m2的量均匀喷涂于混凝土表面上，于室温(约20℃)下干燥3天，即可。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明至少包括以下有益效果：
1.本发明的混凝土防水剂主要应用于混凝土干燥或混凝土表面防水性能退化的阶段，该混凝土防水剂主要由微晶蜡、偏高岭土和聚二甲基硅氧烷组成，三者协同增效，组合而成的涂层产生了层次化的微纳米结构，从而导致了高水平的超疏水性，结合在混凝土表面和空穴中，防止有害离子渗透进入混凝土中；具体在应用过程中，可采用喷涂等简单的涂覆方法对混凝土材料表面进行涂覆，能适应各种工程需要，具有广阔的应用前景。
2.本发明的混凝土防水剂制备工艺简单、易于保存，且成品稳定性强，不易分层团聚，在放置一段时间后，仍然能够具备高疏水性，维持良好的防水性能。
【
具体实施方式
】
下面的实施例可以帮助本领域的技术人员更全面地理解本发明，但不可以以任何方式限制本发明。
实施例1
制备混凝土防水剂
本实施例提供一种混凝土防水剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)在吐温-80中加入蒸馏水，接着在1600r/min高速搅拌下搅拌4min，使吐温-80均匀分散于蒸馏水中，得到分散乳化剂；
(2)将微晶蜡均匀分散在无水乙醇A中，接着在80℃水浴中搅拌至完全溶解，趁热倒入步骤(1)所得的分散乳化剂中，以2200r/min的转速搅拌25min，得到白色乳液；
(3)在步骤(2)所得白色溶液中一边搅拌一边加入偏高岭土，搅拌的转速为820r/min，高岭土加入完毕后，将搅拌转速升至5500r/min，搅拌12min，得到混合溶液；
(4)将聚二甲基硅氧烷加入无水乙醇B中，分散均匀得到PDMS乙醇溶液，接着将PDMS乙醇溶液进行超声处理6min；
(5)在820r/min的转速下，一边搅拌一边将步骤(4)超声处理后的PDMS乙醇溶液缓慢滴加到步骤(3)的混合溶液中，滴加完毕后，将搅拌转速升至2200r/min再搅拌25min，即可得到所述混凝土防水剂；
上述各步骤物料的质量份分别为：吐温-80 3份、蒸馏水100份、微晶蜡3份、无水乙醇A 90份、偏高岭土5份、聚二甲基硅氧烷2份和无水乙醇B 12份；所述无水乙醇A和无水乙醇B的纯度均为99.7％以上的无水乙醇，所述偏高岭土的粒径为6μm；所述微晶蜡为65号微晶蜡。
实施例2
本实施例提供一种混凝土防水剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)在吐温-80中加入蒸馏水，接着在1500r/min高速搅拌下搅拌5min，使吐温-80均匀分散于蒸馏水中，得到分散乳化剂；
(2)将微晶蜡均匀分散在无水乙醇A中，接着在75℃水浴中搅拌至完全溶解，趁热倒入步骤(1)所得的分散乳化剂中，以2000r/min的转速搅拌20min，得到白色乳液；
(3)在步骤(2)所得白色溶液中一边搅拌一边加入偏高岭土，搅拌的转速为800r/min，高岭土加入完毕后，将搅拌转速升至5000r/min，搅拌10min，得到混合溶液；
(4)将聚二甲基硅氧烷加入无水乙醇B中，分散均匀得到PDMS乙醇溶液，接着将PDMS乙醇溶液进行超声处理5min；
(5)在800r/min的转速下，一边搅拌一边将步骤(4)超声处理后的PDMS乙醇溶液缓慢滴加到步骤(3)的混合溶液中，滴加完毕后，将搅拌转速升至2000r/min再搅拌30min，即可得到所述混凝土防水剂；
上述各步骤物料的质量份分别为：吐温-80 2份、蒸馏水90份、微晶蜡2份、无水乙醇A 80份、偏高岭土3份、聚二甲基硅氧烷1份和无水乙醇B 10份；所述无水乙醇A和无水乙醇B的纯度均为99.7％以上的无水乙醇，所述偏高岭土的粒径为5μm；所述微晶蜡为65号微晶蜡。
实施例3
本实施例提供一种混凝土防水剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)在吐温-80中加入蒸馏水，接着在1600r/min高速搅拌下搅拌6min，使吐温-80均匀分散于蒸馏水中，得到分散乳化剂；
(2)将微晶蜡均匀分散在无水乙醇A中，接着在70℃水浴中搅拌至完全溶解，趁热倒入步骤(1)所得的分散乳化剂中，以1800r/min的转速搅拌25min，得到白色乳液；
(3)在步骤(2)所得白色溶液中一边搅拌一边加入偏高岭土，搅拌的转速为820r/min，高岭土加入完毕后，将搅拌转速升至4500r/min，搅拌8min，得到混合溶液；
(4)将聚二甲基硅氧烷加入无水乙醇B中，分散均匀得到PDMS乙醇溶液，接着将PDMS乙醇溶液进行超声处理4min；
(5)在780r/min的转速下，一边搅拌一边将步骤(4)超声处理后的PDMS乙醇溶液缓慢滴加到步骤(3)的混合溶液中，滴加完毕后，将搅拌转速升至1800r/min再搅拌25min，即可得到所述混凝土防水剂；
上述各步骤物料的质量份分别为：吐温-80 1份、蒸馏水80份、微晶蜡1份、无水乙醇A 60份、偏高岭土0.5份、聚二甲基硅氧烷0.5份和无水乙醇B 8份；所述无水乙醇A和无水乙醇B的纯度均为99.7％以上的无水乙醇，所述偏高岭土的粒径为4μm；所述微晶蜡为65号微晶蜡。
实施例4
混凝土防水剂的稳定性测试
为了得到稳定性最佳的混凝土防水剂，申请人进一步探讨所述原料的组成对混凝土防水剂稳定性的影响，即在温度为20±0.5℃下对所得混凝土防水剂进行密封静置，记录该防水剂出现分层时间，以微晶蜡、偏高岭土和聚二甲基硅氧烷质量比设计正交试验，其中，除了微晶蜡、偏高岭土和聚二甲基硅氧烷质量比不同之外，防水剂的其他制备方法同实施例2；正交实验因素水平如表1所示：
表1混凝土防水剂稳定性的正交实验因素水平
水平
微晶蜡
偏高岭土
聚二甲基硅氧烷
A
1
1
1
B
2
2
2
C
3
3
3
上述配比的正交分析，及其结果分别如表2所示：
表2正交实验及结果
制剂能够长时间维持原本状态不分层，初步判定为稳定性较高，由表2结果可知，稳定性效果最好的是试验5。
实施例5
混凝土防水剂的应用
所述混凝土防水剂应用于混凝土干燥或混凝土表面防水性能退化的阶段，使用方法是该将混凝土防水剂按照500g/m2的量均匀喷涂于混凝土表面上，于室温(约20℃)下干燥3天，即可；
本实施例将针对混凝土的防水性能进行进一步进行以下测试：
测试一：
经过上述实施例4中的测试，从表2中可得知，试验数为5的防水剂效果最好，该组防水剂的稳定性最佳；除此之外，试验数为2、6的防水剂也表现出良好的稳定性，因此本测试首先选择实验组2、5、6的防水剂进行混凝土防水测试，依次记为第一组、第二组、第三组，接着再选择稳定性一般的3、7、8组，依次记为第四组、第五组、第六组；
按照本实施例所述的防水方法，将上述组别的混凝土防水剂按照500g/m2的量均匀喷涂于混凝土表面上，于室温(约20℃)下干燥3天，接着使用上海中晨公司生产的JC2000C1型接触角测量仪，测试混凝土表面的接触角。记录数据如表3所示：
表3各组混凝土的接触角1
此外，为了进一步测试防水剂保存一段时间后其防水性能，申请人将以上六组防水剂保存55天后，再按照上述方式继续测试各组混凝土的接触角，并记录数据如表4所示：
表4使用保存55天后防水剂处理的各组混凝土的接触角
根据表3和表4可知，第三组的防水剂防水效果最好，且稳定性强，虽然，第一组的稳定性比第三组强，但是，其防水效果比第三组差很多，而第四组至第六组也有良好的防水效果，但是在保存55天后，几乎失去了防水效果，因其稳定性较差，导致防水剂无法再实现防水作用，因此，综合上述结果，可知防水剂的原料配比对防水效果影响很大，微晶蜡、偏高岭土和聚二甲基硅氧烷质量比为2:3:1为最佳。
测试二：
除了原料的质量比之外，为了测试其他的制备参数对防水效果的影响，申请人进一步做以下试验，分别测试以下组别的接触角(测试方法同测试一)
第一组：将聚甲基丙烯酸甲酯替换聚二甲基硅氧烷，其他方式与实施例2相同；
第二组：去掉步骤(4)中的超声处理，其他方式与实施例2相同；
第三组：去掉微晶蜡，其他方式与实施例2相同；
第四组：去掉聚二甲基硅氧烷，其他方式与实施例2相同；
第五组：混凝土防水剂的制备方法为：将0.5g疏水sio2纳米粒子分散到乙醇(50mL)中，大力搅拌，然后超声30min，以确保纳米粒子充分分散；将0.5g疏水SiO2纳米粒子分散到50mL乙醇中，大力搅拌，然后超声30min，以确保纳米粒子充分分散；将2g硅酸乙酯分散于10mL乙醇溶液中，在1000r/min搅拌5min；将步骤2)得到的PDMS乙醇溶液慢慢滴加滴加到步骤1)，滴加结束后，在800r/min下搅拌10min；将步骤3)所得溶液在冰水浴中超声分散30min，最终得到硅酸乙酯防水剂；
第六组：将步骤(3)和步骤(5)中一边搅拌一边加入物料改为直接加入物料后进行高速搅拌，其他方式与实施例2相同；
同样按照本实施例所述的防水方法，将上述组别的混凝土防水剂按照500g/m2的量均匀喷涂于混凝土表面上，于室温(约20℃)下干燥3天，接着使用上海中晨公司生产的JC2000C1型接触角测量仪，测试混凝土表面的接触角。记录数据如表5所示：
表5各组各组混凝土的接触角2
综上试验可知，通过本申请的混凝土防水剂的原料配比和制备方法能够获取最佳的防水剂，其稳定性和防水性均表现优异。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。
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