專利名稱：高性能無機(jī)無堿無氯防水防潮抗裂劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種各類建筑工程、水利工程中的水泥砼防水防潮抗裂劑。
背景技術(shù)：
實(shí)際工程中，許多公路、橋梁等都達(dá)不到設(shè)計(jì)使用壽命，有的僅投入幾年使用受到嚴(yán)重破壞，而進(jìn)行大規(guī)模修復(fù)。實(shí)踐證明Cl-是路、橋等結(jié)構(gòu)耐久性劣化的重要原因，而現(xiàn)在許多防水劑、堵漏劑、早強(qiáng)劑、減水劑等許多水泥砼外加劑均含許多Cl-，摻入水泥砼中，加速鋼筋誘蝕，導(dǎo)致水泥砼開裂破壞。
Cl-對(duì)混凝土內(nèi)部鋼筋的腐蝕作用是多方面的，包括(1)破壞鈍化膜水泥水化的高堿性，使鋼筋表面產(chǎn)生一層致密的鈍化膜，對(duì)鋼筋有很強(qiáng)的保護(hù)能力。然而當(dāng)pH＜11.5時(shí)，鈍化膜就開始不穩(wěn)定(臨界值)；當(dāng)pH＜9.88時(shí)鈍化膜生成困難或已經(jīng)生成的鈍化膜逐漸破壞。Cl-進(jìn)入混凝土中并到達(dá)鋼筋表面，當(dāng)它吸附于局部鈍化膜外時(shí)，可使該處的pH值迅速降低到4以下，于是該處的鈍化膜就被破壞了。(2)形成“腐蝕電池”Cl-對(duì)鋼筋表面鈍化膜的破壞首先發(fā)生在局部，使這些部位露出了鐵基體，與尚完好的鈍化膜區(qū)域之間構(gòu)成電位差，鐵基體作為陽極而受腐蝕，大面積鈍化膜區(qū)作為陰極。腐蝕電池作用的結(jié)果，鋼筋表面產(chǎn)生點(diǎn)蝕(抗蝕)。由于大陰極(鈍化膜區(qū))對(duì)應(yīng)于小陽極(鈍化膜破壞點(diǎn))，抗蝕發(fā)展十分迅速，這就是Cl-對(duì)鋼筋表面產(chǎn)生“抗蝕”為主的原因所在。(3)Cl-的去極化作用Cl-與Fe2+相遇會(huì)生成FeCl2，從而加速陽極過程，通常把此過程，稱作陽極去極化作用；而FeCl2是可溶的，在向混凝土內(nèi)擴(kuò)散時(shí)遇到OH-，立即生成Fe(OH)2沉淀，又進(jìn)一步氧化成鐵的氧化物(通常的鐵銹)，而釋放出的Cl-可繼續(xù)參與陽極去極化作用，從而周而復(fù)始地起破壞作用，這正是氯鹽危害的特點(diǎn)之一。(4)Cl-的導(dǎo)電作用電化學(xué)腐蝕的要素之一是要有電子通路?；炷林蠧l-的存在，強(qiáng)化了離子通路，降低了陰、陽極之間的歐姆電阻，提高了腐蝕電池的效率，從而加速了電化學(xué)腐蝕過程。
可見Cl-對(duì)鋼筋砼危害極大，加速鋼筋誘蝕，導(dǎo)致砼膨脹裂破壞，因此在外加劑須無Cl-極為重要，這是世界普遍因Cl-導(dǎo)致砼開裂的科學(xué)難題。
砼、砂漿因裂紋而造成各類建筑工程、水利工程漏水，這是世界建筑普遍存在的難題，水泥、砂漿裂主要有以下三種(1)粘著裂縫，是指集料與水泥石灰的粘接面上的裂紋，主要沿集料周圍出現(xiàn)；(2)水泥石裂縫，指水泥漿中的裂縫，出現(xiàn)在集料與集料之間；(3)集料裂縫，是指集料本身的裂縫。前兩種裂縫紋多，由于微裂縫的存在，對(duì)砼的基本性質(zhì)，如彈塑性、徐變，各種強(qiáng)度、變形、泊松化、結(jié)構(gòu)剛度，化學(xué)反應(yīng)等產(chǎn)生重要影響，造成裂縫原因較多，但常有自收縮、干燥收縮、溫度收縮、塑性收縮、碳化收縮、多荷載等等原因造成，針對(duì)以上原因，必須研制新型微膨脹補(bǔ)償收縮防裂無堿無機(jī)無氯抗裂防水劑，且應(yīng)無毒無機(jī)無污染、耐老化、對(duì)鋼筋無銹蝕，裂縫問題已是世界性問題，解決此難題，已十分必要。
砼工程堿骨料反應(yīng)已成為全球?yàn)?zāi)害問題，世界各國對(duì)堿骨料反應(yīng)高度重視，所謂堿骨料反應(yīng)就是水泥中的堿與砼骨料中活性SiO2發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成堿的硅酸鹽凝膠而產(chǎn)生砼膨脹性的開裂破壞，從而使建筑物破壞，美國、英國、加拿大、西班牙、中國等世界許多國家砼工程由于堿骨料反應(yīng)而遭受不同破壞，有的甚至很嚴(yán)重，例公路、機(jī)場(chǎng)、立交橋、橋梁等等，隨著外加劑在許多國家普及，例膨脹劑、速凝劑、防水劑、減水劑、早強(qiáng)劑、抗凍劑等等很多外加劑材料堿性很高，摻入水泥中后，加建堿骨料反應(yīng)，一般來說，分3種形式①堿硅酸反應(yīng)；②堿硅酸鹽反應(yīng)；①、②兩種時(shí)間較長，慢達(dá)一二十年上；③堿碳酸鹽反應(yīng)，反應(yīng)快，半年后可能出現(xiàn)膨脹開裂現(xiàn)象；裂縫形狀一般為網(wǎng)狀和順筋裂縫，凡含有K+、Na+強(qiáng)電解質(zhì)鹽可能導(dǎo)致堿骨料反應(yīng)，尤其在電解車間，電氣化運(yùn)輸設(shè)施砼，易發(fā)生電化腐蝕，因此應(yīng)嚴(yán)格控制砼中的總堿量，包括水泥、摻合料、外加劑、水等。除控制水泥、摻合料、水等含堿量，還應(yīng)控制外加劑的含堿量，最理想應(yīng)為外加劑無堿，無Cl-、Na+、K+存在，增大砼安全系數(shù)。
因此，研制新型無機(jī)無堿無Cl-、Na+、K+，防水防潮抗裂劑是抵制砼堿骨料反應(yīng)，鋼筋誘蝕，裂縫的重要技術(shù)手段，這是一個(gè)世界性綜合難題，已在全球工程界逐在眉睫。

發(fā)明內(nèi)容
為了研制新型無機(jī)無堿無氯防水防潮抗裂劑，須在以下外加劑進(jìn)行組合考慮，具有以下外加劑綜合功能無機(jī)防水防潮劑、堵漏劑、微膨脹補(bǔ)償收縮劑、防裂抗裂劑、早強(qiáng)劑、抗凍劑、耐候劑、耐磨劑、抗硫酸鹽侵蝕劑、抗鎂鹽侵蝕劑、抗生物侵蝕劑、抗碳化劑、抗Cl-滲透劑、耐久劑、黏結(jié)劑、抗堿骨料反應(yīng)劑、抗侵蝕性氣體劑、抗菌劑、抗油類侵蝕劑、阻誘劑。
本發(fā)明的目的在于提供一種防水抗?jié)B、防裂抗裂、防潮高度可靠的高性能無機(jī)無堿無氯防水防潮抗裂劑。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方是高性能無機(jī)無堿無氯防水防潮抗裂，它由兩種配合使用的組合物組成，第一種組合物(砂漿型)由Al2(SO4)3、FeSO4·7H2O、Co(NH2)2、CuSO4·5H2O、水組成，各組份的重量百分比為Al2(SO4)310-45，F(xiàn)eSO4·7H2O1-45，Co(NH2)20.1-21，CuSO4·5H2O0.1-25，水40-80，各組份的重量百分比之和為100％；第二種組合物(混凝土型)包括Al2(SO4)3、三乙醇胺、FeSO4·7H2O、硬脂酸鈣、CuSO4·5H2O、CaCO3、水，各組份的重量百分比為Al2(SO4)310-50，三乙醇胺 2-16，F(xiàn)eSO4·7H2O0.1-30，硬脂酸鈣 0.1-10，CuSO4·5H2O0.1-20，CaCO30.01-15，水40-80，各組份的重量百分比之和為100％。
所述的第二種組合物還包括尿素，尿素的重量百分比為0-20。
第一種組合物的制備為將上述第一種組合物的原料一起在攪料機(jī)中攪拌30分鐘即可得；第二種組合物的制備為將上述第二種組合物的原料一起在攪料機(jī)中攪拌30分鐘即可得。
第一種組合物摻入水泥砂漿，摻量占水泥用量15-25％；第二種組合物摻入砼中，摻量占水泥用量0.5-1％即可。
第一種組合物的pH為4-5，為偏酸性，無堿，無氯離子，Cl-不僅對(duì)鋼筋有銹蝕作用且對(duì)水泥砂漿有收縮開裂作用。
第二種組合物摻入砼后，Al2(SO4)3與水泥反應(yīng)，生成Al(OH)3(鋁膠)，大量鈣釩石晶體，F(xiàn)eSO4·7H2O與水泥反應(yīng)生成Fe(OH)2膠體，CuSO4·5H2O與水泥反應(yīng)生成Cu(OH)2膠體沉狀物，少量尿素起抗凍作用，此配方以Al2(SO4)3為主是為了多生成鋁膠和鈣礬石晶體，鋁本身有抗紫外線功能，具有反射作用，按晶體摻雜效應(yīng)同時(shí)摻入FeSO4，CuSO4起著無機(jī)復(fù)合作用，達(dá)到聯(lián)動(dòng)效應(yīng)，生成了一系列鈣釩石晶體Al(OH)、Fe(OH)2、Cu(OH)2膠體物質(zhì)，晶體生長長大，向周圍擠壓，各向異性，阻止和抵消了水泥砼微裂縫的擴(kuò)展，破壞了微裂縫，并通過膠體聯(lián)結(jié)一體，膠體進(jìn)入了毛細(xì)孔和微裂縫中，在水泥砂漿中徹底形成永久堅(jiān)固防水結(jié)構(gòu)，產(chǎn)品產(chǎn)生微膨脹后，水泥中大量細(xì)絲結(jié)構(gòu)已經(jīng)消失，微小松散顆料已凝結(jié)成塊，錯(cuò)重疊加，松散結(jié)構(gòu)已成為密實(shí)結(jié)構(gòu)，補(bǔ)償了水泥砂漿的收縮，堵塞了毛細(xì)孔，填充了微細(xì)孔隙，使水分子無法滲入通過。所以該產(chǎn)品防水抗?jié)B、防裂抗裂防潮高度可靠。
由于第一種組合物的pH為4-5，為偏酸性，無堿、無氯離子，Cl-不僅對(duì)鋼筋有銹蝕作用且對(duì)水泥砂漿有收縮開裂作用。
第二種組合物摻入砼后，Al2(SO4)3與水泥反應(yīng)生成Al(OH)3(鋁膠)、大量的鈣礬石晶體，F(xiàn)eSO4·7H2O與水泥反應(yīng)生成Fe(OH)2膠體，CuSO4·5H2O與水泥反應(yīng)生成Cu(OH)2膠體沉狀物，CaCO3在水泥中填充毛細(xì)孔，硬脂酸鈣在水泥中起避水憎水作用，三乙醇胺在水泥中顯著提高砼的抗?jié)B性、早強(qiáng)性、和易性，少量尿素在砼起抗凍作用。
由于第二種組合物的組份混合后pH值為5.4，偏酸性，無K+、Na+組合物，故為無堿無堿骨料反應(yīng)，無氯離子，對(duì)鋼筋無誘蝕，Cl-對(duì)砼還有收縮開裂作用。
第二種組合物與水泥反應(yīng)，生成了一系列鈣礬石晶體、Fe(OH)2、Al(OH)3、Ca(OH)2等膠體物質(zhì)，晶體生長長大，向周圍擠壓，各向異性，阻止和抵消了水泥砼微縫的擴(kuò)展，破壞了微裂縫，補(bǔ)償了收縮，收縮應(yīng)力被抵消，并通過膠體聯(lián)結(jié)一體，膠體進(jìn)入了毛細(xì)孔和微裂縫中，在混凝土中徹底形成永久堅(jiān)固防水結(jié)構(gòu)。產(chǎn)品產(chǎn)生微膨脹后，水泥中大量細(xì)絲結(jié)構(gòu)已經(jīng)消失，微小松散顆料已凝結(jié)成塊，錯(cuò)重疊加，松散結(jié)構(gòu)已成為密實(shí)結(jié)構(gòu)，補(bǔ)償了水泥混凝土的收縮，堵塞了毛細(xì)孔，填充了微細(xì)孔隙，使水分子無法滲入通過。所以該產(chǎn)品防水抗?jié)B、防裂抗裂、防潮高度可靠。
通過第一種組合物、第二種組合物的配方，摻入水泥砼中具有卓起的防水抗?jié)B性、防潮性、微膨脹補(bǔ)償收縮性、防裂抗裂性、早強(qiáng)性、抗潮性、耐候性、耐磨性、抗硫酸鹽侵蝕性、抗鎂鹽侵蝕性、抗海水侵蝕性、抗生物侵蝕性、抗碳化性、抗Cl-滲透性、抗鋼筋銹蝕性、抗酸堿性、耐老化性、黏結(jié)性、抗堿骨料反應(yīng)、抗侵蝕性氣體性、抗菌性、抗油類侵蝕性、耐久性等綜合性能，從而大大提高水泥砼工程使用壽命，解決這個(gè)世界性綜合難題有重要意義。在全球防水抗裂工程界首次提出這樣綜合概念，代表世界防水抗裂前沿領(lǐng)先方向。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1高性能無機(jī)無堿無氯防水防潮抗裂，它由兩種配合使用的組合物組成，選用無機(jī)無毒無堿無氯離子K+、Na+化工原料。
第一種組合物由Al2(SO4)3、FeSO4·7H2O、Co(NH2)2、CuSO4·5H2O、水組成，各組份的重量百分比為Al2(SO4)310，F(xiàn)eSO4·7H2O45，Co(NH2)20.1，食品級(jí)CuSO4·5H2O 0.1，水44.8；第二種組合物包括Al2(SO4)3、三乙醇胺、FeSO4·7H2O、硬脂酸鈣、CuSO4·5H2O、CaCO3、水，各組份的重量百分比為Al2(SO4)310，三乙醇胺 16，F(xiàn)eSO4·7H2O 0.1，硬脂酸鈣 0.1，食品級(jí)CuSO4·5H2O 0.1，CaCO30.01，水 73.69。
第一種組合物的制備為將上述第一種組合物的原料一起在攪料機(jī)中攪拌30分鐘即可得；第二種組合物的制備為將上述第二種組合物的原料一起在攪料機(jī)中攪拌30分鐘即可得。
實(shí)施例2高性能無機(jī)無堿無氯防水防潮抗裂，它由兩種配合使用的組合物組成，選用無機(jī)無毒無堿無氯離子K+、Na+化工原料。
第一種組合物由Al2(SO4)3、FeSO4·7H2O、Co(NH2)2、CuSO4·5H2O、水組成，各組份的重量百分比為Al2(SO4)345，F(xiàn)eSO4·7H2O 1，Co(NH2)21，食品級(jí)CuSO4·5H2O 1，水 52；第二種組合物包括Al2(SO4)3、三乙醇胺、FeSO4·7H2O、硬脂酸鈣、CuSO4·5H2O、CaCO3、水，各組份的重量百分比為Al2(SO4)350，三乙醇胺 2，F(xiàn)eSO4·7H2O 1，硬脂酸鈣 1，食品級(jí)CuSO4·5H2O1，CaCO31，水 44。
第一種組合物的制備為將上述第一種組合物的原料一起在攪料機(jī)中攪拌30分鐘即可得；第二種組合物的制備為將上述第二種組合物的原料一起在攪料機(jī)中攪拌30分鐘即可得。
實(shí)施例3高性能無機(jī)無堿無氯防水防潮抗裂，它由兩種配合使用的組合物組成，選用無機(jī)無毒無堿無氯離子K+、Na+化工原料。
第一種組合物(砂漿型)由Al2(SO4)3、FeSO4·7H2O、Co(NH2)2、CuSO4·5H2O、水組成，各組份的重量百分比為Al2(SO4)320，F(xiàn)eSO4·7H2O20，Co(NH2)210，食品級(jí)CuSO4·5H2O10，水40；第二種組合物(混凝土型)由Al2(SO4)3、三乙醇胺、FeSO4·7H2O、硬脂酸鈣、尿素、CuSO4·5H2O、CaCO3、水組成，各組份的重量百分比為Al2(SO4)310，三乙醇胺2，F(xiàn)eSO4·7H2O 30，硬脂酸鈣3，食品級(jí)CuSO4·5H2O 3，CaCO35，尿素 7，水 40。
第一種組合物的制備為將上述第一種組合物的原料一起在攪料機(jī)中攪拌30分鐘即可得；第二種組合物的制備為將上述第二種組合物的原料一起在攪料機(jī)中攪拌30分鐘即可得。
實(shí)施例4
高性能無機(jī)無堿無氯防水防潮抗裂，它由兩種配合使用的組合物組成，選用無機(jī)無毒無堿無氯離子K+、Na+化工原料。
第一種組合物由Al2(SO4)3、FeSO4·7H2O、Co(NH2)2、CuSO4·5H2O、水組成，各組份的重量百分比為Al2(SO4)310，F(xiàn)eSO4·7H2O1，Co(NH2)221，食品級(jí)CuSO4·5H2O 10，水 58；第二種組合物包括Al2(SO4)3、三乙醇胺、FeSO4·7H2O、硬脂酸鈣、尿素、CuSO4·5H2O、CaCO3、水，各組份的重量百分比為Al2(SO4)310，三乙醇胺 16，F(xiàn)eSO4·7H2O 2，硬脂酸鈣 1，食品級(jí)CuSO4·5H2O20，CaCO31，水 50。
第一種組合物的制備為將上述第一種組合物的原料一起在攪料機(jī)中攪拌30分鐘即可得；第二種組合物的制備為將上述第二種組合物的原料一起在攪料機(jī)中攪拌30分鐘即可得。
實(shí)施例5高性能無機(jī)無堿無氯防水防潮抗裂，它由兩種配合使用的組合物組成，選用無機(jī)無毒無堿無氯離子K+、Na+化工原料。
第一種組合物由Al2(SO4)3、FeSO4·7H2O、Co(NH2)2、CuSO4·5H2O、水組成，各組份的重量百分比為Al2(SO4)312，F(xiàn)eSO4·7H2O 10，Co(NH2)210，食品級(jí)CuSO4·5H2O 10，水 58；第二種組合物包括Al2(SO4)3、三乙醇胺、FeSO4·7H2O、硬脂酸鈣、尿素、CuSO4·5H2O、CaCO3、水，各組份的重量百分比為Al2(SO4)315，三乙醇胺5，F(xiàn)eSO4·7H2O 10，硬脂酸鈣5，食品級(jí)CuSO4·5H2O 4，CaCO31，尿素 20，水 40。
第一種組合物的制備為將上述第一種組合物的原料一起在攪料機(jī)中攪拌30分鐘即可得；第二種組合物的制備為將上述第二種組合物的原料一起在攪料機(jī)中攪拌30分鐘即可得。
實(shí)施例6高性能無機(jī)無堿無氯防水防潮抗裂，它由兩種配合使用的組合物組成，選用無機(jī)無毒無堿無氯離子K+、Na+化工原料。
第一種組合物由Al2(SO4)3、FeSO4·7H2O、Co(NH2)2、CuSO4·5H2O、水組成，各組份的重量百分比為Al2(SO4)310，F(xiàn)eSO4·7H2O4，Co(NH2)24，食品級(jí)CuSO4·5H2O 2，水 80；第二種組合物包括Al2(SO4)3、三乙醇胺、FeSO4·7H2O、硬脂酸鈣、尿素、CuSO4·5H2O、CaCO3、水，各組份的重量百分比為Al2(SO4)310，三乙醇胺2，F(xiàn)eSO4·7H2O 0.1，硬脂酸鈣0.5，食品級(jí)CuSO4·5H2O 0.1，CaCO30.3，尿素 7，水 80。
第一種組合物的制備為將上述第一種組合物的原料一起在攪料機(jī)中攪拌30分鐘即可得；第二種組合物的制備為將上述第二種組合物的原料一起在攪料機(jī)中攪拌30分鐘即可得。
實(shí)施例7高性能無機(jī)無堿無氯防水防潮抗裂，它由兩種配合使用的組合物組成，選用無機(jī)無毒無堿無氯離子K+、Na+化工原料。
第一種組合物由Al2(SO4)3、FeSO4·7H2O、Co(NH2)2、CuSO4·5H2O、水組成，各組份的重量百分比為Al2(SO4)310，F(xiàn)eSO4·7H2O 8，Co(NH2)27，食品級(jí)CuSO4·5H2O25，水50；第二種組合物包括Al2(SO4)3、三乙醇胺、FeSO4·7H2O、硬脂酸鈣、尿素、CuSO4·5H2O、CaCO3、水，各組份的重量百分比為Al2(SO4)310，三乙醇胺 2，F(xiàn)eSO4·7H2O 15，硬脂酸鈣 10，食品級(jí)CuSO4·5H2O 10，CaCO31，尿素 2，水 50。
第一種組合物的制備為將上述第一種組合物的原料一起在攪料機(jī)中攪拌30分鐘即可得；第二種組合物的制備為將上述第二種組合物的原料一起在攪料機(jī)中攪拌30分鐘即可得。
權(quán)利要求
1.高性能無機(jī)無堿無氯防水防潮抗裂，其特征是它由兩種配合使用的組合物組成，第一種組合物由Al2(SO4)3、FeSO4·7H2O、Co(NH2)2、CuSO4·5H2O、水組成，各組份的重量百分比為Al2(SO4)310-45，F(xiàn)eSO4·7H2O 1-45，Co(NH2)20.1-21，CuSO4·5H2O 0.1-25，水 40-80，各組份的重量百分比之和為100％；第二種組合物包括Al2(SO4)3、三乙醇胺、FeSO4·7H2O、硬脂酸鈣、CuSO4·5H2O、CaCO3、水，各組份的重量百分比為Al2(SO4)310-50，三乙醇胺 2-16，F(xiàn)eSO4·7H2O 0.1-30，硬脂酸鈣 0.1-10，CuSO4·5H2O 0.1-20，CaCO30.01-15，水 40-80，各組份的重量百分比之和為100％。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高性能無機(jī)無堿無氯防水防潮抗裂，其特征是所述的第二種組合物還包括尿素，尿素的重量百分比為0-20。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種各類建筑工程、水利工程中的水泥砼防水防潮抗裂劑。高性能無機(jī)無堿無氯防水防潮抗裂，其特征是它由兩種配合使用的組合物組成，第一種組合物由Al
文檔編號(hào)C04B22/08GK1669974SQ20051001833
公開日2005年9月21日 申請(qǐng)日期2005年3月4日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月4日
發(fā)明者廖志偉 申請(qǐng)人:廖志偉