水泥基高分子聚合物防水砂漿添加劑及其制備方法和應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于建筑材料領(lǐng)域，具體涉及水泥基高分子聚合物防水砂漿添加劑及其制 備方法和應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] 21世紀(jì)是中國經(jīng)濟(jì)大發(fā)展的時(shí)期，但經(jīng)濟(jì)的發(fā)展需要穩(wěn)定的經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn)作為保 障，目前基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)仍將是我國比較重要的經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn)，而混凝土結(jié)構(gòu)在基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè) 中起重要作用，由于混凝土材料內(nèi)部存在大量毛細(xì)孔和親水性的羥基，在潮濕環(huán)境下容易 吸附水分，引起霜凍破壞；同時(shí)有害物質(zhì)（氯離子等）也會(huì)隨水分進(jìn)入材料內(nèi)部，加速加筋 混凝土中的鋼筋腐蝕；另外混凝土中的可溶性鹽易發(fā)生水溶性迀移，在建筑物表面形成鹽 霜，影響建筑物的美觀。因此，對(duì)混凝土進(jìn)行防水處理，對(duì)增強(qiáng)、改善混凝土結(jié)構(gòu)性能，延長 使用壽命有著積極作用。
[0003] 目前常用的防水材料主要有高聚物改性瀝青防水卷材、合成高分子防水卷材、建 筑防水涂料、建筑密封材料、剛性防水及堵漏止水材。而水泥基聚合物防水材料屬于建筑密 封材料和剛性防水及堵漏止水材料的范疇，具有其他材料所不具備的優(yōu)點(diǎn)，即在潮濕基面 可施工、施工后不起鼓、潮濕環(huán)境可固化、背面防水的特性，另外在卷材無法施工的復(fù)雜結(jié) 構(gòu)處，水泥基聚合物防水材料也是一種不錯(cuò)的選擇、作為中低檔的防水材料，水泥基聚合物 防水材料可以廣泛用于公用與民用建筑中的地下防水、屋面滲漏修補(bǔ)、家庭衛(wèi)生間防水滲 漏以及地坪密封固化等方面。
[0004] 但目前現(xiàn)有的水泥基聚合物防水材料中，性能不一，導(dǎo)致工期較長，成本較高，質(zhì) 量不穩(wěn)定等，影響著使用。如表現(xiàn)在防腐性能差：建筑表面混凝土剝落，碳化和鋼筋銹蝕的 問題日益引起人們的注意，特別是一些沿海城市和地區(qū)，由于潮濕海風(fēng)的影響或海水沖刷 侵蝕的破壞，許多年代比較久遠(yuǎn)的混凝土建筑物表面破壞嚴(yán)重，鋼筋嚴(yán)重銹蝕。此外在混凝 土的使用過程中，由于紫外線照射等因素造成的老化的現(xiàn)象，也嚴(yán)重的影響了混凝土的使 用壽命，限制了混凝土的使用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題，本發(fā)明提供了節(jié)省工期、成本低、質(zhì)量穩(wěn)定的 水泥基高分子聚合物防水砂漿添加劑及其方法和應(yīng)用。具有抗裂、抗?jié)B、防水、防潮、防凍、 抗沖磨、耐腐蝕以及抗老化等多種功能。
[0006] 本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為：
[0007] 水泥基高分子聚合物防水砂漿添加劑，其由包括以下重量份的原料制成：聚合物 膠粉1-6份；抗裂纖維5-10份；聚天門冬氨酸2-5份；稀土氧化物6-12份；凹凸棒土 2-6 份；聚丙烯酸鈉5-8份；粉煤灰10-20份、重質(zhì)碳酸鈣8-10份、減水劑0. 2-0. 6份、消泡劑 0? 8-1. 2 份、保水劑 0? 6-0. 8 份。
[0008] 優(yōu)選地，水泥基高分子聚合物防水砂漿添加劑由包括以下重量份的原料制成：聚 合物膠粉4份；抗裂纖維8份；聚天門冬氨酸3份；稀土氧化物9份；凹凸棒土 4份；改性聚 丙烯酸鈉6份；粉煤灰15份、重質(zhì)碳酸鈣9份、減水劑0. 4份、消泡劑1份、保水劑0. 7份。
[0009] 其中優(yōu)選地，所述聚合物膠粉為乙烯一醋酸乙烯基可再分散乳膠粉，其固含量大 于98%，pH為6-8,最低成膜溫度為0°C。所述抗裂纖維為聚丙烯纖維或聚丙烯腈纖維。所 述稀土氧化物為氧化鈰。所述減水劑為磺化三聚氰胺高效減水劑或聚羧酸減水劑；所述消 泡劑為有機(jī)硅消泡劑；所述保水劑為纖維素醚。所述粉煤灰應(yīng)符合GB1596-91《用于水泥 和混凝土中的粉煤灰》的規(guī)定。
[0010] 本發(fā)明還提供了制備上述的水泥基高分子聚合物防水砂漿添加劑的方法，具體包 括以下步驟：將聚合物膠粉、抗裂纖維、聚天門冬氨酸、稀土氧化物、凹凸棒土、改性聚丙烯 酸鈉、煤灰、重質(zhì)碳酸鈣、減水劑、消泡劑和保水劑按重量份混合均勻即可。
[0011] 上述制備方法中，所述凹凸棒土和聚丙烯酸鈉先混合均勻，得到凹凸棒土和改性 聚丙烯酸鈉的混合物后，再與其他原料進(jìn)行混合均勻，其中凹凸棒土和改性聚丙烯酸鈉的 混合物通過以下方式獲得：
[0012] 1)前處理：將凹凸棒土在質(zhì)量分?jǐn)?shù)50%的磷酸中靜置10-12h后，于高溫電阻爐中 在溫度為400-450°C的條件焙燒I. 8-2h ;然后用0. lmol/L的鹽酸溶液煮沸10-15min，用蒸 餾水洗滌至中性；上述中凹凸棒土與磷酸的質(zhì)量比為1:1-1:5 ;
[0013] 2)活化：將1102溶膠與前處理后的凹凸棒土以質(zhì)量比2:1混合后攪拌0. 5-0. 8h， 停止攪拌后密封靜置24h以上；除去TiO2溶膠，用無水乙醇、去離子水交替洗滌數(shù)次后，在 80-KKTC下干燥1-1. 5h，將干燥后的凹凸棒土置于帶蓋的坩堝內(nèi)，于高溫電阻爐中在溫度 400-500 °C的條件下焙燒l_3h后，取出，放入10-15 %氫氧化鈉溶液中研磨至20-40 y m漿 料，調(diào)漿料PH值為中性，再加入聚丙烯酸鈉混合均勻后噴霧干燥，得到凹凸棒土和改性聚 丙烯酸鈉的混合物。
[0014] 此外，本發(fā)明還提供了一種包括上述中水泥基高分子聚合物防水砂漿添加劑的防 水砂漿，所述水泥基高分子聚合物防水砂漿添加劑的添加量為水泥重量的3-5%。
[0015] 同時(shí)，本發(fā)明還提供了一種包括上述中水泥基高分子聚合物防水砂漿添加劑的混 凝土。
[0016] 本發(fā)明的添加劑在使用前，即未與水泥和/或石膏混合前的形態(tài)為粉末狀，使用 時(shí)再摻加到水泥干粉料中，該種方式改變了以往聚合物以乳液的形式生產(chǎn)和貯存的方式， 因此貯運(yùn)的便捷性都優(yōu)于乳液狀的添加劑。
[0017] 本發(fā)明的添加劑應(yīng)用在防水砂漿中時(shí)，因聚合物膠粉即乙烯-醋酸乙烯基可再分 散乳膠粉為有機(jī)高分子聚合物，能夠極大地提高材料的吸附粘結(jié)力。當(dāng)加水拌和時(shí)，防水砂 漿因聚合物吸水溶解而變?yōu)轲こ砟z液，起到很好的保水作用。在水泥凝結(jié)硬化過程中，水泥 從聚合物中吸收水分而不斷水化，同時(shí)聚合物因脫水而逐漸凝固，使形成的水泥石空間骨 架的孔隙被聚合物柔韌的質(zhì)點(diǎn)、網(wǎng)絡(luò)、膜層膠結(jié)成空間網(wǎng)結(jié)構(gòu)，使聚合物的柔性與水泥的剛 性有機(jī)地結(jié)合在一起，初期形成一層略有柔性的復(fù)合體。隨著時(shí)間的延長，原有的聚合物膠 液已硬化，而水泥從空氣中吸收水分還不斷地水化，強(qiáng)度越來越高，剛性也越來越大，最后 形成堅(jiān)硬的剛?cè)峤Y(jié)合的防水層。
[0018] 同時(shí)，通過結(jié)晶型混合物的滲透作用，能與基體內(nèi)部的活性物質(zhì)發(fā)生一系列的物 理化學(xué)反應(yīng)，形成不溶于水的結(jié)晶體，填塞毛細(xì)孔道，使基體致密、減縮、防滲，從而組成一 層具有較高抗裂、防水能力的復(fù)合體。
[0019] 此外，在使用時(shí)，聚合物發(fā)生高交聯(lián)固化反應(yīng)。當(dāng)水泥發(fā)生水化反應(yīng)時(shí)，其水化產(chǎn) 物Ca(OH) 2與改性聚丙烯酸鈉進(jìn)一步反應(yīng)，產(chǎn)生以化學(xué)鍵結(jié)合的大分子空間網(wǎng)絡(luò)交織結(jié)構(gòu)， 形成一層柔韌、富彈性的防水膜。由于分子鍵能大，形成的大分子結(jié)構(gòu)不易降解，這樣涂膜 的抗紫外線、耐高低溫的能力就強(qiáng)，因而使本發(fā)明的添加劑具有良好的耐候性。
[0020] 本發(fā)明中添加的稀土氧化物以及聚天門冬氨酸不是簡單的物理混合，稀土氧化物 和聚天門冬氨酸均參與防水砂漿應(yīng)用過程中的復(fù)雜化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生協(xié)同作用，從結(jié)構(gòu)機(jī)理 上去改變?cè)械奶匦?，尤其是在抗紫外線老化方面具有明顯的效果，同時(shí)對(duì)改善和提高防 水砂漿的抗拉強(qiáng)度和斷裂延伸率也具有很好的效果。此外由于本發(fā)明屬于建筑材料，為防 水砂漿的添加劑，在實(shí)際的使用過程中會(huì)與金屬如鋼筋等材料相互配合使用，因此長時(shí)間 的使用以及環(huán)境因素的影響會(huì)造成金屬等的腐蝕，而聚天門氨酸通過與金屬表面的作用有 效的起到了緩蝕作用。
[0021] 抗裂纖維其獨(dú)特的抗拉強(qiáng)度，分散性，熔點(diǎn)燃點(diǎn)，耐酸堿性等性能，能夠有效防止 防水砂漿、混凝土的維系裂縫的產(chǎn)生和發(fā)展，具有阻裂抗?jié)B功能。
[0022] 凹凸棒土是一種層鏈狀過渡結(jié)構(gòu)的以含水富鎂硅酸鹽為主的黏土礦，具有獨(dú)特的 棒晶結(jié)構(gòu)，是一種天然的一維無機(jī)材料，在本發(fā)明中起到增強(qiáng)和增韌的作用。
[0023] 改性的聚丙烯酸鈉在本發(fā)明除了起到分散劑的作用外，通過1102對(duì)聚丙烯酸鈉進(jìn) 行改性后，能夠提高聚丙烯酸鈉在成膜過程中的強(qiáng)韌性，但由于TiO 2只有銳鈦礦晶型的催 化效果較好，因此利用凹凸棒土耐高溫的特性，通過凹凸棒土，先將1102轉(zhuǎn)化成銳鈦礦晶 型，然后再與聚丙烯酸鈉作用，實(shí)現(xiàn)聚丙烯酸鈉改性的目的。同時(shí)由于110 2通過吸收和散射 紫外線等作用，降低紫外線的透過，有效的提高防紫外光能力，提高本發(fā)明產(chǎn)品的耐候性。
[0024] 粉煤灰可使混凝土和砂漿具有后期強(qiáng)度高，干縮性小，和易性好，水化熱低，抑制 堿骨料膨脹，抗硫酸鹽腐蝕性能好等優(yōu)點(diǎn)。
[0025] 減水劑是一種在維持混凝土坍落度不變的條件下，能減少拌合用水量的混凝土外 加劑。加入混凝土拌合物后對(duì)水泥顆