一种苛性环境下的水泥基渗透结晶型防水剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及防水材料技术领域，具体为一种苛性环境下的水泥基渗透结晶型防水剂及其制备方法。

背景技术

随着混凝土的使用越来越广泛，但由于混凝土墙体容易产生微裂纹，抗渗性能欠佳，易于出现地下室渗漏、卫生间渗水、墙体渗水等问题。其他不同作用机理的防水材料极易氧化，因此只能在短时期内发挥防水功效，导致防水部位频繁出现渗漏问题。

水泥基防水材料是以水泥为主要原料，掺加少量有机外加剂和填料，在水泥基材表面或者内部形成一层致密层，阻止水分的通过，从而达到防水的目的。如CN201010570968.X公开了无机水泥渗透结晶型防水剂及其生产工艺，该材料由硅灰、硅酸钠、膨润土、粉煤灰、聚丙烯纤维和磺酸盐减水剂按一定的百分配合比组成；其生产工艺依次是：配料、送料、混料、检验、包装入库；具有渗透结晶、防水、耐久、密实、堵漏等优点；可广泛用于建筑外墙、地下室等防水系统，特别是背水面防水体；但是由于其为多相复合脆性的水泥基防水材料，在苛性环境下，该材料易被腐蚀，且内部易产生裂纹，从而导致防水性能变差，严重影响建筑物服役寿命。因此，开发一种抗氧化性、防水性、耐腐蚀性较强的苛性环境下的水泥基渗透结晶型防水剂具有重要的社会效益。

发明内容

本发明的目的在于提供一种苛性环境下的水泥基渗透结晶型防水剂及其制备方法，以解决现有技术中存在的问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

一种苛性环境下的水泥基渗透结晶型防水剂，按重量份数计，包括100～400份水泥、50～280份水、10～20份复合凝胶、60～320份聚丙烯基苯硼酸树脂。

进一步的，所述水泥为铝酸钙水泥。

进一步的，所述复合凝胶是由十二烷基苯磺酸铝、邻硝基苯胺基硅氧烷、氢氧化钙混合反应得到。

进一步的，一种苛性环境下的水泥基渗透结晶型防水剂的制备方法，包括以下制备步骤：

(1)复合凝胶的制备；

(2)苛性环境下的水泥基渗透结晶型防水剂的制备。

进一步的，包括以下制备步骤：

(1)复合凝胶的制备：氩气保护条件下，将十二烷基苯磺酸铝、邻硝基苯胺基硅氧烷、氢氧化钙、乙醇按质量比1：1.6：0.7：2.6～1：2：0.9：3混合，以500～800r/min搅拌15～20min，制得溶液A；在25～26℃、500～800r/min搅拌条件下，将无水乙醇和去离子水按质量比1.4：0.12～1.5：0.14搅拌15～20min，制得溶液B；在25～26℃，1200～1500r/min搅拌条件下，以40～60滴/min的滴定速度向溶液A中滴加溶液A质量1～1.4倍的溶液B，滴加完毕后继续搅拌10min，加入溶液A质量0.6～0.8倍的亚硝酸钠，升温至200～300℃，同步升压至4.8～6.9*10

(2)苛性环境下的水泥基渗透结晶型防水剂的制备：氩气保护条件下，将复合凝胶、水泥基料按质量比1：15～1：17混合，以100～200r/min搅拌20～40min，加入水泥基料质量0.4～0.47倍的聚丙烯基苯硼酸树脂，升温至140～160℃后继续搅拌11～13h，再降温至100～115℃，加入水泥基料质量的0.7～0.9倍氯化钠，继续搅拌5～7h，升温至340～360℃，保温反应2～3h，自然冷却至室温，制备得到苛性环境下的水泥基渗透结晶型防水剂。

进一步的，步骤(1)所述邻硝基苯胺基硅氧烷的制备方法如下：室温和氩气保护条件下，将邻硝基对氯苯胺和三乙氧基硅烷、乙醚按质量比1：0.6：5～1：0.8：7混合，以600～800r/min搅拌20～30min，随后加入邻硝基对氯苯胺质量0.01～0.03倍的三氯化铝，降温至0～4℃，继续搅拌7～9h，制备得到邻硝基苯胺基硅氧烷。

进一步的，步骤(2)所述聚丙烯基苯硼酸树脂的制备方法如下：在60～80℃和4～5MPa条件下，将4-烯丙基甲酰氨苯基硼酸和乙醚按质量比1：5～1：10混合，以400～600r/min搅拌30～50min，随后以50～70滴/min滴加4-烯丙基甲酰氨苯基硼酸质量0.1～0.3倍的过氧化二苯甲酰，以900～1100r/min搅拌2～4h，自然冷却至室温，制备得到聚丙烯基苯硼酸树脂。

进一步的，步骤(2)所述水泥基料的制备方法如下：将水泥、水按质量比1：0.5～1：0.7混合，以80～100r/min搅拌10～30min，制备得到水泥基料。

与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：

本发明制备的苛性环境下的水泥基渗透结晶型防水剂，包括水泥、水、复合凝胶、聚丙烯基苯硼酸树脂；其中，复合凝胶是由十二烷基苯磺酸铝、邻硝基苯胺基硅氧烷、氢氧化钙混合制备得到。

首先，十二烷基苯磺酸铝在氢氧化钙作用下水解，形成氧化铝凝胶、硫酸钙、苯酚，邻硝基苯胺基硅氧烷水解，形成氧化铝-氧化硅复合凝胶，氧化铝-氧化硅复合凝胶上的邻硝基苯胺重氮化后与苯酚反应，形成邻羟基苯并三氮唑，增强了苛性环境下的水泥基渗透结晶型防水剂的抗氧化性能。

其次，水泥中的铝酸三钙、水和复合凝胶微粒中的硫酸钙相互结合，在水泥颗粒表面形成水化硫铝酸钙针状晶体，形成保护膜，阻碍水分进入水泥颗粒内部，进而达到防水的效果；聚丙烯基苯硼酸树脂上的硼酸和复合凝胶表面的羟基反应，在水泥基渗透结晶型防水剂中形成硼硅层，增强了水泥基渗透结晶型防水剂上的耐腐蚀性能。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为了更清楚的说明本发明提供的方法通过以下实施例进行详细说明，在将以下实施例中制得的苛性环境下的水泥基渗透结晶型防水剂的各指标测试方法如下：

抗氧化性：取相同质量实施例和对比例制备的苛性环境下的水泥基渗透结晶型防水剂放入湿度为80％、温度为40℃的环境中氧化28天，按照GB18445测定氧化前后的抗压强度，氧化前后抗压强度变化率＝(氧化前的抗压强度-氧化后的抗压强度)*100％/氧化前后的抗压强度。

防水性：取相同质量实施例和对比例制备的苛性环境下的水泥基渗透结晶型防水剂，按照GB18445测定28d抗渗压力、第二次抗渗压力(56d)、渗透压力比(28d)。

耐腐蚀性：取相同质量实施例和对比例制备的苛性环境下的水泥基渗透结晶型防水剂，将质量分数为45％的氢氧化钠溶液涂在苛性环境下的水泥基渗透结晶型防水剂上，在20℃、湿度为80％的环境下静置28天，观察按照GB18445测定腐蚀后的抗压强度，腐蚀前后抗压强度变化率＝(腐蚀前的抗压强度-腐蚀后的抗压强度)*100％/腐蚀前的抗压强度。

实施例1

(1)室温和氩气保护条件下，将邻硝基对氯苯胺和三乙氧基硅烷、乙醚按质量比1：0.6：5混合，以600r/min搅拌20min，随后加入邻硝基对氯苯胺质量0.01倍的三氯化铝，降温至0℃，继续搅拌7h，制备得到邻硝基苯胺基硅氧烷氩气保护条件下，将十二烷基苯磺酸铝、邻硝基苯胺基硅氧烷、氢氧化钙、乙醇按质量比1：1.6：0.7：2.6混合，以500r/min搅拌15min，制得溶液A；在25℃、500r/min搅拌条件下，将无水乙醇和去离子水按质量比1.4：0.12搅拌15min，制得溶液B；在25℃，1200r/min搅拌条件下，以40滴/min的滴定速度向溶液A中滴加溶液A质量1倍的溶液B，滴加完毕后继续搅拌10min，加入溶液A质量0.6倍的亚硝酸钠，升温至200℃，同步升压至4.8*10

(2)在60℃和4MPa条件下，将4-烯丙基甲酰氨苯基硼酸和乙醚按质量比1：5混合，以400r/min搅拌30min，随后以50滴/min滴加4-烯丙基甲酰氨苯基硼酸质量0.1倍的过氧化二苯甲酰，以900r/min搅拌2h，自然冷却至室温，制备得到聚丙烯基苯硼酸树脂；

(3)将水泥、水按质量比1：0.5混合，以80r/min搅拌10min，制备得到水泥基料；氩气保护条件下，将复合凝胶、水泥基料按质量比1：15混合，以100r/min搅拌20min，加入水泥基料质量0.4倍的聚丙烯基苯硼酸树脂，升温至140℃后继续搅拌11h，再降温至100℃，加入水泥基料质量的0.7倍氯化钠，继续搅拌5h，升温至340℃，保温反应2h，自然冷却至室温，制备得到苛性环境下的水泥基渗透结晶型防水剂。

实施例2

(1)室温和氩气保护条件下，将邻硝基对氯苯胺和三乙氧基硅烷、乙醚按质量比1：0.7：6混合，以700r/min搅拌25min，随后加入邻硝基对氯苯胺质量0.02倍的三氯化铝，降温至2℃，继续搅拌8h，制备得到邻硝基苯胺基硅氧烷氩气保护条件下，将十二烷基苯磺酸铝、邻硝基苯胺基硅氧烷、氢氧化钙、乙醇按质量比1：1.8：0.8：2.8混合，以650r/min搅拌17.5min，制得溶液A；在25.5℃、650r/min搅拌条件下，将无水乙醇和去离子水按质量比1.45：0.13搅拌17.5min，制得溶液B；在25.5℃，1350r/min搅拌条件下，以50滴/min的滴定速度向溶液A中滴加溶液A质量1.2倍的溶液B，滴加完毕后继续搅拌10min，加入溶液A质量0.7倍的亚硝酸钠，升温至250℃，同步升压至5.8*10

(2)在70℃和4.5MPa条件下，将4-烯丙基甲酰氨苯基硼酸和乙醚按质量比1：7.5混合，以500r/min搅拌40min，随后以60滴/min滴加4-烯丙基甲酰氨苯基硼酸质量0.2倍的过氧化二苯甲酰，以1000r/min搅拌3h，自然冷却至室温，制备得到聚丙烯基苯硼酸树脂；

(3)将水泥、水按质量比1：0.6混合，以90r/min搅拌20min，制备得到水泥基料；氩气保护条件下，将复合凝胶、水泥基料按质量比1：16混合，以150r/min搅拌30min，加入水泥基料质量0.43倍的聚丙烯基苯硼酸树脂，升温至150℃后继续搅拌12h，再降温至108℃，加入水泥基料质量的0.8倍氯化钠，继续搅拌6h，升温至350℃，保温反应2.5h，自然冷却至室温，制备得到苛性环境下的水泥基渗透结晶型防水剂。

实施例3

(1)室温和氩气保护条件下，将邻硝基对氯苯胺和三乙氧基硅烷、乙醚按质量比1：0.8：7混合，以800r/min搅拌30min，随后加入邻硝基对氯苯胺质量0.03倍的三氯化铝，降温至4℃，继续搅拌9h，制备得到邻硝基苯胺基硅氧烷氩气保护条件下，将十二烷基苯磺酸铝、邻硝基苯胺基硅氧烷、氢氧化钙、乙醇按质量比1：2：0.9：3混合，以800r/min搅拌20min，制得溶液A；在26℃、800r/min搅拌条件下，将无水乙醇和去离子水按质量比1.5：0.14搅拌20min，制得溶液B；在26℃，1500r/min搅拌条件下，以60滴/min的滴定速度向溶液A中滴加溶液A质量1.4倍的溶液B，滴加完毕后继续搅拌10min，加入溶液A质量0.8倍的亚硝酸钠，升温至300℃，同步升压至6.9*10

(2)在80℃和5MPa条件下，将4-烯丙基甲酰氨苯基硼酸和乙醚按质量比1：10混合，以600r/min搅拌50min，随后以70滴/min滴加4-烯丙基甲酰氨苯基硼酸质量0.3倍的过氧化二苯甲酰，以1100r/min搅拌4h，自然冷却至室温，制备得到聚丙烯基苯硼酸树脂；

(3)将水泥、水按质量比1：0.7混合，以100r/min搅拌30min，制备得到水泥基料；氩气保护条件下，将复合凝胶、水泥基料按质量比1：17混合，以200r/min搅拌40min，加入水泥基料质量0.47倍的聚丙烯基苯硼酸树脂，升温至160℃后继续搅拌13h，再降温至115℃，加入水泥基料质量的0.9倍氯化钠，继续搅拌7h，升温至360℃，保温反应3h，自然冷却至室温，制备得到苛性环境下的水泥基渗透结晶型防水剂。

对比例1

(1)室温和氩气保护条件下，将邻硝基对氯苯胺和三乙氧基硅烷、乙醚按质量比1：0.7：6混合，以700r/min搅拌25min，随后加入邻硝基对氯苯胺质量0.02倍的三氯化铝，降温至2℃，继续搅拌8h，制备得到邻硝基苯胺基硅氧烷氩气保护条件下，将邻硝基苯胺基硅氧烷、氢氧化钙、乙醇按质量比1.8：0.8：2.8混合，以650r/min搅拌17.5min，制得溶液A；在25.5℃、650r/min搅拌条件下，将无水乙醇和去离子水按质量比1.45：0.13搅拌17.5min，制得溶液B；在25.5℃，1350r/min搅拌条件下，以50滴/min的滴定速度向溶液A中滴加溶液A质量1.2倍的溶液B，滴加完毕后继续搅拌10min，加入溶液A质量0.7倍的亚硝酸钠，升温至250℃，同步升压至5.8*10

(2)在70℃和4.5MPa条件下，将4-烯丙基甲酰氨苯基硼酸和乙醚按质量比1：7.5混合，以500r/min搅拌40min，随后以60滴/min滴加4-烯丙基甲酰氨苯基硼酸质量0.2倍的过氧化二苯甲酰，以1000r/min搅拌3h，自然冷却至室温，制备得到聚丙烯基苯硼酸树脂；

(3)将水泥、水按质量比1：0.6混合，以90r/min搅拌20min，制备得到水泥基料；氩气保护条件下，将复合凝胶、水泥基料按质量比1：16混合，以150r/min搅拌30min，加入水泥基料质量0.43倍的聚丙烯基苯硼酸树脂，升温至150℃后继续搅拌12h，再降温至108℃，加入水泥基料质量的0.8倍氯化钠，继续搅拌6h，升温至350℃，保温反应2.5h，自然冷却至室温，制备得到苛性环境下的水泥基渗透结晶型防水剂。

对比例2

(1)室温和氩气保护条件下，将邻硝基对氯苯胺和三乙氧基硅烷、乙醚按质量比1：0.7：6混合，以700r/min搅拌25min，随后加入邻硝基对氯苯胺质量0.02倍的三氯化铝，降温至2℃，继续搅拌8h，制备得到邻硝基苯胺基硅氧烷氩气保护条件下，将十二烷基苯磺酸铝、氢氧化钙、乙醇按质量比1：0.8：2.8混合，以650r/min搅拌17.5min，制得溶液A；在25.5℃、650r/min搅拌条件下，将无水乙醇和去离子水按质量比1.45：0.13搅拌17.5min，制得溶液B；在25.5℃，1350r/min搅拌条件下，以50滴/min的滴定速度向溶液A中滴加溶液A质量1.2倍的溶液B，滴加完毕后继续搅拌10min，加入溶液A质量0.7倍的亚硝酸钠，升温至250℃，同步升压至5.8*10

(2)在70℃和4.5MPa条件下，将4-烯丙基甲酰氨苯基硼酸和乙醚按质量比1：7.5混合，以500r/min搅拌40min，随后以60滴/min滴加4-烯丙基甲酰氨苯基硼酸质量0.2倍的过氧化二苯甲酰，以1000r/min搅拌3h，自然冷却至室温，制备得到聚丙烯基苯硼酸树脂；

(3)将水泥、水按质量比1：0.6混合，以90r/min搅拌20min，制备得到水泥基料；氩气保护条件下，将复合凝胶、水泥基料按质量比1：16混合，以150r/min搅拌30min，加入水泥基料质量0.43倍的聚丙烯基苯硼酸树脂，升温至150℃后继续搅拌12h，再降温至108℃，加入水泥基料质量的0.8倍氯化钠，继续搅拌6h，升温至350℃，保温反应2.5h，自然冷却至室温，制备得到苛性环境下的水泥基渗透结晶型防水剂。

对比例3

(1)室温和氩气保护条件下，将邻硝基对氯苯胺和三乙氧基硅烷、乙醚按质量比1：0.7：6混合，以700r/min搅拌25min，随后加入邻硝基对氯苯胺质量0.02倍的三氯化铝，降温至2℃，继续搅拌8h，制备得到邻硝基苯胺基硅氧烷氩气保护条件下，将十二烷基苯磺酸铝、邻硝基苯胺基硅氧烷、乙醇按质量比1：1.8：2.8混合，以650r/min搅拌17.5min，制得溶液A；在25.5℃、650r/min搅拌条件下，将无水乙醇和去离子水按质量比1.45：0.13搅拌17.5min，制得溶液B；在25.5℃，1350r/min搅拌条件下，以50滴/min的滴定速度向溶液A中滴加溶液A质量1.2倍的溶液B，滴加完毕后继续搅拌10min，加入溶液A质量0.7倍的亚硝酸钠，升温至250℃，同步升压至5.8*10

(2)在70℃和4.5MPa条件下，将4-烯丙基甲酰氨苯基硼酸和乙醚按质量比1：7.5混合，以500r/min搅拌40min，随后以60滴/min滴加4-烯丙基甲酰氨苯基硼酸质量0.2倍的过氧化二苯甲酰，以1000r/min搅拌3h，自然冷却至室温，制备得到聚丙烯基苯硼酸树脂；

(3)将水泥、水按质量比1：0.6混合，以90r/min搅拌20min，制备得到水泥基料；氩气保护条件下，将复合凝胶、水泥基料按质量比1：16混合，以150r/min搅拌30min，加入水泥基料质量0.43倍的聚丙烯基苯硼酸树脂，升温至150℃后继续搅拌12h，再降温至108℃，加入水泥基料质量的0.8倍氯化钠，继续搅拌6h，升温至350℃，保温反应2.5h，自然冷却至室温，制备得到苛性环境下的水泥基渗透结晶型防水剂。

对比例4

(1)室温和氩气保护条件下，将邻硝基对氯苯胺和三乙氧基硅烷、乙醚按质量比1：0.7：6混合，以700r/min搅拌25min，随后加入邻硝基对氯苯胺质量0.02倍的三氯化铝，降温至2℃，继续搅拌8h，制备得到邻硝基苯胺基硅氧烷氩气保护条件下，将十二烷基苯磺酸铝、邻硝基苯胺基硅氧烷、氢氧化钙、乙醇按质量比1：1.8：0.8：2.8混合，以650r/min搅拌17.5min，制得溶液A；在25.5℃、650r/min搅拌条件下，将无水乙醇和去离子水按质量比1.45：0.13搅拌17.5min，制得溶液B；在25.5℃，1350r/min搅拌条件下，以50滴/min的滴定速度向溶液A中滴加溶液A质量1.2倍的溶液B，滴加完毕后继续搅拌10min，加入溶液A质量0.7倍的亚硝酸钠，升温至250℃，同步升压至5.8*10

(2)将水泥、水按质量比1：0.6混合，以90r/min搅拌20min，制备得到水泥基料；氩气保护条件下，将复合凝胶、水泥基料按质量比1：16混合，以150r/min搅拌30min，升温至150℃后继续搅拌12h，再降温至108℃，加入水泥基料质量的0.8倍氯化钠，继续搅拌6h，升温至350℃，保温反应2.5h，自然冷却至室温，制备得到苛性环境下的水泥基渗透结晶型防水剂。

效果例

下表1给出了采用本发明实施例1至3与对比例1至4制得的苛性环境下的水泥基渗透结晶型防水剂的抗氧化性、耐腐蚀性、防水性的分析结果。

表1

从表1中可发现实施例1、2、3制得的苛性环境下的水泥基渗透结晶型防水剂的抗氧化性、耐腐蚀性、防水性较强；从实施例1、2、3和对比例1的实验数据比较可发现，使用十二烷基苯磺酸铝制备复合凝胶，可以形成邻羟基苯并三氮唑，后续制备苛性环境下的水泥基渗透结晶型防水剂，可以形成水化硫铝酸钙针状晶体，制得的苛性环境下的水泥基渗透结晶型防水剂的抗氧化性、防水性较强；从实施例1、2、3和对比例2的实验数据可发现，使用邻硝基苯胺基硅氧烷制备复合凝胶，可以形成邻羟基苯并三氮唑，后续制备苛性环境下的水泥基渗透结晶型防水剂，可以形成硼硅层，制得的苛性环境下的水泥基渗透结晶型防水剂的抗氧化性、耐腐蚀性较强；从实施例1、2、3和对比例3的实验数据可发现，使用氢氧化钙制备复合凝胶，后续制备苛性环境下的水泥基渗透结晶型防水剂，可以形成水化硫铝酸钙针状晶体，制得的苛性环境下的水泥基渗透结晶型防水剂的防水性较强；从实施例1、2、3和对比例4的实验数据可发现，使用聚丙烯基苯硼酸树脂制备苛性环境下的水泥基渗透结晶型防水剂，可以形成硼硅层，制得的苛性环境下的水泥基渗透结晶型防水剂的耐腐蚀性较强。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何标记视为限制所涉及的权利要求。