CN102826819B - 一种无机防水堵漏材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种新型无机防水堵漏材料及其制备方法，它由粉煤灰、钢渣、矿渣、偏高岭土、普通硅酸盐水泥、水玻璃、氢氧化钠组成。按照配合比将氢氧化钠溶于水中，完全溶解后加入到水玻璃中，搅拌均匀制得碱激发剂，静置2h备用；将粉料按照配合比加入搅拌机中混合均匀，按比例加入已配制好的碱激发剂搅拌3min即制得新型无机防水堵漏材料，可用于建筑物屋面、墙面、管道等部位的防水堵漏。与以水泥为主要基料的传统无机防水堵漏材料相比，本发明具有早期强度高、抗渗性好、抗冻耐热等技术优点，且大量利用工业废渣，生产过程绿色环保，在产生经济效益的同时也具有良好的社会效益。
Description
技术领域
本发明属于建筑用防水堵漏材料，具体涉及一种无机防水堵漏材料及其制备方法。
背景技术
建筑物渗漏主要表现在墙面、屋面、门窗洞口、管道等部位，是影响现代混凝土结构使用寿命的重要病害，如何有效地止水堵漏是当前一项研究热点。现有的防水堵漏材料总体上分为有机型和无机型两大类，有机型防水堵漏材料易老化，用于混凝土结构防水堵漏时效果较差；无机型防水堵漏材料不存在老化问题，能够在混凝土结构表面快速固化，生产成本低，堵漏效果好，是目前建筑用防水堵漏的主要方式。目前市面上无机防水堵漏剂品种很多，但基本是以水泥为基材，加入无机或有机添加剂制得。水泥在生产过程中能耗大，且产生大量粉尘及CO2、SO2等有害气体，环境污染严重。而且水泥基材料由于其自身水化特点，存在强度发展缓慢，后期化学收缩大的问题，这影响了其防水堵漏效果。因此，开发一种性能优异、低碳环保的新型无机防水堵漏材料成为迫切需要解决的问题。
随着我国工业的快速发展，产生了大量的固体废渣并不断积存，不仅占用大量宝贵的耕地，而且还会产生粉尘或有毒物质污染周边环境。粉煤灰、钢渣、矿渣是目前常见的工业废渣，其主要成分为硅铝酸盐，具有潜在的胶凝活性。根据法国科学家J.Davidovits等人在20世纪70年代开始的研究，利用粉煤灰、钢渣、矿渣、偏高岭土等硅铝制材料与高碱溶液混合，在强碱激发下可以制备得到一种具有三维网络状的新型胶凝材料，即地聚合物（Geopolymer）。这类新型胶凝材料具有早期强度高、收缩小、耐久性好等优点，且生产过程不必经过高温煅烧，降低了能耗和温室气体排放，属于环境友好型材料。
目前，国内外还没有相关研究将地聚合物用于制备防水堵漏材料。以粉煤灰、钢渣、矿渣、偏高岭土为主要原材料，通过碱激发的方式制备一种新型地聚合物基防水堵漏材料，不仅有利于解决工业废弃物的资源占用和环境污染问题，而且可以解决现有水泥基防水堵漏材料强度发展缓慢、收缩大、耐久性差的问题，具有重要社会和经济效益。
发明内容
本发明的目的旨在提供一种新型无机防水堵漏材料及其制备方法，解决现有水泥基防水堵漏材料能耗高、强度发展慢，耐久性较差的技术问题，并为工业废渣的利用提供一种途径和思路。
本发明以粉煤灰、钢渣、矿渣、偏高岭土为主要原材料，以水泥为调节剂，以水玻璃和氢氧化钠为碱激发剂，通过碱激发的方式制备得到一种新型无机防水堵漏材料。技术方案如下：
一种无机防水堵漏材料，其特征在于其组分和质量百分比如下：
粉煤灰： 10.0%～35.0%；
钢渣： 5.5%～30.0%；
矿渣： 15.0%～20.0%；
偏高岭土： 3.5%～23.0%；
水泥： 0%～12.0%；
水玻璃： 19.5%～34.3%；
氢氧化钠： 2.5%～5.3%；
水： 2.5%～11.5%。
一种无机防水堵漏材料，其特征在于其最佳组分及质量百分比如下：
粉煤灰： 11.24%～22.48%；
钢渣： 5.52%～28.09%；
矿渣： 15.99%～16.82%；
偏高岭土： 11.24%～22.48%；
水泥： 5.62%～11.24%；
水玻璃： 22.73%～28.48%；
氢氧化钠： 2.62%～3.98%；
水： 3.54%～8.81%。
所述粉煤灰为比表面积300～500m2/Kg的 级粉煤灰。
所述钢渣为比表面积300～500m2/Kg的转炉钢渣粉。
所述矿渣为比表面积500～700m2/Kg的水淬粒化高炉矿渣粉。
所述偏高岭土为比表面积400～800m2/Kg的偏高岭土粉。
所述水泥为强度等级为42.5R的普通硅酸盐水泥。
所述水玻璃是模数为2.5的工业用水玻璃。
所述氢氧化钠为分析纯氢氧化钠。
一种上述无机防水堵漏材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：按照配合比称取氢氧化钠、水玻璃、水，将氢氧化钠缓缓加入水中至完全溶解，然后将氢氧化钠溶液加入水玻璃中，搅拌均匀制得碱激发剂，静置2h备用。
步骤2：按照配合比将粉煤灰、钢渣、矿渣、偏高岭土、水泥在搅拌机内混合2min，缓缓加入已配制好的碱激发剂，搅拌3min后制得料浆，即新型无机防水堵漏材料。
步骤3：按照常规方法对渗漏缝隙进行清理并润湿，将上述料浆倒入清理好的缝隙内，用刮刀稍稍按压并刮平，覆盖塑料薄膜养护1天后揭开薄膜即可。
将步骤2中制得的料浆注模成型，24h后拆模，标准养护3d测试其抗折强度和抗压强度，标准养护7d测试其抗渗压力、耐热性和抗冻性。具体技术指标如下。
初凝：15min～97min； 终凝：25min～117min；
3d抗折强度≥5.92MPa； 3d抗压强度≥45.8MPa；
7d试件抗渗压力≥2.0MPa； 7d涂层抗渗压力≥0.7MPa；
冻融：-18℃冻4h，20℃水溶4h，50次无开裂、起皮、脱落；
耐热：100℃煮沸10h无开裂、起皮、脱落。
本发明的优点在于：
（1）本发明的无机防水堵漏材料早期强度高，3d抗折强度和3d抗压强度远超过国家标准GB23440-2009中对缓凝型无机防水堵漏材料强度要求（3d抗折≥3.0MPa；3d抗压≥13.0MPa）；初凝时间在15min～97min之间连续可调，能够满足不同施工需求；抗渗、抗冻及耐热性能好。
（2）本发明的无机防水堵漏材料大量采用工业废渣矿渣、粉煤灰、钢渣粉，不仅变废为宝，有效节约了资源，而且减少了环境污染，属于绿色建筑材料范畴，同时能够降低成本。
（3）本发明的无机防水堵漏材料是一种绿色环保材料，通过碱激发方式制备地聚合物，其生产能耗仅为生产水泥的1/6～1/4，二氧化碳排放量仅为生产水泥的1/6～1/4，相比水泥基防水堵漏材料更为环保。
具体实施方式
下面结合具体实施方式，仅对本发明作进一步的描述，而不是对本发明保护范围的限制。
实施例1
一种无机防水堵漏材料，其组分和质量百分比如下：
粉煤灰19.95%，钢渣9.98%，矿渣16.63%，偏高岭土19.95%，水玻璃26.56%，氢氧化钠3.39%，水3.54%。
一种上述无机防水堵漏材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：按照配合比称取氢氧化钠、水玻璃、水，将氢氧化钠缓缓加入水中至完全溶解，然后将氢氧化钠溶液加入水玻璃中，搅拌均匀制得碱激发剂，静置2h备用。
步骤2：按照配合比将粉煤灰、钢渣、矿渣、偏高岭土、水泥在搅拌机内混合2min，缓缓加入已配制好的碱激发剂，搅拌3min后制得料浆，即新型无机防水堵漏材料。
步骤3：按照常规方法对渗漏缝隙进行清理并润湿，将上述料浆倒入清理好的缝隙内，用刮刀稍稍按压并刮平，覆盖塑料薄膜养护1天后揭开薄膜即可。
将步骤2中制得的料浆注模成型，24h后拆模，标准养护3d测试其抗折强度和抗压强度，标准养护7d测试其抗渗压力、耐热性和抗冻性。
检测结果：初凝时间97min，终凝时间117min；3d抗折强度7.12MPa，3d抗压强度58.0MPa；试件抗渗压力2.2MPa，涂层抗渗压力0.8MPa；100℃煮沸10h无开裂、起皮、脱落；-18℃冻4h，20℃水溶4h，50次无开裂、起皮、脱落。
实施例2
一种无机防水堵漏材料，其组分和质量百分比如下：
粉煤灰11.24%，钢渣28.09%，矿渣16.63%，偏高岭土9.98%，水玻璃24.35%，氢氧化钠3.11%，水6.60%。
一种上述无机防水堵漏材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：按照配合比称取氢氧化钠、水玻璃、水，将氢氧化钠缓缓加入水中至完全溶解，然后将氢氧化钠溶液加入水玻璃中，搅拌均匀制得碱激发剂，静置2h备用。
步骤2：按照配合比将粉煤灰、钢渣、矿渣、偏高岭土、水泥在搅拌机内混合2min，缓缓加入已配制好的碱激发剂，搅拌3min后制得料浆，即新型无机防水堵漏材料。
步骤3：按照常规方法对渗漏缝隙进行清理并润湿，将上述料浆倒入清理好的缝隙内，用刮刀稍稍按压并刮平，覆盖塑料薄膜养护1天后揭开薄膜即可。
将步骤2中制得的料浆注模成型，24h后拆模，标准养护3d测试其抗折强度和抗压强度，标准养护7d测试其抗渗压力、耐热性和抗冻性。
检测结果：初凝时间73min，终凝时间87min；3d抗折强度5.92MPa，3d抗压强度46.0MPa；试件抗渗压力2.0MPa，涂层抗渗压力0.7MPa；100℃煮沸10h无开裂、起皮、脱落；-18℃冻4h，20℃水溶4h，50次无开裂、起皮、脱落。
实施例3
一种无机防水堵漏材料，其组分和质量百分比如下：
粉煤灰19.95%，钢渣4.99%，矿渣16.63%，偏高岭土17.46%，水泥7.48%，水玻璃25.00%，氢氧化钠3.19%，水5.30%。
一种上述无机防水堵漏材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：按照配合比称取氢氧化钠、水玻璃、水，将氢氧化钠缓缓加入水中至完全溶解，然后将氢氧化钠溶液加入水玻璃中，搅拌均匀制得碱激发剂，静置2h备用。
步骤2：按照配合比将粉煤灰、钢渣、矿渣、偏高岭土、水泥在搅拌机内混合2min，缓缓加入已配制好的碱激发剂，搅拌3min后制得料浆，即新型无机防水堵漏材料。
步骤3：按照常规方法对渗漏缝隙进行清理并润湿，将上述料浆倒入清理好的缝隙内，用刮刀稍稍按压并刮平，覆盖塑料薄膜养护1天后揭开薄膜即可。
将步骤2中制得的料浆注模成型，24h后拆模，标准养护3d测试其抗折强度和抗压强度，标准养护7d测试其抗渗压力、耐热性和抗冻性。
检测结果：初凝时间24min，终凝时间42min；3d抗折强度6.14MPa，3d抗压强度52.0MPa；试件抗渗压力2.3MPa，涂层抗渗压力1.0MPa；100℃煮沸10h无开裂、起皮、脱落；-18℃冻4h，20℃水溶4h，50次无开裂、起皮、脱落。
实施例4
一种无机防水堵漏材料，其组分和质量百分比如下：
粉煤灰19.95%，钢渣4.99%，矿渣16.63%，偏高岭土14.97%，水泥9.98%，水玻璃26.60%；氢氧化钠3.40%，水3.48%。
一种上述无机防水堵漏材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：按照配合比称取氢氧化钠、水玻璃、水，将氢氧化钠缓缓加入水中至完全溶解，然后将氢氧化钠溶液加入水玻璃中，搅拌均匀制得碱激发剂，静置2h备用。
步骤2：按照配合比将粉煤灰、钢渣、矿渣、偏高岭土、水泥在搅拌机内混合2min，缓缓加入已配制好的碱激发剂，搅拌3min后制得料浆，即新型无机防水堵漏材料。
步骤3：按照常规方法对渗漏缝隙进行清理并润湿，将上述料浆倒入清理好的缝隙内，用刮刀稍稍按压并刮平，覆盖塑料薄膜养护1天后揭开薄膜即可。
将步骤2中制得的料浆注模成型，24h后拆模，标准养护3d测试其抗折强度和抗压强度，标准养护7d测试其抗渗压力、耐热性和抗冻性。
检测结果：初凝时间15min，终凝时间25min；3d抗折强度6.42MPa，3d抗压强度45.8MPa；试件抗渗压力2.6MPa，涂层抗渗压力0.8MPa；100℃煮沸10h无开裂、起皮、脱落；-18℃冻4h，20℃水溶4h，50次无开裂、起皮、脱落。
Claims (4)
1.一种无机防水堵漏材料，其特征在于其组分和质量百分比如下：
2.一种无机防水堵漏材料，其特征在于其最佳组分及质量百分比如下：
上述各组分之和为100％。
3.根据权利要求1所述的无机防水堵漏材料，其特征在于：所述粉煤灰为比表面积300～500m2/Kg的II级粉煤灰；所述钢渣为比表面积300～500m2/Kg的转炉钢渣粉；所述矿渣为比表面积500～700m2/Kg的水淬粒化高炉矿渣粉；所述偏高岭土为比表面积400～800m2/Kg的偏高岭土粉；所述水泥为强度等级42.5R的普通硅酸盐水泥；所述水玻璃是模数为2.5的工业用水玻璃；所述氢氧化钠为分析纯氢氧化钠。
4.根据权利要求1～3之一所述无机防水堵漏材料的制备方法，其特征在于步骤如下：
步骤1：按照配合比称取氢氧化钠、水玻璃、水，将氢氧化钠缓缓加入水中至完全溶解，然后将氢氧化钠溶液加入水玻璃中，搅拌均匀制得碱激发剂，静置2h备用；
步骤2：按照配合比将粉煤灰、钢渣、矿渣、偏高岭土、水泥在搅拌机内混合2min，缓缓加入已配制好的碱激发剂，搅拌3min后即得到无机防水堵漏材料。
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