机场道面渗透结晶型混凝土防水材料及其制备方法与流程

本发明属于机场道面建筑材料应用，具体涉及一种利用多元固废制备机场道面渗透结晶型混凝土防水材料及其制备方法

背景技术：

1、混凝土是常见的、应用广泛的建筑材料，其具有强度高、耐久性好等优点。因混凝土在机场道面施工技术成熟，有丰富的工程应用经验，故混凝土道面也得到了广泛的应用。混凝土道面具有很高的抗压强度，适合承受飞机起降带来的重载。由于其耐久性，混凝土道面需要的维护和修复频率较低，长期看维护成本较低。但是由于混凝土本身易脆性的特性，机场道面中的混凝土结构在服役过程中很容易由于温差、应力等因素在结构内部产生微裂缝，随着服役时间的增加，应力的累积会让微裂缝持续地拓展、拓宽，甚至可能发展到贯穿混凝土结构。结构开裂是影响机场道面正常使用的关键因素。裂缝的产生使更多的有害介质进入混凝土结构内部，不断的交换混凝土中溶解出的ca(oh)2，使裂缝不断增大，严重影响混凝土的抗渗性能以及使用寿命。

2、针对于此，有通过给混凝土外部涂抹或外表铺贴防水材料的方法，可以一定程度上提升混凝土的防水能力。但该类防水材料的老化破损在所难免，这意味着高昂的修复费用。既费事费力，也无法保证此类防水材料的防水可靠性。还有一种渗透结晶型防水材料可以有效解决混凝土渗漏问题；其可以和机场道面形成结构防水，大大提升了混凝土的防水能力。渗透结晶防水材料的优点在于拥有自修复能力，可以使机场道面实体拥有永久防水能力，既保证了结构在设计年限内的安全使用，也大大减少了维护方面的高额费用。

3、但是，目前国内的渗透结晶型混凝土防水材料主要是依赖国外进口渗透结晶母料进行配制；由于母料进口导致防水材料生产成本比较高，从而限制了其在混凝土防水工程中的应用范围，对于国内机场道面工程来说，研究出一种可替代进口渗透结晶母料的防水材料意义重大。此外，结合环保政策要求，我国固体废物的大量存放对环境造成了巨大的威胁。推进固体废弃物综合利用对提高资源利用效率、改善环境质量、促进经济社会发展全面绿色转型具有重要意义。因此，结合目前防水材料高成本及国内环保要求，研究一种利用多元固废制备机场道面渗透结晶型混凝土防水材料，降低成本、利于环保，进一步增强混凝土道面性能和耐久性，是一个具有实际意义和价值的课题。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种机场道面渗透结晶型混凝土防水材料，解决了现有技术中渗透结晶型混凝土防水材料中渗透结晶母料成本比较高以及固体废弃物堆存量大的问题，降低成本、利于环保，进一步增强混凝土道面性能和耐久性；本发明同时提供了该机场道面渗透结晶型混凝土防水材料的其制备方法。

2、为实现上述目的，本发明提供一种机场道面渗透结晶型混凝土防水材料，该防水材料至少包括以下重量份组分：水泥48-52份、工业固废15-20份、石英砂30-35份、活性硅防水助剂0.25-0.75份、络合剂0.2-0.4份、防水助剂0.1-0.3份、钙离子补偿剂0.2-0.6份。

3、进一步作为优选地，该防水材料至少包括以下重量份组分：水泥50份、工业固废18份、石英砂30份、活性硅防水助剂0.25份、络合剂0.2份、防水助剂0.1份、钙离子补偿剂0.2份。

4、进一步作为优选地，该防水材料至少包括以下重量份组分：水泥50份、工业固废18份、石英砂30份、活性硅防水助剂0.5份、络合剂0.2份、防水助剂0.3份、钙离子补偿剂0.4份。

5、进一步作为优选地，该防水材料至少包括以下重量份组分：水泥50份、工业固废18份、石英砂30份、活性硅防水助剂0.75份、络合剂0.2份、防水助剂0.2份、钙离子补偿剂0.6份。

6、进一步作为优选地，所述工业固废至少包括粉煤灰和矿渣，粉煤灰和矿渣的重量比为1～2：1，粉煤灰相对密度1.9-2.4g/cm3，矿渣研磨至比表面积大于400m2/kg。

7、进一步作为优选地，所述水泥为42.5普通硅酸盐水泥，水泥中粒径小于5μm的颗粒占水泥总重量的14％-16％；所述石英砂的粒径为0.1-0.3mm，含泥量为0.04％。

8、进一步作为优选地，所述活性硅防水助剂为甲基硅酸钠和偏铝酸钠按重量比为3：1混合而成。

9、进一步作为优选地，所述络合剂为甘氨酸和木质素磺酸钙按重量比为2.5：1混合而成。

10、进一步作为优选地，所述防水助剂为煅烧煤矸石和脱硫石膏按重量比为1：1混合而成。所述钙离子补偿剂为钢渣粉。

11、本发明同时提供了一种机场道面渗透结晶型混凝土防水材料的制备方法，其特征在于，该制备方法包括以下步骤：

12、s1、将水泥48-52份、工业固废15-20份、石英砂30-35份在干粉混合机中混合均匀，得到预混物a；所述混合时间为4-8分钟；

13、s2、在步骤s1中得到的预混物a中依次加入活性硅防水助剂0.25-0.75份、络合剂0.2-0.4份、防水助剂0.1-0.3份、钙离子补偿剂0.2-0.6份；搅拌均匀后制得机场道面渗透结晶型混凝土防水材料。

14、本发明机场道面渗透结晶型混凝土防水材料以硅酸盐水泥和石英砂为基础材料，另外在保证其防水性能的基础上，添加了工业固废材料；再结合活性硅防水助剂、络合剂、防水助剂、钙离子补偿剂的应用配伍，提升了机场道面渗透结晶型混凝土防水材料的防水抗渗性能，改善和增强混凝土的裂缝自愈合能力，从而进一步提升混凝土力学性能及耐久性。

15、本发明的防水材料中，活性硅防水助剂可以提升防水材料的在水泥基材料中的渗透能力，达到深层结晶的效果；同时，活性硅防水助剂和防水助剂可以补充结晶反应所需的so42-、alo3-、sio32-等离子；钙离子补偿剂可以为混凝土补充钙离子，在混凝土里面发生同离子效应，促进晶体的生长过程；络合剂可以与混凝土中部分溶解的ca(oh)2发生络合反应，生成不稳定的钙离子络合物。当钙离子络合物随着水分介质四处扩散，遇到酸根离子(如硅酸根离子、铝酸根离子、碳酸根离子)时，钙离子络合物将为与其发生置换，生成更为稳定的硅酸钙凝胶、铝酸钙和碳酸钙晶体。不溶结晶体生成后，络合剂离子将恢复自由基，继续和ca2+结合，把ca2+搬移至开裂处。不溶的结晶体不断累积，相互交错，搭接扩展至整个空间。防水材料中各化学组分互相作用，可以提升混凝土的防水抗渗性能。

16、本发明具有如下有益效果：

17、本发明的渗透结晶型防水材料对混凝土具有永久的自修复效果，最大愈合宽度可达到0.54mm。防水材料中的活性化学物质性能稳定，不分解也不会老化。混凝土处于干燥环境时，防水剂组分中的络合物类物质处于休眠状态。当水分侵入时，防水剂中的络合物会被激活，与水泥的水化产物发生反应，生成不稳定的钙离子络合物。当遇到活性氧化硅、活性氧化铝或硅酸盐时，络合物离子会被替换出来，生成不溶于水的晶体，随着不溶晶体数量的增多，不断缩小裂缝空间，直至裂缝愈合。当混凝土内部恢复干燥时，络合物组分再次休眠。在整个过程中，络合物组分充当“搬运工”的角色，不断将ca2+从高浓度向低浓度搬移，不对其进行消耗。从而实现永久的自修复效果。本发明的防水材料掺入混凝土中能够改善结构致密度，提高其力学性能，抗压强度28d、抗折强度分别能达到48.6mpa、9.2mpa。本发明的防水材料还可以有效的降低氯离子在混凝土中的渗透作用、提升混凝土的抗化学侵蚀的能力和抗裂性能。

18、更重要的是，本发明采用的一部分原料来源于固体废弃物，有效降低了防水材料的生产成本，并且考虑了各种组成成分的特性互补，优化配置，通过粉煤灰、矿渣的加入，再调配活性硅防水助剂、络合剂、防水助剂、钙离子补偿剂的配比关系，从而得到了很好的防水抗渗性能、耐久性和自愈性能，且成本低的机场道面渗透结晶型混凝土防水材料。