一种内渗-外防复合型防水剂及其制备方法与应用与流程

本发明属于建筑结构以及公路桥梁工程，涉及混凝土防腐用防水剂，特别涉及一种内渗-外防复合型防水剂及其制备方法与应用。

背景技术：

1、混凝土在现代化建设中扮演着重要角色，在民生工程涉及的各项基础设施建设都能发现混凝土的身影。然而，普通混凝土是一种多孔复合材料，其孔隙率一般在10%~20%之间，由于水压或者长期渗透的作用，水分子会带着氯离子、硫酸根离子等侵蚀性物质进入混凝土的内部孔隙中，长此以往，混凝土内部蔓延形成持续贯穿的腐蚀通道，最终导致混凝土在生命周期中产生裂缝、剥落或者腐蚀的现象。因此，对复杂环境下的混凝土进行防水处理，减少混凝土与外界环境物质交换途径对于提升混凝土耐久型至关重要。

2、目前常见的混凝土防腐措施是在其表面涂刷防腐涂料，涂料以高分子材料和有机硅为主。高分子材料在混凝土表面固化形成致密的防护膜，完全隔绝混凝土与外界环境的物质交换。有机硅材料是在混凝土表面形成憎水分子层，降低水分子渗透概率，但混凝土仍具有透气性。这些防腐措施存在的问题是没有解决混凝土内部结构密实性问题。

3、综上所述，对于混凝土的防腐，不仅要在混凝土表面进行防护，阻止环境物质的腐蚀和入侵，也要从内部依托混凝土自身材料性质增强其抗渗性能，解决混凝土内部水分蒸发问题，将水分子纳入增强混凝土致密性的体系中，形成水分渗入-活性物质结晶-封闭通道-抗渗增强的自修复循环机制。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种内渗-外防复合型防水剂及其制备方法与应用，采用双管齐下的策略，不仅对混凝土表面进行高分子材料涂附，更依托混凝土材料性质实现可循环修复的自结构防腐，有效提升了混凝土抗渗性、长效防水性，延长混凝土在恶劣环境下的生命周期。

2、本发明解决其技术问题是通过以下技术方案实现的：

3、一种内渗-外防复合型防水剂，包括固化体系和抗渗体系，

4、所述固化体系由改性环氧树脂和固化剂组成，所述固化剂的组成及其重量百分比为：

5、异氰酸酯 30%~50%

6、聚醚二元醇 10%~30%

7、三羟甲基丙烷 5%~10%

8、二月硅酸二丁基锡 0.1%~1%

9、溶剂 25%~35%

10、所述改性环氧树脂的组成及其重量百分比为：

11、双酚a型环氧树脂 60%~70%

12、二乙醇胺 10%~15%

13、溶剂 15%~25%；

14、所述抗渗体系的组成及其质量百分比为：

15、去离子水 40%~58%

16、结晶组分 35%~50%

17、促进结晶组分 1%~6%

18、金属离子络合剂 0.2%~2.6%

19、消泡剂 0.05%~1%

20、抗冻剂 0.05%~1%

21、分散剂 0.02%~0.08%

22、润湿剂 1%~3%。

23、而且，所述固化剂中的溶剂为二甲苯和丁酮，所述改性环氧树脂中的溶剂为丙酮。

24、而且，所述结晶组分为粒径小于20nm的纳米二氧化硅或模数为3~3.6的硅酸钠中的一种或多种；所述促进结晶组分由三乙醇胺与三异丙醇胺按照1：3比例混合而成；所述金属离子络合剂由柠檬酸与乙二胺四乙酸二钠按照1：1比例混合而成；所述消泡剂为异丙醇；所述抗冻剂为乙二醇；所述分散剂为十二烷基乙氧基磺基甜菜碱、全氟辛基磺酸四乙基胺中的一种或多种；所述润湿剂为聚乙二醇。

25、一种内渗-外防复合型防水剂制备方法，制备所述内渗-外防复合型防水剂；

26、所述固化剂的制备过程为：采用二甲苯溶解异氰酸酯和聚醚二元醇，采用丁酮溶解三羟甲基丙烷，按照异氰酸酯、聚醚二元醇、三羟甲基丙烷的顺序投料，并开始第一步反应第一步反应30 min后进行催化剂投料，催化剂为二月硅酸二丁基锡，投料量为催化剂总添加量的40%，开始进行第二步反应；第二步反应30 min后继续进行催化剂投料，投料量为催化剂总添加量的60%，开始进行第三步反应；第三步反应30 min后将体系温度提升至80℃，保温反应3h后出料，制得固化剂；

27、所述改性环氧树脂的制备过程为：在70 ℃的条件下，采用丙酮溶解双酚a型环氧树脂，20 min后逐滴加入二乙醇胺-丙酮溶液，反应4h后冷却出料，制得改性环氧树脂；

28、所述抗渗体系的制备过程为：先将所用组分按照比例进行称量；先将去离子水、结晶组分、分散剂和消泡剂投入反应釜，保持反应釜的温度为55℃，搅拌速度维持在400 r/min~600 r/min，搅拌20 min后停止搅拌冷却至室温；室温静置2h~3h后继续向反应釜投料，投料顺序为金属离子络合剂、抗冻剂、润湿剂、促结晶组分，投料间隔为2 min~3 min，搅拌速度为200 r/min~300 r/min，投料完毕后搅拌20 min即可出料，制得抗渗体系。

29、一种所述内渗-外防复合型防水剂在混凝土防腐中的应用，首先对混凝土表面进行高压喷水，除去附着的污染物；等待1d后开始进行渗透体系的喷涂，喷涂量在0.3 kg/cm3；养生2d~7d后，混凝土表面干燥即可开始涂刷固化体系，在涂刷前将改性环氧树脂和固化剂按照质量比1：3进行配置，搅拌均匀后可进行涂刷，涂刷量为涂附厚度为0.2 mm~0.5mm，涂刷完毕后养生1d~2d实现内渗-外防式混凝土防腐。

30、本发明所能产生的积极效果是：

31、1、本发明固化体系中的固化剂经由异氰酸酯、全氟聚醚二元醇和三羟甲基丙烷合成，赋予了固化后涂膜超疏水、高强度、耐水解和高回弹性、低温性能好的特性；改性环氧树脂由双酚a环氧树脂和二乙醇胺合成，在环氧树脂分子链上引入仲胺基团和更多的羟基基团，赋予了环氧树脂能与固化剂在室温下快速固化以及与混凝土基材粘附力强的特性。

32、2、本发明抗渗体系由结晶组分、促进结晶组分、金属离子络合剂、消泡剂、抗冻剂、分散剂、润湿剂组成，其中结晶组分起到封闭毛细孔、增强混凝土致密性的作用；促进结晶组分起到促进结晶组分与水分和混凝土组分生成硅酸钙凝胶的作用；金属离子络合剂起到延缓结晶反应以及将金属离子从高浓度去迁移到低浓度区的作用；消泡剂起到提产品在制备过程中的流动性和稳定性的作用；抗冻剂起到在严寒环境情况下材料任能正常储存、运输以及使用的作用；分散剂起到将结晶组分在体系中稳定分散、保持纳米尺寸的作用；润湿剂起到降低材料对混凝土表面张力、增强材料在混凝土内部渗透能力的作用。

33、3、本发明的防水剂喷涂于混凝土之后，混凝土具备循环自修复的能力，无论从混凝土内部蒸发的水分还是外部渗透的水分，均能作为反应物参与结晶物沿着孔洞或者毛细孔内壁向中心生长的过程，该过程不仅消耗了水分，更增强了混凝土的致密性和抗渗性。并且结晶物与混凝土成分相当，不会出现脱落的现象，也实现了混凝土的自结构防腐。

34、4、本发明采用了内渗-外防的技术，不仅采用化学手段，将入侵混凝土内部的水分转换成增强混凝土性能的重要组分，解决了由于混凝土内部水分无法逃逸而产生的开裂或者腐蚀的问题；更结合了物理手段，在混凝土表面涂刷一层超疏水、高强度、耐水解和高回弹性、低温性能好的高分子材料，进一步封锁了环境中腐蚀物质向混凝土内部渗透的途径。双管齐下的对混凝土结构实施了全面防腐，有效延长了混凝土的生命周期。