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                          自愈型混凝土防水密實劑

                          時間:2017-11-17 15:00來源:華億建材 作者:xuchen 點擊:
                          自愈型混凝土防水密實劑

                          研發單位:龍巖市華億建材有限公司
                          主要研發人:李安銓  翁崞
                          科  技  成  果  簡  介
                          一、技術領域
                          本發明涉及混凝土外加劑精細化工技術領域,尤其是高抗滲自愈型混凝土防水密實劑及其制備方法,產品適于生產配制:FS102自愈型混凝土防水密實劑滲透反應型FS102混凝土自愈防水密實劑內摻FS102自愈型結構自防水混凝土等。添加了閩科FS102自愈型混凝土防水密實劑的混凝土,能夠生成不溶于水的水化硅酸鈣晶體和憎水性抗滲密實體,如有水的侵入或潮濕的環境下結晶體能夠滲透滋長進入混凝土的內部結構,堵塞細微裂縫的貫通、堵塞通透性的毛細孔、有效減少水泥水化石的線性收縮,徹底改變混凝土孔的結構及有效地增強混凝土的防水密實性、抗滲性、憎水性、增強混凝土界面過渡區的粘結性能,使得混凝土具有長效結構自愈性、高抗滲、憎水密實性及結構自防水。FS102自愈型混凝土防水密實劑符合并滿足國標GB 50108-2011《地下防水工程質量驗收規范》的技術標準要求,產品質量符合中華人民共和國建材行業標準JC 474-2008《砂漿、混凝土防水劑》,其摻量按水泥摻量的0.25~0.50%(按水泥的重量比,根據工程設計要求的混凝土防水等級要求而有所不同)。閩科FS102自愈型混凝土防水密實劑:有粉狀和液體兩種,它區別于市場其它同類產品之處是不使用氯化物原料,所配制的混凝土、砂漿抗滲指標和結構自愈功能是其它產品無法相比擬,抗滲壓力可達2.6Mpa或以上,達到國際先進水平。
                          二、背景技術
                          FS系列自愈型混凝土防水密實劑是通過特殊的納米活性化學方法對混凝土結構起到結構自愈合防水抗滲和整體基礎結構的保護作用。FS系列納米活性自愈防水母料和一些特殊的活性化學物組成的液體或干粉料,在接觸水汽后,其中的納米活性防水化學物質會滲透進入混凝土結構中,與混凝土中的硅酸鹽水解產物發生化學反應及滲透反應,生成不可溶的活性晶體物質,這種活性晶體物質的增長可堵塞混凝土中的毛細孔、裂縫及填補發絲狀裂紋,從而提高經系列FS自愈型防水密實劑處理過的混凝土結構的防水性、抗滲性、憎水性、自愈修補功能。它還能與混凝土組成一體,成為其結構活性自防水的組成部分,克服了其它防水材料在墊塑、碾壓、滲透等情況下產生與混凝土基面剝離的問題,可與混凝土建筑結構同壽命的自愈結構自防水密實劑。
                          目前市場上一般使用的混凝土防水密實劑大多使用氯化物類的防水密實劑,不能與混凝土的水解物質發生活性自愈功能,也不能發生自愈滲透,不能深入滲透到混凝土的內部結構,混凝土氯離子含量超高、混凝土的電導率高,混凝土容易被侵蝕,難以在結構自防水工程方面使用。因此,尋求一種自愈滲透效果佳、質量穩定、通過載體水將納米活性自愈防水劑物資通過滲透進入基材內部填充混凝土的毛細孔及微裂紋,使得活性結晶體將所有混凝土或水泥砂漿的裂縫、孔隙全部填滿,形成的活性硅酸鈣晶體在有游離水或潮濕的環境下活性晶體能夠滋長,將深入滲透混凝土的結構內部,有效地增加混凝土的密實度、憎水型及密封性,達到自愈、防滲、防潮、修補裂縫的作用。本發明的產品綜合防水抗滲性能佳、結構活性自愈能力強、憎水性效果佳、低成本、是環境友好的化學領域防水材料。本FS系列自愈型混凝土防水密實劑項目屬國內首創,系列FS自愈型混凝土防水密實劑產品有兩種物理狀態:液料粉料,由龍巖市華億建材有限公司專業自主研發團隊研究開發并生產,應用高科技成果,引進新加坡及美國活性防水抗滲母料添加科技技術,對水泥礦物及稀有礦體進行高效活化,改善并輔以高分子材料科技技術,礦物活性纖維等高科技巧妙混合進行物理及化學反應研制而成的活性自愈型混凝土防水密實劑,產品質量符合國家標準:JC 474 2008《砂漿、混凝土防水劑》SSAM/F05-2010《高抗滲自愈型混凝土防水密實劑》、符合并滿足國標GB 50108-2011《地下防水工程質量驗收規范》的技術標準要求SSAM/F06《高抗滲自愈型混凝土防水密實劑應用技術規程》。為預防本配方泄露,故不申請國家發明專利。
                          三、本發明的優點
                          1. 本發明的FS自愈型混凝土防水密實劑具有永久的自我修復自愈抗滲功能及憎水性,其活性催化劑遇水會激活混凝土材料內部的堿性及活性物質,使其傳輸、充盈,形成不溶于水的枝蔓狀活性結晶體,活性結晶體能夠不斷地滋長填充混凝土結構的毛細孔及細微裂紋,將其結合成為封閉式的防水層整體,堵塞來自任何方向的壓力水流及其它有害液體侵蝕,也是改善結構混凝土及水泥砂漿耐久性的自愈型防水外加劑(密實劑)。
                          2.本發明的FS自愈型混凝土防水密實劑可用于進一步制備系列:自愈型防水混凝土、自愈型微集料防水混凝土、結構自防水混凝土,與定量的水混合攪拌均勻后,養護14天的抗滲壓力超過國家標準要求,可達到2.6Mpa,二次抗滲超過2.8Mpa,抗酸、堿、鹽性能佳,產品質量穩定。
                          3、因水化硅酸鈣的形成消除了氫氧化鈣在界面區的富集,使界面過渡區轉變成水化硅酸鈣的富集區。由于水化硅酸鈣的膠泥特性,增強富集區集料與水化石的粘結從而改善水化石——集料界面過渡區的性能,即提高了集料過渡區的界面粘結力,同時由于水化硅酸鈣在水化石毛細通縫中富集,堵塞切斷通道并與水泥水化形成一體化水化石。閩科FS102自愈型混凝土防水密實劑摻入水泥砂漿或混凝土中,在水泥漿料中高效均勻分散,將其孔的結構及界面過渡的狀況徹底改變,優異的防水阻裂,納米活性自愈滲透,使混凝土的強度及抗滲性提高,同時減少水泥水化石的收縮率,減少微裂縫,徹底提高混凝土的耐久性、密實性、抗滲性、防水性、憎水性。
                          4.本發明的制備方法是將不容易互溶的無機-有機相互溶化合,混合的不同質的材料將通過物理、化學方法均勻地密閉混合,容易控制各物料均勻混合料,可有效地消除粉塵污染、避免了污染環境,具有環保節能,無毒無味,是環保防水抗滲材料。
                          5. 本發明的FS自愈型混凝土防水密實劑用于混凝土內摻防水劑,配制自愈型結構自防水混凝土,應用于海事工程結構自愈型混凝土及大體積混凝土,具有抗氯離子滲透、電導率低、抗硫酸根離子侵蝕等優越性能。
                          6.與物理防水材料比較,如:卷材及聚合物水泥防水涂料,是靠成膜,靠延伸率的防水材料,只能有短暫時期的防水,使用壽命通常為5~10年,而FS系列自愈型防水劑屬于化學防水材料,具有與混凝土或水泥砂漿同壽命,是永久的防水材料,它具有很強的防水滲透功能,以水作為載體,“以水防水”,具有永久的自愈修復功能的防水材料。
                          7.系列FS自愈型混凝土防水密實劑產品(有:粉劑及液劑)

                           8.系列FS自愈型混凝土防水密實劑包裝規格:粉料:0.90公斤/包、18公斤/箱;液體:2.0公斤/桶、10.0公斤/桶、50.0公斤/桶。
                          四、應用領域
                          應用于工業與民用建筑,如:地下室底板、混凝土側墻、屋面、頂板、水庫大壩、水池、游泳池、混凝土后澆帶、隧道、蓄水池、外墻、衛生間等,自愈防水高效、可靠、顯著,是無機環保化學反應型結構自防水材料,應用范圍將越來越廣。
                          五、使用方法
                          內摻混凝土中攪拌,按每立方米混凝土的水泥重量的0.23~0.50%的用量進行添加(具體用量視混凝土的設計防水等級要求而定)。

                           內摻攪拌          試驗室檢測FS102      內摻混凝土攪拌站  
                          六、經濟效益及市場
                              龍巖市華億建材有限公司前身為澳寶化工科技(福建)有限公司,創始于2006年2月,公司經營品牌有:澳特耐、閩科、永禾。系列閩科FS102自愈型混凝土防水密實劑于2010年8月投產生產,至2017年6月已經累計施工面積為40萬平方米,每平方米單價為:23元/平方米,總金額為:920.23萬元,稅收金額為156.44萬元。目前產品銷售區域有:貴州、浙江、福建、蘭州、江西及湖南等地代理商及《六位一體化》加盟企業。
                          成果大體量應用的工程簡介
                          1.龍巖標志性工程:
                          A、恒寶城市廣場地下室底板及側墻的防水使用華億建材公司研發的閩科FS102自愈型混凝土防水密實劑,施工面積4.6萬平方米,地下室底板及側墻防水等級達到一級,使用混凝土內摻防水密實劑工藝,摻量:按水泥摻量的0.28%(按水泥的重量比,根據混凝土的防水等級要求而有所不同,本案例要求防水等級一級),2013年3月至2014年5月施工完畢,經過4年,無濕痕、無滲透現象。
                          B、龍巖商務商務運營中心B標段地下室底板及側墻的防水使用華億建材公司研發的閩科FS102自愈型混凝土防水密實劑,摻量:按水泥摻量的0.28%(按水泥的重量比,根據混凝土的防水等級要求而有所不同,本案要求防水等級一級),使用于地下室底板、后澆帶及側墻防水等級達到一級,施工面積為2.85萬平方米,2009年9月施工完畢,經過8年,無濕痕、無滲透現象。
                          C、金雞小區二期I地下室底板、側墻及電梯井的防水使用華億建材公司研發的閩科FS102自愈型混凝土防水密實劑,摻量:按水泥摻量的0.26%(按水泥的重量比,根據混凝土的防水等級要求而有所不同,本案要求防水等級一級),使用于地下室底板、后澆帶及側墻防水等級達到一級,施工面積為2.85萬平方米,2015年6月施工完畢,經過2年,無濕痕、無滲透現象。
                          D、臥龍小區一期I地下室底板、側墻及后澆帶的防水使用華億建材公司研發的閩科FS102自愈型混凝土防水密實劑,摻量:按水泥摻量的0.28%(按水泥的重量比,根據混凝土的防水等級要求而有所不同),使用于地下室底板、后澆帶及側墻防水等級達到一級,施工面積為2.85萬平方米,2014年10月施工完畢,經過3年,無濕痕、無滲透現象。
                          2.廈門標志性工程:
                          A.廈門同安尚品灣項目地下室底板、后澆及側墻的防水使用華億建材公司研發的閩科FS102自愈型混凝土防水密實劑,地下室底板防水等級要求達到一級防水,施工面積約10.66萬平方米。使用混凝土內摻防水密實劑技術,摻量:按水泥摻量的0.28%(按水泥的重量比,根據混凝土的防水等級要求而有所不同)2013年5月施工結束,已經四年無滲漏現象。
                          C廈門建發五緣灣運營中心寫字樓(2010年獲得魯班獎)底板及側墻的防水使用華億建材公司研發的閩科FS102自愈型混凝土防水密實劑,混凝土內摻防水密實劑,摻量:按水泥摻量的0.28%(按水泥的重量比,根據混凝土的防水等級要求而有所不同),“以水防水”,化學防水滲透結晶永久防水。地下室底板及側墻防水等級達到一級防水效果,2007~2008年施工完畢,施工面積約3.5萬平方米,目前無濕痕、無透水現象。

                            龍巖商務運營中心    恒億集團廈門尚品灣    龍巖恒寶城市廣場
                           
                          臥龍小區A期I標段        曹溪美苑        金雞小區A期I標
                          如何提高混凝土自愈高抗滲及耐久性
                          陳毅曦(高級工程師、國家外專局專家、建筑材料專家委員會專家)
                          李安銓(恒億集團總工程師、高級工程師)
                          翁  崞  龍巖市華億建材有限公司副總經理
                           
                          摘  要:混凝土的質量關系到建筑物的耐久及安全,混凝土質量的關鍵在于科學合理的配比,符合規范標準的振搗工藝。添加了閩科FS102自愈型混凝土防水密實劑的混凝土,能夠生成不溶于水的水化硅酸鈣晶體和憎水性密實體,如有水的侵入或潮濕的環境下結晶體能夠滲透滋長進入混凝土的內部結構,堵塞細微裂縫的貫通、堵塞通透性的毛細孔、有效減少水泥水化石的線性收縮,徹底改變混凝土孔的結構及有效地增強混凝土的防水密實性、抗滲性、增強混凝土界面過渡區的粘結性能,使得混凝土具有長效結構自愈性、高抗滲、憎水密實性、結構自防水。FS102自愈型混凝土防水密實劑符合并滿足國標GB 50108-2011《地下防水工程質量驗收規范》的技術標準要求。摻量:按水泥摻量的0.23~0.25%(按水泥的重量比),閩科FS102混凝土防水密實劑:有粉狀和液體兩種,它區別于市場其它同類產品之處是不使用氯化物原料,所配制的混凝土、砂漿抗滲指標和結構自愈功能是其它產品無法相比擬,達到國際先進水平。
                          關鍵詞:混凝土結構化學機理防水、自愈型防水密實劑、孔結構、集料界面過渡區、水化硅酸鈣、硅酸鈣晶體、結構自愈、結構自防水、高抗滲、礦物活性纖維
                           
                          一、前言
                          幾十年前,人們關注混凝土的強度遠勝于混凝土的耐久性。現在,由于混凝土強度一般容易達到和保障,而耐久性問題則較難實現,且又屢屢出現問題,故人們更為關注混凝土的耐久性了。十多年前,人們一般只在防水工程中提到混凝土的抗滲性,現在,凡涉及混凝土的耐久性破壞、開裂、維護、修復、壽命等內容,混凝土的滲透性都受到極大的重視和質量挑戰。大量實驗及應用實踐證明,混凝土的抗滲性與其耐久性之間有著密切聯系,混凝土耐久性往往建立在混凝土抗滲透是否良好的基礎上。
                          混凝土的耐久性問題涉及內容較多,影響因素和破壞機理也很復雜,但其共同點是由于水泥混凝土(或砂漿)材料是一種多組分構成的多孔體系,孔縫的存在及連通性使水和有害液體或有害氣體容易侵入,從而導致水泥混凝土(或砂漿)滲水、導致混凝土中鋼筋的銹蝕、侵蝕及膨脹等。提高混凝土結構耐久性的關鍵是增加混凝土材料自身的密實性(包括:物理密實、化學密實)和結構自愈自防水(化學防水),通過改善結構物的抗化學侵蝕、抗碳化、抗堿集料反應等耐久性指標是提高混凝土自愈抗滲能力最直接、最有效的措施(保證足夠的混凝土保護厚度和強度等級同樣重要)。
                           
                          二、混凝土力學性能的微觀缺陷
                          影響混凝土力學性能的微觀缺陷主要是混凝土中的孔、微裂縫以及水泥石與集料之間的界面過渡區。
                          混凝土固有的多孔性決定了混凝土具有一定的滲透性,滲透性隨孔隙率的增加而提高,尤其是當混凝土的孔隙率大于25%時,滲透系數隨孔隙率的增加而急劇增大。而當混凝土的孔隙率低于20%時,可認為混凝土基本上不透水,但孔隙率并不是影響滲透性的最主要因素,兩者之間并不是簡單的函數關系,混凝土滲透性高低主要取決于混凝土(或水泥砂漿)內部孔隙的連通狀況以及滲透路徑的曲折性,即混凝土(或水泥砂漿)孔結構的特征。
                          混凝土存在微裂縫導致混凝土材料的實際強度低于理論設計強度,當混凝土在受外力的作用下,這些微裂縫將不斷的擴展,形成互相貫通搭接,形成一個裂紋網絡,裂紋長度越長,分布越不均勻,混凝土的強度越低,同時將混凝土處在潮濕的環境下,由于水分子在裂紋表面的吸附效應,相對濕度的提高將導致混凝土的表面能降低,將導致混凝土強度的降低,因此,在潮濕環境中混凝土的裂紋更易擴展。隨著裂紋的不斷擴展,混凝土抗滲性能下降,耐久性得不到保障。
                          水泥石——集料界面過渡區是混凝土中的薄弱環節,與水泥石本體相比,界面過渡區的性能要低得多。界面過渡區對混凝土力學性能的影響主要表現在該區力學性能較低,一是受力造成裂紋擴展的最佳途徑,裂紋易于貫通;二是影響集料力學作用的發揮。混凝土的性能是水泥石和集料的共同作用,集料的力傳遞是通過界面傳遞給水泥石的。因此改善混凝土界面過渡區的性能對提高混凝土力學性能有著特別重要意義。
                           
                          三、閩科FS102自愈型混凝土防水密實劑
                          閩科FS102自愈型混凝土防水密實劑摻入混凝土中能吸收相當一部分的毛細孔水和游離水,從而使自愈型混凝土防水密實劑迅速水解成溶膠及固溶膠狀態。當水泥水化析出氫氧化鈣,防水密實劑就能與之發生化學反應生成水化硅酸鈣及凝膠體,生成不可溶的晶體。這種晶體的增長可堵塞混凝土(或水泥砂漿)的毛細孔、裂縫及填補發絲狀裂紋,形成的硅酸鈣晶體在潮濕的環境下能夠滋長,將深入滲透進入混凝土(或水泥砂漿)的結構內部,有效地增加混凝土(或水泥砂漿)的密實度,同時由于自愈型混凝土防水密實劑的摻入使得相當一部分毛細孔水和游離水變成了弱結晶水和凝膠水,即減少泌水,從而達到防滲、防潮、修補裂縫、增加混凝土(或水泥砂漿)的強度效果。水化硅酸鈣的形成消除了氫氧化鈣在界面區的富集,使界面過渡區轉變成水化硅酸鈣的富集區。由于水化硅酸鈣的膠泥特性,增強富集區集料與水化石的粘結從而改善水化石——集料界面過渡區的性能,即提高了集料過渡區的界面粘結力,同時由于水化硅酸鈣在水化石毛細通縫中富集,堵塞切斷通道并與水泥水化形成一體化水化石。閩科FS102自愈型混凝土防水密實劑摻入水泥砂漿或混凝土中,在水泥漿料中高效均勻分散,將其孔的結構及界面過渡的狀況徹底改變,優異的防水阻裂,納米活性自愈滲透,使混凝土的強度及抗滲性提高,同時減少水泥水化石的收縮率,減少微裂縫,徹底提高混凝土的耐久性、密實性、抗滲性、防水性。
                          混凝土的耐久性主要體現在混凝土的使用環境和工作條件向地下要空間,向海洋、鹽堿地要土地。不少海港碼頭、石油鉆井平臺等混凝土構筑物因海水腐蝕,僅幾年就出現混凝土剝蝕、開裂,主要是因為氯鹽、硫酸鹽等的侵蝕,以及干濕交替的環境的侵蝕。摻閩科FS102自愈型混凝土防水密實劑試樣經混凝土抗滲儀加壓滲水后,繼續經10%濃度海鹽(氯化鈉)溶液浸泡28d后測試其第二次抗滲壓力為2.6MPa不滲;經10%濃度硫酸鈉浸泡28d后測試其第二次抗滲壓力為2.6MPa不滲。實驗結果證明,閩科FS102自愈型混凝土防水密實劑的摻入能有效抵抗海水和生活用水的侵蝕,具有可靠的結構自愈功能和防水抗滲功能,防水層與結構主體緊密融合為一體,使得建筑物基礎結構具有結構自愈防水功效,具有地下防水工程的防水壽命與建筑物結構同壽命,可減少或取消混凝土后澆帶的設置,根本上解決混凝土開裂滲漏的問題,治標治本,綜合治理,結構自愈防水,一次使用終身免維護。本混凝土結構自愈型防水密實劑體系符合國標GB 50108-2011《地下防水工程質量驗收規范》的標準要求,摻量:混凝土按水泥摻量的0.23~0.25%(按重量比),水泥砂漿按水泥摻量的0.22%FS101砂漿防水劑(按重量比),閩科FS102混凝土防水密實劑及閩科防水101砂漿防水劑:有粉狀和液體兩種,由龍巖市華億建材有限公司專業自主研究開發生產,應用高科技質量成果,引進新加坡及美國活性母料添加科技技術,對水泥礦物及稀有礦體進行高效活性,改善并輔以高分子材料科技,礦物活性纖維等高科技技術巧妙混合進行物理及化學反應研制而成的活性自愈型混凝土防水密實劑及水泥砂漿滲透結晶自愈防水劑,產品質量符合國家標準:JC 474 2008《砂漿、混凝土防水劑》及SSAM《高抗滲微晶自愈型混凝土(砂漿)外加劑應用技術規程》。
                           
                          閩科FS102混凝土防水密實劑技術參數指標及檢測報告(混凝土防水劑檢測結果)
                          檢驗項目 性能指標 檢驗結果
                          一等品 合格品







                          抗壓強度比
                          %,>=
                          3天 100 90 100
                          7天 110 100 110
                          28天 100 90 107
                          泌水率比,%,>= 50 70 48
                          安定性 合格 合格 合格
                          凝結時間差
                          Min,>=
                          初凝 -90 -90 -10
                          吸水量比(48h),%,<= 65 75 57
                          滲透高度比,%,<= 30 40 30
                          收縮率比(28d), %,<= 125 135 111
                          混凝土抗滲壓力,Mpa,28d 報告實測值 2.2
                          混凝土第二次抗滲壓力,Mpa,56d 報告實測值 2.6
                          檢測結論 所檢驗的項目符合一等品的檢驗指標要求及混凝土結構自愈防水材料
                          檢測依據 JC/ 474-2008《砂漿、混凝土防水劑》
                          及GB 18445-2012《水泥基滲透結晶防水材料》
                          檢測結果 詳細見附件二的檢驗報告
                           
                          四、結語
                          提高混凝土耐久性及自愈高抗滲是實現可持續發展需要解決的迫切問題,除了特殊(如臨時結構)外,沒有什么混凝土結構不需要防水和耐久,由此也就沒有什么混凝土結構不需要高抗滲結構自愈。從這個意義上說,高抗滲自愈型防水混凝土已不再是一種特種混凝土(或自愈型結構自防水混凝土),而是高品質的結構自防水混凝土。它區別于市場其它同類產品之處是不使用氯化物原料,所配制的混凝土、砂漿抗滲指標和結構自愈功能是其它產品無法相比擬,達到國際先進水平。只有在混凝土工程中全面實現結構自愈及高抗滲,才能有效控制混凝土的滲與裂的質量通病,也才能使混凝土的抗滲性和耐久性普遍提高,并減少后澆帶,縮短建筑工期,為建設單位和施工單位創造可靠的經濟價值和質量保障,促進國民經濟的可持續發展。

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