專利名稱：一種混凝土用養(yǎng)護(hù)保護(hù)一體化涂料及其制備使用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于建筑材料技術(shù)領(lǐng)域，涉及混凝土涂料。
背景技術(shù)：
現(xiàn)在，人們已經(jīng)形成比較廣泛的共識(shí)，即混凝土本身的耐化學(xué)腐蝕性是有限的，因此，對(duì)于處于腐蝕環(huán)境中的混凝土結(jié)構(gòu)，附加表面保護(hù)層是有必要的。尤其是處于硫酸鹽腐蝕環(huán)境中的混凝土，除了鈣礬石型和石膏型的腐蝕以外，還存在碳硫硅鈣石(Taumasite)類型的腐蝕，后者在低溫(＜10℃)并且有硅酸鈣、碳酸鈣、硫酸鈣、水存在的條件下，就會(huì)發(fā)生腐蝕?，F(xiàn)在使用的普通水泥混凝土，都含有硅酸鈣和碳酸鈣，因此，在硫酸鹽環(huán)境中的低溫條件下，碳硫硅鈣石型的腐蝕是不可避免的。就目前的技術(shù)水平而言，防止硫酸鹽侵入混凝土是防止混凝土產(chǎn)生硫酸鹽腐蝕的主要措施，而且是防止碳硫硅鈣石型硫酸鹽腐蝕的唯一措施。
用于阻止水分和腐蝕性介質(zhì)侵入混凝土的涂料已經(jīng)獲得很多應(yīng)用，市場(chǎng)上已經(jīng)有了各種各樣的產(chǎn)品，可以用于地下和地面上的混凝土結(jié)構(gòu)。現(xiàn)有防護(hù)涂料有兩種類型，即溶劑型涂料和水性涂料，水性涂料還可以分為水硬性(含水泥等)涂料和氣硬性涂料。溶劑型涂料和氣硬性水性涂料只能在干燥的混凝土結(jié)構(gòu)上施工。
對(duì)于新建混凝土結(jié)構(gòu)，由于經(jīng)常發(fā)生設(shè)計(jì)和施工控制不夠好的事情，在水泥硬化以后就盡早施加保護(hù)涂層，對(duì)于維持保護(hù)鋼筋的堿性環(huán)境從而防止鋼筋銹蝕是非常重要的。此外，早期混凝土結(jié)構(gòu)還需要采取養(yǎng)護(hù)措施，常用措施包括覆蓋濕草墊并不斷澆水以及養(yǎng)護(hù)后期使用塑料薄膜覆蓋。
現(xiàn)有的混凝土防護(hù)涂料均只具有一定的保護(hù)功能，不能用于混凝土結(jié)構(gòu)的早期養(yǎng)護(hù)?，F(xiàn)有的聚合物改性水泥防水涂料只考慮了防水功能，一般用普通水泥和碳酸鈣填料以及聚合物乳液配制，沒有考慮硫酸鹽對(duì)涂層本身的侵蝕性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種同時(shí)具有優(yōu)良養(yǎng)護(hù)作用和優(yōu)良防護(hù)性能的高效養(yǎng)護(hù)保護(hù)一體化功能的混凝土涂料，以滿足硫酸鹽環(huán)境條件下混凝土結(jié)構(gòu)保護(hù)的要求。
本發(fā)明還要解決這種涂料的制備及使用方法。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明是這樣進(jìn)行的本發(fā)明的涂料為雙組分，A組分為液體，由聚合物乳液、分散劑和消泡劑組成；B組分為粉體，由水泥/水硬性材料、填料、細(xì)砂子組成。其中聚合物乳液為苯丙乳液或丙烯酸酯乳液，例如可以選擇巴斯夫中國有限公司生產(chǎn)的苯丙乳液S-400，上海石化聯(lián)碳生產(chǎn)的苯丙乳液R-161和丙烯酸酯乳液U-413；消泡劑為有機(jī)硅類或礦物油類消泡劑或復(fù)合消泡劑；水硬性材料為氟鋁酸鹽水泥、或硫鋁酸鹽水泥、或鐵鋁酸鹽水泥、或抗硫酸鹽水泥；填料為滑石粉、氧化鋅、粉煤灰、石英粉。
本發(fā)明的涂料組成配比如表1。
表1涂料組成配比

本發(fā)明的涂料的制備工藝包括下列兩個(gè)步驟第一步為A、B組分的配制。
A組分的配制采用合適的攪拌設(shè)備，在聚合物乳液中邊攪拌邊加入液體的消泡劑和液體的分散劑，直到攪拌均勻，然后用密閉的容器如帶蓋塑料桶包裝；B組分配制采用合適的帶攪拌器的干粉攪拌設(shè)備，例如，在設(shè)備中先加入填料以及干燥的細(xì)砂，在攪拌狀態(tài)下加入水硬性膠凝材料，加完以后繼續(xù)攪拌直到均勻，材料過篩(1mm孔徑)后用防潮紙袋或塑料袋或塑料桶密閉包裝。防潮包裝的B組分可以保存6個(gè)月。
第二步為防護(hù)涂料的配制和施工防護(hù)涂料應(yīng)該在使用現(xiàn)場(chǎng)配制。一次配制的涂料總量應(yīng)該在2小時(shí)內(nèi)用完。A、B組分質(zhì)量比例為A∶B＝1∶(0.8～2.0)，較好為1∶(1.0～1.6)。用機(jī)械式攪拌裝置配制涂料，例如將攪拌器安裝在手槍式電鉆上作為攪拌裝置，在攪拌下將B組分加入A組分中，加完以后繼續(xù)攪拌約3～5分鐘。施工時(shí)，先在基體表面涂刷底涂，底涂由A組分加水(A組分與水的體積比為2∶1)攪拌均勻而成。然后將均勻拌合料以毛刷、滾筒或刮刀涂布在干凈的基體表面，重復(fù)2～4次，每次間隔時(shí)間4小時(shí)以上，使其涂層厚度維持在1.5mm～2mm左右。每平米用料約為3kg。
本發(fā)明具有如下的優(yōu)點(diǎn)1.由于本發(fā)明的涂料所使用的組分及其反應(yīng)產(chǎn)物本身不與硫酸鹽發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，因而本身具有耐硫酸鹽的能力；2.由于本發(fā)明的涂料采用水性的聚合物乳液，沒有揮發(fā)性有機(jī)物，對(duì)環(huán)境友好；3.由于本發(fā)明采用了水硬性的無機(jī)膠凝材料配制，因此本涂料可以直接在潮濕(表面無自由水)的混凝土基面上施工；4.由于本發(fā)明的涂料采用了成膜性能優(yōu)異的聚合物乳液，涂料在干燥過程中表面形成一層封閉的聚合物薄膜，從而能夠減少或杜絕混凝土基材的水分損失，對(duì)新建混凝土起到養(yǎng)護(hù)作用；5.本發(fā)明的制備工藝簡(jiǎn)單、成本低廉。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步描述。為簡(jiǎn)明起見，在以下實(shí)施例中，A組分固定不變，(實(shí)際上其配比當(dāng)然是可變的)；而B組分采用不同的無機(jī)膠凝材料和填料，A、B組分的配比可以發(fā)生變化，如A∶B＝1∶(0.8～2.0)，較好為1∶(1.0～1.6)。各種實(shí)施例的B組分配方見表2。
實(shí)施例1本例使用氟鋁酸鹽水泥為水硬性膠凝材料。氟鋁酸鹽水泥的主要水化產(chǎn)物是三硫型水化硫鋁酸鈣、水化氧化鋁凝膠和水化硅酸鈣，本身的抗硫酸鹽能力突出。填料為滑石粉，也可以使用石英粉。由于氟鋁酸鹽水泥為塊凝快硬水泥，雖然聚合物乳液有一定的緩凝作用，必要時(shí)仍然可以添加水泥質(zhì)量的(0.2～0.3)％硼酸作為緩凝劑。
A、B組分的質(zhì)量配比為A∶B＝1∶1。
表2各種實(shí)施例中B組分的配方

實(shí)施例2本例使用硫鋁酸鹽水泥作為水硬性膠凝材料。硫鋁酸鹽水泥的主要水化產(chǎn)物是三硫型水化硫鋁酸鈣和單硫型水化硫鋁酸鹽，水化氧化鋁凝膠和水化硅酸鈣凝膠。它具有較好的耐硫酸鹽侵蝕性能。
A、B組分的質(zhì)量配比為A∶B＝1∶0.8。
實(shí)施例3本例使用鐵鋁酸鹽水泥作為水硬性膠凝材料。鐵鋁酸鹽水泥具有很好的抗硫酸性能。使用石英粉和細(xì)砂作為填料，可以使涂料的透氣性更好。
A、B組分的質(zhì)量配比為A∶B＝1∶1.6實(shí)施例4本例使用抗硫酸鹽水泥作為水硬性膠凝材料。同時(shí)使用粉煤灰作為活性填料，消耗水化產(chǎn)物中生成的氫氧化鈣，消除石膏型腐蝕的潛在因素。
A、B組分的質(zhì)量配比為A∶B＝1∶1.2。
實(shí)施例5本例使用普通硅酸鹽水泥作為水硬性膠凝材料，但用量較少。同時(shí)使用粉煤灰作為活性填料，消耗水化產(chǎn)物中生成的氫氧化鈣，消除石膏型腐蝕的潛在因素。
A、B組分的質(zhì)量配比為A∶B＝1∶2.0。
本發(fā)明所配制防護(hù)涂料的主要性能與現(xiàn)有涂料性能的比較見表3。
表3本發(fā)明涂料的主要性能與現(xiàn)有涂料性能的比較

選擇配制涂料的聚合物乳液時(shí)，應(yīng)該選擇適用于水硬性膠凝材料的乳液。乳液是否適用，可以通過以下方法檢驗(yàn)將乳液與所用的水硬性膠凝材料按照實(shí)際使用的機(jī)械攪拌方式進(jìn)行混合，所得混合物應(yīng)該為具有良好流動(dòng)性的粘稠體，10min以后將混合物過20目篩子，殘留物不應(yīng)超過1％。對(duì)于與水硬性膠凝材料混合以后出現(xiàn)破乳現(xiàn)象——混合物攪拌后逐漸成為沒有流動(dòng)性的“干性”料——的乳液，可以通過添加少量非離子型乳化劑(例如OP-10)的方法來改善，并重新用上述方法檢驗(yàn)其適用性。
涂料作為混凝土養(yǎng)護(hù)使用時(shí)，必須注意施工的時(shí)機(jī)。應(yīng)該在混凝土表面明確沒有自由水(表面收干)的狀態(tài)進(jìn)行施工，過早施工容易導(dǎo)致涂料開裂。此外，可以結(jié)合混凝土的凝結(jié)時(shí)間來確定涂料施工時(shí)機(jī)，最好在混凝土終凝以后開始施工。
涂料的第二道以及以后各道的施工應(yīng)該在前一道施工的涂料干燥以后進(jìn)行，干燥情況可以通過現(xiàn)場(chǎng)的試驗(yàn)樣板來確定，如果在前一道涂料尚未干燥的情況下施工下一道，容易導(dǎo)致涂料的開裂。
對(duì)于后期混凝土結(jié)構(gòu)的保護(hù)，在潮濕(表面無自由水)混凝土基面上不必使用底涂，可以直接施工第一道涂料；對(duì)于干燥的混凝土基面，應(yīng)該先使用一道底涂，待底涂干燥以后再施工以后各道涂料，后一道涂料應(yīng)該在前一道涂料干燥以后再施工。
上述的對(duì)實(shí)施例的描述是為便于該技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能理解和應(yīng)用本發(fā)明。熟悉本領(lǐng)域技術(shù)的人員顯然可以容易地對(duì)這些實(shí)施例做出各種修改，并把在此說明的一般原理應(yīng)用到其他實(shí)施例中而不必經(jīng)過創(chuàng)造性的勞動(dòng)。因此，本發(fā)明不限于這里的實(shí)施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的揭示，對(duì)于本發(fā)明做出的改進(jìn)和修改都應(yīng)該在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種混凝土用抗硫酸鹽養(yǎng)護(hù)保護(hù)一體化涂料，其特征在于包括液體組分A和粉體組分B，該液體組分A包括聚合物乳液、分散劑和消泡劑；該粉體組分B包括水硬性材料、填料、細(xì)砂。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混凝土用抗硫酸鹽養(yǎng)護(hù)保護(hù)一體化涂料，其特征在于該聚合物乳液為適用于水硬性膠凝材料的類型。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混凝土用抗硫酸鹽養(yǎng)護(hù)保護(hù)一體化涂料，其特征在于該聚合物乳液為苯丙乳液或丙烯酸酯乳液。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混凝土用抗硫酸鹽養(yǎng)護(hù)保護(hù)一體化涂料，其特征在于該水硬性材料包括氟鋁酸鹽水泥、硫鋁酸鹽水泥、鐵鋁酸鹽水泥、抗硫酸鹽水泥。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混凝土用抗硫酸鹽養(yǎng)護(hù)保護(hù)一體化涂料，其特征在于該填料包括滑石粉、氧化鋅、粉煤灰、石英粉。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混凝土用抗硫酸鹽養(yǎng)護(hù)保護(hù)一體化涂料，其特征在于該液體組分A中聚合物乳液含量為100質(zhì)量份，分散劑含量為0.5～2質(zhì)量份，消泡劑含量為0.5～2質(zhì)量份；該粉體組分B中水硬性材料含量為50～100質(zhì)量份、填料及細(xì)砂含量為200～300質(zhì)量份。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混凝土用抗硫酸鹽養(yǎng)護(hù)保護(hù)一體化涂料，其特征在于該聚合物的玻璃化溫度低于零下10℃，固體含量為50％。
8.權(quán)利要求1至6中任一所述的混凝土用抗硫酸鹽養(yǎng)護(hù)保護(hù)一體化涂料的制備方法，其特征在于包括配制液體組分A采用攪拌設(shè)備，在聚合物乳液中邊攪拌邊加入液體的消泡劑和液體的分散劑，直到攪拌均勻，然后用密閉的容器包裝配制粉體組分B在攪拌設(shè)備中先加入填料以及干燥的細(xì)砂，在攪拌狀態(tài)下加入水硬性膠凝材料，加完以后繼續(xù)攪拌直到均勻，材料過篩后防潮密閉包裝；配制防護(hù)涂料在攪拌下將粉體組分B加入液體組分A中，該液體組分A和粉體組分B質(zhì)量比例為A∶B＝1∶(0.8～2.0)，加完以后繼續(xù)攪拌至均勻。
9.檢驗(yàn)權(quán)利要求1所述的聚合物乳液是否適用的方法，其特征在于包括將乳液與所用的水硬性膠凝材料按照實(shí)際使用的機(jī)械攪拌方式進(jìn)行混合，所得混合物應(yīng)該為具有良好流動(dòng)性的粘稠體，10min以后將混合物過20目篩子，殘留物不應(yīng)超過1％，則為適用。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的檢驗(yàn)聚合物乳液是否適用的方法，其特征在于包括對(duì)于與水硬性膠凝材料混合以后出現(xiàn)破乳現(xiàn)象的乳液，通過添加少量非離子型乳化劑的方法來改善，并重新用上述方法檢驗(yàn)其適用性。
11.權(quán)利要求1至7中任一所述的混凝土用抗硫酸鹽養(yǎng)護(hù)保護(hù)一體化涂料的使用方法，其特征在于包括施工時(shí)，先在基體表面涂刷底涂，底涂由液體組分A加水?dāng)嚢杈鶆蚨桑蝗缓髮⒕鶆虬韬狭贤坎荚诟蓛舻幕w表面；間隔時(shí)間重復(fù)涂布。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的混凝土用抗硫酸鹽養(yǎng)護(hù)保護(hù)一體化涂料的使用方法，其特征在于一次配制的涂料總量在2小時(shí)內(nèi)用完；底涂中A組分與水體的體積比為2∶1；重復(fù)涂布2～4次，每次間隔時(shí)間4小時(shí)以上。
13.權(quán)利要求1至7中任一所述的混凝土用抗硫酸鹽養(yǎng)護(hù)保護(hù)一體化涂料的使用方法，其特征在于包括涂料作為混凝土養(yǎng)護(hù)使用時(shí)，應(yīng)該在混凝土表面明確沒有自由水的狀態(tài)進(jìn)行施工；此外，可以結(jié)合混凝土的凝結(jié)時(shí)間來確定涂料施工時(shí)機(jī)；涂料的第二道以及以后各道的施工應(yīng)該在前一道施工的涂料干燥以后進(jìn)行；對(duì)于后期混凝土結(jié)構(gòu)的保護(hù)，在潮濕混凝土基面上不必使用底涂，可以直接施工第一道涂料；對(duì)于干燥的混凝土基面，應(yīng)該先使用一道底涂，待底涂干燥以后再施工以后各道涂料，后一道涂料應(yīng)該在前一道涂料干燥以后再施工。
全文摘要
一種混凝土用抗硫酸鹽養(yǎng)護(hù)保護(hù)一體化涂料，包括液體組分A和粉體組分B，該液體組分A包括聚合物乳液、分散劑和消泡劑；該粉體組分B包括水硬性材料、填料、細(xì)砂。該液體組分A中聚合物乳液含量為100質(zhì)量份，分散劑含量為0.5～2質(zhì)量份，消泡劑含量為0.5～2質(zhì)量份；該粉體組分B中水硬性材料含量為50～100質(zhì)量份、填料及細(xì)砂含量為200～300質(zhì)量份；本發(fā)明是同時(shí)具有優(yōu)良養(yǎng)護(hù)作用和優(yōu)良防護(hù)性能的高效養(yǎng)護(hù)保護(hù)一體化功能的混凝土涂料，可滿足硫酸鹽環(huán)境條件下混凝土結(jié)構(gòu)保護(hù)的要求。
文檔編號(hào)C04B14/04GK1970490SQ20051011064
公開日2007年5月30日 申請(qǐng)日期2005年11月23日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月23日
發(fā)明者鐘世云, 薛明 申請(qǐng)人:同濟(jì)大學(xué)