混凝土抗硫酸鹽複合塗料的製作方法

2023-05-14 05:09:56

專利名稱：混凝土抗硫酸鹽複合塗料的製作方法
技術領域：
本發明所涉及建築塗料，是一種在已成型的混凝土表面塗刷外保護塗層，阻止外界含硫酸鹽溶液滲透到混凝土內部與水泥水化產物發生化學反應，提高混凝土結構的安全性和耐久性的混凝土抗硫酸鹽複合塗料。
背景技術：
我國是混凝土生產和應用大國，據2003年統計，大陸混凝土生產總量達12億立方米，佔世界總量的40％。稱為人工石的混凝土與天然石材有著不同的化學和礦物組成，因而更易受到外界環境的腐蝕，國際國內，由於腐蝕造成混凝土破壞，造成災難性的事故和重大經濟損失事故累見不鮮。
腐蝕是材料與外界環境發生物理、化學反應，發生結構變化和新物質的生成，而引起材料性能下降或完全喪失使用價值的過程。對於水泥混凝土而言，在自然環境中的腐蝕來自幾個方面腐蝕性氣體和氣溶膠；腐蝕性水包括生產和生活用水；酸、鹼、鹽溶液及汙染的土地。
被國際廣泛採用的ACI(美國混凝土協會)規程對於硫酸鹽溶液和土壤中硫酸鹽的含量對混凝土的侵蝕作以下規定可以忽視的侵蝕土壤中硫酸鹽含量0.1％，水溶液中低於150×10-6mg/L；中等侵蝕土壤中硫酸鹽含量0.1～0.2％，水溶液中低於150～1500×10-6mg/L；嚴重侵蝕土壤中硫酸鹽含量0.2～2％，水溶液中低於1500～10000×10-6mg/L，非常嚴重侵蝕土壤中硫酸鹽含量22％，水溶液中超過10000×10-6mg/L。
鹽漬土在我國分布廣泛，西北地區的青海、新疆、內蒙、甘肅、寧夏等為鹽漬土集中省份，東北地區、黃河流域、長江流域也有鹽漬土的零散分布。據西北地區地質報告表述，西部地區以硫酸鹽和氯鹽為主，其含量超過ACI所規定嚴重侵蝕含量，對混凝土耐久性和安全性的構成很大威脅。
硫酸鹽對混凝土腐蝕機理如下，混凝土中的水泥無機膠凝材料通過水化反應，生成的C3A，Ca(OH)2極易與硫酸鹽發生化學反應，生成膨脹性物質，其化學反應如下
反應所生成的鈣礬石體積膨脹至原體積的2.27倍，所生成的石膏體積也較原來增加1.24倍。上述礦物存在於混凝土材料的構架中，產生膨脹壓力，這種壓力超過混凝土的粘結強度，就會使混凝土表面開裂和軟化，裂縫導致外界的硫酸鹽溶液進一步向混凝土內部滲透，加速混凝土的損毀。許多學者的實驗證明，在硫酸鹽侵蝕的初期，結晶體充實於混凝土的孔隙中，增加了密實度，早期的強度會有所增加，但其最終結果卻是使強度不斷下降，最終導致破壞。對於鋼筋混凝土硫酸鹽破壞，將使混凝土內部的鋼筋失去保護屏障，Cl-，H2O、O2迅速抵達鋼筋表面，進行電化學反應，導致鋼筋快速腐蝕。
為了解決上述問題，目前混凝土抗硫酸鹽採取的方法主要有1.提高自身的密實性土，提高混凝土的抗滲性和耐久性。
2.採取外防護法。在已成型的混凝土表面塗刷抗硫酸鹽的外保護塗層，避免外界硫酸鹽滲透於混凝土內部。
採取外防護法是比較常用的一種方法，但目前已有的一些塗料效果均不夠理想，需要有一種效果良好的，在已成型的混凝土表面塗刷的抗硫酸鹽混凝土複合塗料以避免和減小外界硫酸鹽對混凝土耐久性和安全性的威脅。

發明內容
本發明的目的是提供一種在已成型的混凝土表面塗刷外保護塗層，避免外界硫酸鹽滲透於混凝土內部的抗硫酸鹽混凝土複合塗料，以解決現有技術中存在的上述問題，用本發明的這種抗硫酸鹽混凝土複合塗料形成的塗層應具有優良的抗硫酸鹽性能，其特點是在硫酸鹽介質中有良好的力學性能保持率，經過近1056小時浸泡重量變化率不超過5％，塗層外觀良好，材料來源方便，環保和施工性能良好。
本發明的另一個目的是提供一種上述抗硫酸鹽混凝土複合塗料的製備方法。
發明人經過多次試驗終於研究出一種有機—無機膠凝材料複合塗料，不含溶劑的混凝土抗硫酸鹽複合塗料。
本發明的混凝土抗硫酸鹽複合塗料由以下組分(重量份)組成A組分BASF公司苯丙乳液 100份NOPCO公司活性劑聚二甲基矽氧烷、氣相二氧化矽 0.5份B組分抗硫酸鹽水泥42.5 70～90份SIO210～30份CaCO310～30份滑石粉10份矽灰粉10份木質素磺酸鈣 0.1份本發明的混凝土抗硫酸鹽複合塗料，其最佳組分(重量份)組成為
A組分BASF公司苯丙乳液 100份NOPCO公司活性劑聚二甲基矽氧烷、氣相二氧化矽0.5份B組分抗硫酸鹽水泥42.5 80份SIO2200目 20份CaCO3500目10份滑石粉1250目 10份矽灰粉800目10份木質素磺酸鈣 0.1份製備本發明所述一種在已成型的混凝土表面塗刷外保護塗層，避免外界硫酸鹽滲透於混凝土內部的混凝土抗硫酸鹽複合塗料的方法，其特徵在於本抗硫酸鹽混凝土複合塗料分為A、B兩組分，分別進行加工貯存用時現配，該方法包括由以下步驟組成(a)A組分BASF公司苯丙乳液100份+NOPCO公司活性劑聚二甲基矽氧烷、氣相二氧化矽0.5份，高速攪拌混合均勻，稱量包裝；(b)B組分抗硫酸鹽水泥42.5 70～90份、SIO220～30份、CaCO320～30份、滑石粉10份、矽灰粉10份、木質素磺酸鈣0.1份在雙螺杆乾粉混合機內充分混合，過篩，稱量包裝；(c)施工使用時，按A∶B＝1∶1.2比例，稱出A、B組分，開啟攪拌槍，轉速達到500～600r/min，將B料緩慢加入A中，直至A、B組分混合均勻，成為膠漿狀即為本發明的在已成型的混凝土表面塗刷外保護塗層，避免外界硫酸鹽滲透於混凝土內部的混凝土抗硫酸鹽複合塗料。
施工使用時，按A∶B＝1∶1.2比例，在無油漬、無疏鬆、無明水混凝土表面，採用滾、刷方式施工；通常經2～3次塗刷後塗層可達1.2mm厚度，兩次塗刷間隔，視前一塗表幹(5～6小時)即可；氣溫低於5℃不能施工。
試驗證明混凝土抗硫酸鹽複合塗料所形成的塗層有很好抗硫酸鹽性能，其特點是在硫酸鹽介質中有良好的力學性能保持率，經過近1056小時浸泡重量變化率不超過5％，塗層外觀良好，材料來源方便，環保和施工性能良好。
具體實施例方式
下面通過實施例和對比試驗例進一步說明本發明。
實施例1.
在常溫常壓下，分別進行加工A、B兩組分，按以下步驟進行A組分BASF公司苯丙乳液100Kg加NOPCO公司活性劑聚二甲基矽氧烷、氣相二氧化矽0.5Kg，高速攪拌混合均勻，稱量包裝待用；B組分抗硫酸鹽水泥42.580Kg、SIO2200目20Kg、CaCO3500目10Kg、滑石粉1250目10Kg、矽灰粉800目10Kg、木質素磺酸鈣0.1Kg在雙螺杆乾粉混合機內充分混合，過篩，稱量包裝待用；按A∶B＝1∶1.2比例，稱出A、B組分，開啟攪拌槍，轉速達到500～600r/min，將B料緩慢加入A中，直至A、B組分混合均勻，成為膠漿狀即為本發明的在已成型的混凝土表面塗刷外保護塗層，避免外界硫酸鹽滲透於混凝土內部的混凝土抗硫酸鹽複合塗料。
實施例2.
在常溫常壓下，分別進行加工A、B兩組分，按以下步驟進行A組分BASF公司苯丙乳液100Kg加NOPCO公司活性劑聚二甲基矽氧烷、氣相二氧化矽0.5Kg，高速攪拌混合均勻，稱量待用；
B組分抗硫酸鹽水泥42.5 90Kg、SIO2200目10Kg、CaCO3500目30Kg、滑石粉1250目10Kg、矽灰粉10Kg、木質素磺酸鈣0.1Kg在雙螺杆乾粉混合機內(充分)混合均勻，過篩，稱量待用；以下按實施例1步驟進行即得本發明的混凝土抗硫酸鹽複合塗料。
實施例3.
在常溫常壓下，分別進行加工A、B兩組分，按以下步驟進行A組分BASF公司苯丙乳液100Kg加NOPCO公司活性劑聚二甲基矽氧烷、氣相二氧化矽0.5Kg，高速攪拌混合均勻，稱量待用；B組分抗硫酸鹽水泥42.570Kg、SIO2200目30Kg、CaCO3500目20Kg、滑石粉1250目10Kg、矽灰粉10Kg、木質素磺酸鈣0.1Kg在雙螺杆乾粉混合機內充分混合，過篩，稱量待用；以下按實施例1步驟進行即得本發明的混凝土抗硫酸鹽複合塗料。
對比試驗例1.
下面通過對比試驗例來進一步說明本發明的用於在已成型的混凝土表面塗刷外保護塗層，避免外界硫酸鹽滲透於混凝土內部的混凝土抗硫酸鹽複合塗料所形成的塗層的性能。試驗方法參照《聚合物水泥防水塗料》(JC/T894-2001)，《聚合物乳液防水塗料》(JC/T864-2000)、《水泥抗硫酸鹽侵蝕快速試驗方法》GB2420-81標準的有關要求進行，選擇市面5種塗料A、B、C、D、E(可以理解的是在對比試驗例中僅使用了代號而未具體指明具體產品)與本發明的混凝土抗硫酸鹽複合塗料在相同條件下，進行對比試驗分為(1)快速循環試驗將成膜後的試件分別浸泡於濃度分別為5％、10％，15％的Na2SO4溶液中17小時，放入75℃烘箱中7小時為一個循環，按照3周、6周、9周測定循環後的塗膜拉伸強度和延伸率；
(2)5％、10％、15％Na2SO4溶液中浸泡，測定塗層重量變化；(3)5％、10％、15％Na2SO4溶液中浸泡，分別於2周、5周9周測試力學性能。經一周浸泡後市面塗料A、C、D、E外觀變化見表-1。
表-1

經2周浸泡後塗料B(水性防腐塗料)與上表塗料外觀相同，測試後力學性能衰減嚴重，有些已被腐蝕的不能進行力學測試。
本發明的混凝土抗硫酸鹽複合塗料(F)所形成的塗層經3周、6周、9周循環後力學性能見表-2。
表-2

由上述數據表明浸泡後力學性能衰減不大本發明的混凝土抗硫酸鹽複合塗料(F)所形成的塗層經2周、5周、9周浸泡後力學性能見表-3。
表-3

本發明的混凝土抗硫酸鹽複合塗料(F)所形成的塗層經浸泡後重量變化率(％)見表-4。
表-4

上述試驗證明本發明的混凝土抗硫酸鹽複合塗料所形成的塗層具有抗以硫酸鹽為主的鹽漬土溶液的腐蝕，在10～15年內應具有保護功能；具有一定拉伸強度和延伸率，初步設定為6＝1.2Mpa，ε＝150％；具有與混凝土較好的粘接強度，用「8」字或方塊試件測試法，其粘接強度應為1.2Mpa；強度保留率應為80％；有橋接裂縫能力，橋接寬度0.5MM；硫酸鹽溶液7天浸泡後增、失重應不大於10％；好的耐鹽霧、溼熱性，經過近650小時浸泡重量變化率不超過5％，塗層外觀良好，材料來源方便，環保和施工性能良好，滿足混凝土抗硫酸鹽複合塗料應滿足應具備的要求。
權利要求
1.一種在已成型的混凝土表面塗刷外保護塗層，阻止外界含硫酸鹽溶液滲透到混凝土內部與水泥水化產物發生化學反應，提高混凝土結構的安全性和耐久性的混凝土抗硫酸鹽複合塗料，由以下組分(重量份)組成A組分BASF公司苯丙乳液 100份NOPCO公司活性劑聚二甲基矽氧烷、氣相二氧化矽0.5份B組分抗硫酸鹽水泥42.5 70～90份SIO210～30份CaCO310～30份滑石粉 10份矽灰粉 10份木質素磺酸鈣 0.1份
2.按照權利要求1所述的混凝土抗硫酸鹽複合塗料，其最佳組分(重量份)組成為A組分BASF公司苯丙乳液 100份NOPCO公司活性劑聚二甲基矽氧烷、氣相二氧化矽0.5份B組分抗硫酸鹽水泥42.5 80份SIO2200目 20份CaCO3500目10份滑石粉1250目 10份矽灰粉800目10份木質素磺酸鈣 0.1份
3.製備權利要求1所述一種在已成型的混凝土表面塗刷外保護塗層，阻止外界含硫酸鹽溶液滲透到混凝土內部與水泥水化產物發生化學反應，提高混凝土結構的安全性和耐久性的混凝土抗硫酸鹽複合塗料的方法，其特徵在於該混凝土抗硫酸鹽複合塗料分為A、B兩組分，分別進行加工貯存用時現配，該方法包括由以下步驟組成(a)A組分BASF公司苯丙乳液100份+NOPCO公司活性劑聚二甲基矽氧烷、氣相二氧化矽0.5份，高速攪拌混合均勻，稱量包裝；(b)B組分抗硫酸鹽水泥42.5 70～90份、SIO210～30份、CaCO310～30份、滑石粉10份、矽灰粉10份、木質素磺酸鈣0.1份在雙螺杆乾粉混合機內充分混合，過篩，稱量包裝；(c)施工使用時，按A∶B＝1∶1.2比例，稱出A、B組分，開啟攪拌槍，轉速達到500～600r/min，將B料緩慢加入A中，直至A、B組分混合均勻，成為膠漿狀即為本發明的在已成型的混凝土表面塗刷外保護塗層，阻止外界含硫酸鹽溶液滲透到混凝土內部與水泥水化產物發生化學反應，提高混凝土結構的安全性和耐久性的混凝土抗硫酸鹽複合塗料。
全文摘要
一種在已成型的混凝土表面塗刷外保護塗層，提高混凝土結構的安全性和耐久性的混凝土抗硫酸鹽複合塗料由以下組分(重量份)組成A組分BASF公司 苯丙乳液100份，NOPCO公司活性劑聚 二甲基矽氧烷、氣相二氧化矽0.5份；B組分抗硫酸鹽水泥42.5 70～90份、SiO
文檔編號C04B41/48GK1847332SQ200510025040
公開日2006年10月18日 申請日期2005年4月13日 優先權日2005年4月13日
發明者鍾世雲, 劉義興, 陳嘉林 申請人:上海惠邦特種塗料有限公司