CN103601441A - 一种防碳化防水浆料 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种防碳化防水浆料。本发明防碳化防水浆料是一种双组份的有机、无机材料复合的浆料，其组分原料包括：水泥、石英粉、可再分散性乳胶粉、纤维素醚、超塑化剂、憎水剂、碳化抑制剂、乳液、水、消泡剂、防腐剂。本发明的碳化抑制剂为氧化钙和钙基蒙脱石粉的混合物经矿物油改性后得到，经过改性可有效的控制碳化抑制剂活性成分的释放，使整个涂覆薄层由表面至内部均可以形成致密、均一的防水层，高效地阻碍水分的渗入，获得更优的防碳化、防水性能，延长涂层的使用寿命获得更长的混凝土保护时间；该浆料与水泥等无机材料相容性佳，只需1-2mm的功能薄层，即可获得很好的防止碳化和防水效果。

Description

一种防碳化防水浆料
技术领域
本发明涉及一种防水浆料，特别是一种防碳化防水浆料，属于建筑行业中的防水材料技术领域。 
背景技术
所谓“碳化”指拌合混凝土的水泥水化后会生成Ca（OH）2，大部分以结晶状态存在于混凝土中，成为孔隙液保持高碱性的储备，它的PH值为12.5~13.5。空气中存在CO2和水分，空气中的CO2会在水的作用下渗透至混凝土中与Ca（OH）2反应，降低PH值至8.5~9.0，此时混凝土已碳化。混凝土的碳化实质上是混凝土的pH值降低失去碱性的过程。 
混凝土保持碱性环境是混凝土结构保持及其内部钢筋防护的重要条件。在高碱性的环境中，钢筋表层会形成一层钝化膜，阻止钢筋锈蚀，而碳化后的混凝土无法提供足够的碱性，导致钢筋生锈，体积增大，在混凝土内部产生裂缝，裂缝的产生使水和CO2顺裂缝进入，进一步加速钢筋的锈蚀。如此循环，最终导致混凝土结构的破坏。混凝土碳化先从表层开始，然后逐步向混凝土深处扩散，发生更深入的碳化反应，碳化后的混凝土质地酥松，强度大大降低。混凝土抗碳化能力是衡量混凝土结构耐久性非常重要的一个指标。混凝土抗碳化能力低会导致建筑物的耐久性差，降低使用寿命。 
防止混凝土碳化的方法通常是在混凝土表面涂一层有机涂料，封闭混凝土孔隙以防止CO2其他扩散至混凝土内部为方案，但是有机涂层的耐老化性差，与水泥类无机材料的相容性差，并且防碳化能力也不甚理想。例如，专利申请CN 103333559A 公开了一种水性透明混凝土防水防碳化涂料，该涂料是由乳液、水、透明粉、高透明填料、防尘降剂、分散剂、润湿剂、消泡剂、成膜助剂和增稠流平剂组成，其所述的乳液为单组份水性苯乙烯-甲基丙烯酸酯-丙烯酸酯共聚物乳液，透明粉为无水硫酸钠，高透明填料为白色透明玻璃粉末，分散剂为聚丙烯酸钠、润湿剂为烷基酚聚氧乙烯醚，成膜助剂为2,2,4-1,3-戊二醇单异丁酸酯，增稠流平剂为聚氨酯。 
考虑到与水泥类无机材料的相容性，所公开的混凝土防碳化的涂料也有报道。如专利CN 101693610 B公开了一种混凝土防碳化涂料，它由以下重量份的各个组分制备：水泥315~525重量份，钢渣粉45~75重量份，粉煤灰45~75重量份，废弃混凝土粉45~75重量份，苯丙乳液250~550重量份，分散剂0.35~2.6重量份，消泡剂0.7~2.6重量份，水45~90重量份。 
空气中的CO2正是在水的存在下渗透至混凝土中导致碳化反应的发生，因此，作为防碳化涂料，还需要进一步考虑涂料的防水性能。而上述专利采用废弃的混凝土粉，以及价格便宜的钢渣粉、粉煤灰作为原料配制防碳化涂料，虽然可以实现充分利用废弃物料，减少了化学试剂用量，降低了生产成本，但未体现出该产品在防水方面的性能指标，存在一定的不足。 
一些公开的专利申请，如CN 102503300A公开了一种由普通硅酸盐水泥、可分散乳胶粉、石英砂、石英粉、纤维素醚、硅灰、减水剂、消泡剂组成的单组份聚合物水泥防水砂浆；CN 10343969 A公开了一种由普通硅酸盐水泥52.5、粒化高炉粉95#、渗透剂（脂肪醇聚氧乙烯醚）、膨胀剂（钙矾石或氢氧化钙、氢氧化镁）、硅灰、石英砂、改性膨润土、改性硅酸钠、络合剂（聚丙烯酸）、结晶沉淀剂（聚乙二醇）组成的预防水泥渗漏结晶型防水涂料等，其防碳化能力仍不够理想。 
发明内容
本发明的目的在于提供一种将有机材料与无机材料复合的具有防碳化、防水功能的浆料，该浆料配方加入了改性后的碳化抑制剂，是以矿物油对氧化钙和钙基蒙脱石粉混合物进行改性得到，改性后，可以有效保护碳化抑制剂的活性成分，控制碳化抑制剂活性成分的释放时间，提供足够的活性钙与CO2反应并形成不溶于水的晶体，使整个涂覆薄层由表面至内部均可以形成致密、均一的防水层，高效地阻碍水分的渗入，使水分仅仅滞留在表层，阻碍CO2在水的作用下，渗透至混凝土中，发生碳化反应，获得更优的防碳化防水的效果；该浆料与水泥等无机材料相容性佳，只需1-2mm的功能薄层，即可获得很好的防止碳化和防水效果。 
为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：一种防碳化防水浆料，由A、B双组份组成，A、B组份由以下重量份数的材料组成： 
A组份
水泥                                         250-600份
石英粉                                     250-500份
可再分散性乳胶粉                5-20份
纤维素醚                                 0.5-5份
超塑化剂                                 0.5-4份
憎水剂                                    0.3-5份
碳化抑制剂                             50-100份，                          
B组份
乳液                                         200-500份
水                                             400-800份
消泡剂                                     0.5-10份
防腐剂                                     0.5-10份。
所述碳化抑制剂活性成分为氧化钙和钙基蒙脱石粉的混合物，所述氧化钙和钙基蒙脱石粉按照1:1~3:1的比例混合。 
所述碳化抑制剂为氧化钙和钙基蒙脱石粉混合物经矿物油改性后的改性物，所述的氧化钙和钙基蒙脱石粉的混合物是以聚集体的形式附着在矿物油雾化后的微粒上，或是被矿物油微粒包裹，形成颗粒微球。 
所述碳化抑制剂采用如下步骤制备： 
（1）采用常规雾化技术，在雾化室先将矿物油雾化；
（2）将氧化钙和钙基蒙脱石粉按1:1~3:1的比例置于入高速混合器中混合均匀，得到氧化钙和钙基蒙脱石粉的混合物粉料；
（3）将步骤（2）制得的混合物粉料经过进料口，进入雾化室内，停留1-10秒，获得碳化抑制剂。
所述氧化钙指标如下：CaO含量大于等于95%，活性度：10分钟内最少达到400ml/4NHu，粒度在200目以上；所述钙基蒙脱石粉指标如下：粒度：95%小于200微米，105℃挥发份小于5%，膨胀容大于95 ml/g，25℃时4%粘度大于3000mpa·s。 
所述水泥的强度等级优选为42.5或42.5R或52.5的硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥。 
所述石英粉规格优选为100-400目的石英粉。 
所述可再分散乳胶粉优选为乙烯-醋酸乙烯共聚乳胶粉或丙烯酸类乳胶粉。 
所述纤维素醚优选为羟乙基甲基纤维素醚或羟丙基甲基纤维素醚，纤维素醚的粘度在500-100000Pa·s。 
所述超塑化剂优选为聚羧酸系或萘磺酸盐高效减水剂。 
所述憎水剂优选为硬脂酸钙或硬脂酸锌。 
所述乳液优选为羧基丁苯胶乳或丙烯酸乳液或苯丙乳液，固含量为45-58%。 
所述消泡剂优选液态碳氢化合物或聚乙二醇与非结晶性二氧化矽的混合物。所述液态碳氢化合物优选适用于涂料工业的液态碳氢化合物消泡剂，如有机硅消泡剂、液态有机硅氧烷消泡剂、聚醚类消泡剂、高级醇类等。 
所述防腐剂优选为活性成分为异噻唑啉酮(BIT) 20%分散体的防腐剂，如Promex 20D。 
本发明的防碳化防水浆料采用以下方法配制： 
（1）碳化抑制剂的制备：采用常规雾化技术，在雾化室先将矿物油雾化；取氧化钙和钙基蒙脱石粉，将氧化钙和钙基蒙脱石粉按1:1~3:1的比例置于入高速混合器中混合均匀，得到氧化钙和钙基蒙脱石粉的混合物粉料；将制得的混合物粉料经过进料口，进入雾化室内，停留1-10秒，制得碳化抑制剂；
（2）按配比准确称量A、B组份各原料； 
（3）将A组份的水泥、石英粉、可再分散性乳胶粉、纤维素醚、超塑化剂、憎水剂       、碳化抑制剂放入高速分散机中，搅拌2-3分钟，直至混合均匀，包装，即可制成粉料；
（4）将B组份的乳液、水、消泡剂、防腐剂倒入液体搅拌机中，搅拌2-3分钟，直至混合均匀，包装，即可制成液料；
（5）在施工时，将粉料与液料按照1:0.3-0.4的粉液比混合均匀，即可获得防碳化防水浆料。
采用防碳化防水浆料的施工方法如下： 
（1）清理混凝土基面，并充分湿润；
（2）将液料倒入干净的容器中，然后按比例使用机械搅拌，一边搅拌一边缓慢加入粉料，充分搅拌3-5分钟直至生成无粉团、均匀的胶浆；
（4） 用毛刷将浆料均匀涂刷于处理好的混凝土基面上，刷完一层后，待其略干固1-2小时（刚好不粘手）再刷第二层，依次涂刷3-4遍，厚度控制在2mm以内；
（5） 施工24小时后，喷细雾水养护即可。
本发明相对于现有技术的有益效果如下： 
（1）本发明的浆料是一种将有机材料与无机材料复合的具有防碳化、防水功能的浆料，该防水浆料符合JC/T 2090-2011《聚合物水泥防水浆料》标准的性能要求，使用时，只需涂覆1-2mm的薄层，即可获得很好的防止碳化和防水效果；
（2）本发明的配方中的碳化抑制剂活性成分为氧化钙和钙基蒙脱石粉混合物组成，可提供足够的活性钙与CO2反应并形成不溶于水的晶体，从而阻碍CO2的进一步渗透、碳化混凝土；碳化抑制剂在制备本发明所述A组份时，经过了矿物油的改性，可使得氧化钙和钙基蒙脱石粉的混合物以聚集体的形式附着在矿物油颗粒上，或是形成被矿物油包裹着的颗粒微球，可以有效保护氧化钙和钙基蒙脱石粉的混合物在粉料中的存在，避免其在防水浆料的制备过程或受到外界环境的变化引起的损失；可以碳化抑制剂活性成分的施放时间，在将粉料与液料混合制成防水浆料，用于施工时，矿物油由于具有“憎水/亲油”特性，可以在含有有机组分的浆料中逐渐的“溶解”，使得氧化钙和钙基蒙脱石粉的混合物得到缓慢的脱除或释放，并随着浆料延伸至施工表面并渗透至涂覆薄层的内部，使整个涂覆薄层由表面至内部均可以形成致密、均一的防水层，高效地阻碍水分的渗入，使水分仅仅滞留在表层，阻碍CO2在水的作用下，渗透至混凝土中，发生碳化反应，获得更优的防碳化防水的效果，延长涂层的使用寿命获得更长的混凝土保护时间。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明做进一步详细说明，这些实施例仅用来说明本发明，并不限制本发明的范围。 
实施例1  按以下配方和步骤制备本发明所述的防碳化防水浆料： 
 （1）按配比准确称量下列材料：
（2）碳化抑制剂采用如下步骤制备：以60kHz的频率进行超声波雾化，在雾化室先将矿物油雾化；然后将氧化钙和钙基蒙脱石粉按配方比例置于入高速混合器中混合均匀，得到氧化钙和钙基蒙脱石粉的混合物粉料；再将制得的混合物粉料经过进料口，进入雾化室内，停留5秒，获得碳化抑制剂；
（3）将A组份的水泥、石英粉等各材料放入高速分散机中，搅拌3分钟，直至混合均匀，包装，即可制成粉料；
（4）将B组份按上述配合比准确称量，将乳液、水等材料倒入液体搅拌机中，搅拌3分钟，直至混合均匀，包装，即可制成液料；
（5）将粉料产品与液料产品按照1:0.3的比例混合均匀，即可获得防碳化防水浆料；对制得的防碳化防水浆料进行性能指标检测，结果如下表所示：
Figure 2013105250530100002DEST_PATH_IMAGE002
。
实施例2  按以下配方和步骤制备本发明所述的防碳化防水浆料： 
 （1）按配比准确称量下列材料：
（2）碳化抑制剂采用如下步骤制备：以55kHz的频率进行超声波雾化，在雾化室先将矿物油雾化；然后将氧化钙和钙基蒙脱石粉按配方比例置于入高速混合器中混合均匀，得到氧化钙和钙基蒙脱石粉的混合物粉料；再将制得的混合物粉料经过进料口，进入雾化室内，停留10秒，获得碳化抑制剂；
（3）将A组份的水泥、石英粉等各材料放入高速分散机中，搅拌2分钟，直至混合均匀，包装，即可制成粉料；
（4）将B组份按上述配合比准确称量，将乳液、水等材料倒入液体搅拌机中，搅拌2分钟，直至混合均匀，包装，即可制成液料；
（5）将粉料产品与液料产品按照1:0.3的比例混合均匀，即可获得防碳化防水浆料。
实施例3  按以下配方和步骤制备本发明所述的防碳化防水浆料： 
 （1）按配比准确称量下列材料：
Figure 2013105250530100002DEST_PATH_IMAGE004
（2）碳化抑制剂采用如下步骤制备：采用压缩空气雾化技术，以0.25MPa压力在雾化室先将矿物油雾化；然后将氧化钙和钙基蒙脱石粉按配方比例置于入高速混合器中混合均匀，得到氧化钙和钙基蒙脱石粉的混合物粉料；再将制得的混合物粉料经过进料口，进入雾化室内，停留1秒，获得碳化抑制剂；
（3）将A组份的水泥、石英粉等各材料放入高速分散机中，搅拌3分钟，直至混合均匀，包装，即可制成粉料；
（4）将B组份按上述配合比准确称量，将乳液、水等材料倒入液体搅拌机中，搅拌3分钟，直至混合均匀，包装，即可制成液料；
（5）将粉料产品与液料产品按照1:0.3的比例混合均匀，即可获得防碳化防水浆料。
实施例4  按以下配方和步骤制备本发明所述的防碳化防水浆料： 
 （1）按配比准确称量下列材料：
Figure 104162DEST_PATH_IMAGE005
（2）碳化抑制剂采用如下步骤制备：采用压缩空气雾化技术，以0.6MPa压力在雾化室先将矿物油雾化；然后将氧化钙和钙基蒙脱石粉按配方比例置于入高速混合器中混合均匀，得到氧化钙和钙基蒙脱石粉的混合物粉料；再将制得的混合物粉料经过进料口，进入雾化室内，停留3秒，获得碳化抑制剂；
（3）将A组份的水泥、石英粉等各材料放入高速分散机中，搅拌2分钟，直至混合均匀，包装，即可制成粉料；
（4）将B组份按上述配合比准确称量，将乳液、水等材料倒入液体搅拌机中，搅拌3分钟，直至混合均匀，包装，即可制成液料；
（5）将粉料产品与液料产品按照1:0.3的比例混合均匀，即可获得防碳化防水浆料。
实施例5  按以下配方和步骤制备本发明所述的防碳化防水浆料： 
 （1）按配比准确称量下列材料：
Figure 2013105250530100002DEST_PATH_IMAGE006
（2）碳化抑制剂采用如下步骤制备：采用50kHz条件下进行超声波雾化，在雾化室将矿物油雾化；然后将氧化钙和钙基蒙脱石粉按配方比例置于入高速混合器中混合均匀，得到氧化钙和钙基蒙脱石粉的混合物粉料；再将制得的混合物粉料经过进料口，进入雾化室内，停留6秒，获得碳化抑制剂；
（3）将A组份的水泥、石英粉等各材料放入高速分散机中，搅拌2-3分钟，直至混合均匀，包装，即可制成粉料；
（4）将B组份按上述配合比准确称量，将乳液、水等材料倒入液体搅拌机中，搅拌2-3分钟，直至混合均匀，包装，即可制成液料；
（5）将粉料产品与液料产品按照1:0.3的比例混合均匀，即可获得防碳化防水浆料。

Claims (10)

1.一种防碳化防水浆料，其特征在于：由A、B双组份组成，A、B组份由以下重量份数的材料组成：
 A组份
水泥                                         250-600份
石英粉                                     250-500份
可再分散性乳胶粉                5-20份
纤维素醚                                 0.5-5份
超塑化剂                                 0.5-4份
憎水剂                                    0.3-5份
碳化抑制剂                             50-100份，                          
B组份
乳液                                         200-500份
水                                             400-800份
消泡剂                                     0.5-10份
防腐剂                                     0.5-10份。
2.根据权利要求1所述的防碳化防水浆料，其特征在于：所述碳化抑制剂活性成分为氧化钙和钙基蒙脱石粉的混合物，所述氧化钙和钙基蒙脱石粉按照1:1~3:1的比例混合。
3.根据权利要求1或2所述的防碳化防水浆料，其特征在于：所述碳化抑制剂为氧化钙和钙基蒙脱石粉混合物经矿物油改性后的改性物，所述的氧化钙和钙基蒙脱石粉的混合物是以聚集体的形式附着在矿物油雾化后的微粒上，或是被矿物油微粒包裹，形成颗粒微球。
4.根据权利要求1或2或3所述的防碳化防水浆料，其特征在于：所述碳化抑制剂采用如下步骤制备：
（1）采用常规雾化技术，在雾化室先将矿物油雾化；
（2）将氧化钙和钙基蒙脱石粉按1:1~3:1的比例置于入高速混合器中混合均匀，得到氧化钙和钙基蒙脱石粉的混合物粉料；
（3）将步骤（2）制得的混合物粉料经过进料口，进入雾化室内，停留1-10秒，获得碳化抑制剂。
5.根据权利要求1或2或3或4所述的防碳化防水浆料，其特征在于：所述氧化钙指标如下：CaO含量大于等于95%，活性度：10分钟内最少达到400ml/4NHu，粒度在200目以上；所述钙基蒙脱石粉指标如下：粒度：95%小于200微米，105℃挥发份小于5%，膨胀容大于95 ml/g，25℃时4%粘度大于3000mpa·s。
6.根据权利要求1所述的防碳化防水浆料，其特征在于：所述水泥为强度等级为42.5或42.5R或52.5的硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥；所述石英粉规格为100-400目的石英粉。
7.根据权利要求1所述的防碳化防水浆料，其特征在于：所述可再分散乳胶粉为乙烯-醋酸乙烯共聚乳胶粉或丙烯酸类乳胶粉。
8.根据权利要求1所述的防碳化防水浆料，其特征在于：所述纤维素醚为羟乙基甲基纤维素醚或羟丙基甲基纤维素醚，纤维素醚的粘度在500-100000Pa·s。
9.根据权利要求1所述的防碳化防水浆料，其特征在于：所述乳液为羧基丁苯胶乳或丙烯酸乳液或苯丙乳液，固含量为45-58%。
10.根据权利要求1所述的防碳化防水浆料，其特征在于：所述防腐剂为活性成分为异噻唑啉酮BIT 20%分散体。
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