CN104649626A - 高致密碱激发涂覆材料 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高致密碱激发涂覆材料，用于地下空间、建筑外表面的修复和防护，尤其适用于外墙、地下室、水利工程、隧道、桥梁、公路、码头、水池的表面修复和防护，属于建筑材料领域。具体包含：2～80份的碱激发剂；20～120份的胶凝基材；2～250份的片状骨料；0～20份的憎水剂；0～20份的着色剂；0～80份的膨胀剂；0～200份的填料；0～50份的助剂。

Description

高致密碱激发涂覆材料

技术领域

本发明涉及一种高致密碱激发涂覆材料，用于地下空间、建筑外表面的修复和防护，尤其适用于外墙、地下室、水利工程、隧道、桥梁、公路、码头、水池的表面修复和防护，属于建筑材料领域。

背景技术

土聚水泥是上个世纪70年代末由法国J·Davidovits开发的一类新型的碱激发胶凝材料，它是指由烧粘土(偏高岭土为主)、工业废渣等为主要原料，在碱激发剂的作用下形成的。土聚水泥原料的矿物中的硅铝氧化合物经历了一个由解聚到再聚合的过程，形成了类似地壳中一些天然矿物的结构，是耐久性优良的新型胶凝材料。许多矿物或矿物混合料经过高温煅烧后会具有火山灰活性或潜在水硬性，比如高岭土经过500-900度的煅烧之后具有很好的活性，碱激发以及以碱激发为主的胶凝材料统称为碱激发胶凝材料。碱激发胶凝材料的显著优点是与混凝土基体的粘结十分牢固而且耐久，因此不会产生脱离、起皮、翘曲等问题，因此可以用于混凝土表面的修复和防护。

目前的桥梁、隧道码头等建筑工程大量采用清水混凝土，这些工程在一段时间之后都会出现碳化、钢筋锈蚀等老化问题，要解决这些问题必须采取保护措施，目前较常用的保护方法有：涂刷各种涂料、聚合物水泥和水泥砂浆粉刷。水泥砂浆的最大缺陷是与混凝土的粘结不够牢固，容易脱落，因此这种方法一般在不太重要的场合使用，在重要的场合已经越来越少。

尽管碱激发胶凝材料有许多优秀的性能，但碱激发胶凝材料的实际应用却十分稀少，即使有些已经申请专利的技术，也几乎没有在实际工程中完全实现应用的，这是因为碱激发胶凝材料本身还存在着一些缺陷，主要是收缩性大，容易产生裂纹，在快速凝固的碱激发胶凝材料中充满毛细孔，结构疏松，防护能力差。

申请号为201010299679.0的名称为《一种双组分环保型无机聚合物涂覆材料及其制备方法》的专利是一种典型的碱激发胶凝材料的配方，在该专利中以促硬剂加速涂料的凝固，由于碱激发胶凝材料是亲水性材料，在水分没有完全蒸发之前促硬剂会使得涂覆材料迅速固化，待水分蒸发之后会在已经固化的涂覆材料中留下大量毛细孔，因此结构疏松，无法阻挡水和空气的侵入。该专利中为了防止后期裂纹的产生加入了稠化剂，稠化剂是膨润土等材料，它本身结构疏松，使得涂层降低刚度，防止集中的裂纹形成。

采用促硬剂有几大好处：

(1)缩短固化时间，在室外应用时需要在较短时间内固化，免得硬化之前因雨淋而损坏。

(2)适合潮湿环境应用，由于固化剂的作用，使该涂覆材料可以在潮湿的环境应用，我国的涂料规范中也都对涂料表干时间有限制。

采用促硬剂的坏处是使得涂覆材料留下太多毛细孔，结构疏松，要提高碱激发胶凝材料的密实性需要减缓涂料的固化速度，因此有必要减少固化剂的使用，或干脆不使用固化剂，这样可以在涂料基本干燥之后再达到固化的程度，从而减少了毛细孔，涂料的致密度从而得到提升。

发明内容

本发明是为了改进已有技术，结合碱激发胶凝材料的优势，提供一种更加致密的碱激发涂覆材料。所采用的技术路线是减缓碱激发胶凝材料的固化，并且利用片状骨料的特点，使得在同样厚度的涂层内水和空气的渗透路径更加曲折，因而增强了防护能力。

本发明通过以下方式来实现：

一种高致密碱激发涂覆材料，其特征是除水分以外还包含如下组份：

2～80份的碱激发剂(以固含量计)；

20～120份的胶凝基材；

2～250份的片状骨料；

0～20份的憎水剂；

0～20份的着色剂；

0～80份的膨胀剂；

0～200份的填料；

0～50份的助剂；

所指的碱激发剂是指碱金属硅酸盐、碱金属磷酸盐、碱金属氧化物、碱、碱金属碳酸盐中的至少一种，碱激发剂可以是单一的，也可以是多种激发剂复合在一起，相比单一激发剂，复合激发剂的激发效果更有优势，硫酸盐和氯盐可以促进激发效果，在体系中加入这些材料使其与碱激发剂共同作用可以提高激发效果，碱激发剂可以是液体，也可以是固体。

所指的胶凝基材是指无定形硅铝氧化合物，胶凝基材可以是经过煅烧的，也可以是未经煅烧的。

所指的片状骨料是指薄片状的填充料。

所指的憎水剂是指分散在涂层中的低表面能的疏水性物质，该疏水性物质阻隔毛细渗透的途径，疏水性物质来源于下述两种情况之一：憎水剂自身及憎水剂的反应产物。

所指的着色剂是指具有相应色彩的材料。

所指的膨胀剂是指在硬化过程中产生体积膨胀作用的材料。

所指的填料是填充体积、减少收缩、调整表面质感的材料。

所指的助剂是指改善涂料工作性能的辅助性材料。

本发明的高致密碱激发涂覆材料，其所指的碱激发剂可以是硅酸钠、硅酸钾、硅酸锂、氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化锂、碳酸钠、碳酸钾、碳酸锂、磷酸钠、磷酸钾、磷酸锂中的至少一种。

本发明的高致密碱激发涂覆材料，其所指的胶凝基材可以是偏高岭土、高岭土、粉煤灰、煤矸石、煤渣、硅酸铝、煅烧粘土、赤泥、工业尾矿中的至少一种。

本发明的高致密碱激发涂覆材料，其所指的片状骨料可以是云母、片状玻璃粉、片状陶瓷粉、片状金属粉中的至少一种。

本发明的高致密碱激发涂覆材料，其所指的憎水剂可以是甲基硅酸钾、甲基硅酸钠、甲基硅酸锂、甲基硅油、硅油、有机硅憎水剂、聚硅氧烷憎水剂、硅烷基憎水剂、NANOTHIX B1490纳米级憎水剂、改性聚乙烯醇水性憎水剂、HEA高分子憎水剂、粉末憎水剂、乳液型憎水剂、硬脂酸钙中的至少一种。

除上述常用的憎水剂，市场上憎水剂的种类非常多，难以一一罗列，总的来说选择憎水剂的标准是耐碱、分散性好、耐久性好、憎水性强。

憎水剂可以直接添加在涂料中，也可以在涂料施工完成之后再涂刷在涂层上面，使其渗透到涂层内部，优选的是先直接添加在涂料中，如果在涂层凝固后再在涂层表面涂刷一层，使其渗透到涂层内部，这样分子之间的嵌合更充分，但成本也会更高一些。

憎水剂的品种很复杂，有些材料的添加量很大，有效添加比例在15％左右，有些品种的有效添加比例在0.005％左右，要达到好的效果一定要根据试验确定。

本发明的高致密碱激发涂覆材料，其所指的着色剂可以是至少包含白色颜料、黑色颜料、有机颜料、无机颜料、荧光颜料、夜光颜料、珠光颜料、染料、有色金属氧化物颜料中的一种。

市场上着色剂的品种非常多，可以按需要选择采用，因为涂料一般需要分多层多次涂刷，因此也可以考虑底层不用着色剂，在面层使用着色剂。

本发明的高致密碱激发涂覆材料，其所指的膨胀剂可以是至少包含矾土、铝土矿、无水石膏、氢氧化铝、氧化铝、氧化锌、氧化镁、明矾石膨胀剂、硫铝酸钙膨胀剂、氧化钙-硫铝酸钙复合膨胀剂、HEA膨胀剂、UEA膨胀剂、磷石膏中的一种。

本发明的高致密碱激发涂覆材料，其所指的填料可以是至少包含金属颗粒、无机颗粒、金属氧化物、矿粉、石材粉末、石英、工业废渣颗粒、粗骨料、水泥、水泥熟料、硅灰、纳米粉末、稻壳灰、淤泥沉淀物、珍珠岩、铸石粉、沸石、空心陶瓷微珠、滑石粉、碳酸盐、钙化合物、石膏、石灰、轻质碳酸钙、重质碳酸钙、灰钙粉、硅微粉、有机硅、硅烷、硅氧烷、树脂单体、树脂、塑胶颗粒、蜡质材料、油脂、乳液、水溶性树脂、乳胶粉、聚脂纤维、聚丙烯纤维、纤维素纤维、钢纤维、玻璃纤维、单丝纤维、PVA纤维、碳纤维、矿物纤维、陶瓷纤维中的至少一种。

这里所指的的纤维可以是短纤维、针状材料、纤维粉末、网状纤维、纤维布、无纺布等。

填料中可以适度添加有机聚合物，除上述常用的有机聚合物之外，市场上还有数不尽的有机聚合物品种，但一般来说以抗碱、分散性好为首要条件。

填料的粒径可以决定涂层的质感，比如用粗颗粒的填料可以制成砂壁感的涂料，用细颗粒填料可以制成光洁度更好的涂料，掺合有机非水溶性填料可以制成艺术涂料。

本发明的高致密碱激发涂覆材料，其所指的助剂可以是至少包含流平剂、成膜助剂、增稠剂、缓凝剂、速凝剂、保水剂、增塑剂、减水剂、消泡剂、分散剂、表面活性剂、引气剂、发泡剂、偶联剂中的一种。

本发明的高致密碱激发涂覆材料，其所指的所指的流平剂可以是至少是玻璃质微珠粉末、聚氨酯流平剂中的一种。

本发明的高致密碱激发涂覆材料，其所指的成膜助剂可以是至少是聚乙烯醇、EDTA四钠、EDTA二钠、水杨酸钠、聚丙烯酸钠、次磷酸钠、仲烷基磺酸钠、乙烯基磺酸钠、甲醇钠、叔丁醇钠中的一种。成膜助剂可以在涂层表面形成很薄的保护层，防止水分过快的蒸发。

本发明的高致密碱激发涂覆材料，其所指的增稠剂可以是至少是膨润土、凹凸棒土、硅藻土、赤泥中的一种。

本发明的高致密碱激发涂覆材料，其所指的缓凝剂可以是至少是酒石酸、柠檬酸、草酸、醋酸、硝酸铅、硝酸锌、氯化钠、氯化钡、硼酸钠、水溶性醇胺、铬化合物中的一种。

本发明的高致密碱激发涂覆材料，其所指的速凝剂可以是甲酸钙。

本发明的高致密碱激发涂覆材料，其所指的保水剂可以是至少是糖类、纤维素纤维、羟甲基纤维素钠中的一种。

本发明的高致密碱激发涂覆材料，其所指的增塑剂可以是改性糖蜜。

本发明的高致密碱激发涂覆材料，其所指的减水剂可以是至少是氨基磺酸盐、萘系减水剂、聚羧酸减水剂中的一种。

本发明的高致密碱激发涂覆材料，其所指的消泡剂可以是至少是矿物油类消泡剂、有机硅消泡剂中的一种。

本发明的高致密碱激发涂覆材料，其所指的分散剂可以是至少是聚丙烯酸类分散剂、有机硅分散剂中的一种。

本发明的高致密碱激发涂覆材料，其所指的表面活性剂可以是十二烷基三甲基氯化铵。

本发明的高致密碱激发涂覆材料，其所指的引气剂可以是铝粉。

本发明的高致密碱激发涂覆材料，其所指的发泡剂可以是至少是双氧水、过氧水中的一种。

本发明的高致密碱激发涂覆材料，其所指的偶联剂可以是至少是硅烷偶联剂、有机硅偶联剂、粉体硅烷偶联剂、硼酸酯偶联剂中的一种。

上述不同的助剂可以选择几种使用，也可以全部使用，在某些场合甚至可以不使用助剂。

本发明的高致密碱激发涂覆材料，其组份中还可以包含百分之一以下的促硬剂，所指的促硬剂至少包含氟硅酸钠、缩合磷酸铝、磷酸硅、矿渣、炉渣、高炉水渣、钢渣、硅灰石、磷渣中的一种。

胶凝基材与碱激发剂混合后最好能陈化一段时间再施工，陈化时间从几小时到几天，添加了缓凝剂的涂料可以陈化几个月，陈化在可以全部组分添加完全之后，也可以只添加几个组分进行陈化，在使用之前再加足其它组分。

高致密碱激发涂覆材料可以是单组分包装，也可以是多组分包装，也可以在施工前现场调制。

本发明的高致密碱激发涂覆材料主要用于地下空间、建筑外表面的修复和防护，尤其适用于外墙、地下室、水利工程、隧道、桥梁、公路、码头、水池的表面修复和防护，它的优点是与混凝土质基体的粘结十分牢固而且耐久，没有老化现象的困扰，不会产生脱离、起皮、翘曲等问题。

具体实施方式

实施例1

45克的硅酸钾溶液(浓度30％，模数2.0)，2.5克氢氧化钠，30克偏高岭土，20克云母粉，3克短切玻璃纤维，2克甲基硅酸钾溶液(含量20％)，3克可再分散乳胶粉。

上述配比可以按双组分包装，A组分有：硅酸钾溶液，甲基硅酸钾溶液。其余为B组分。

上述配比还可以分批添加碱激发剂，分步陈化。

上述涂料可以用来作为混凝土表面的防护涂料，尤其适用于桥梁、隧道的表面防护。

实施例2

42克的硅酸锂溶液(浓度30％，模数2.0)，3.2克碳酸钠，30克偏高岭土，0.2克矿渣，5克粉煤灰，18克云母粉，5克玻璃纤维，1克有机硅憎水剂，0.03克柠檬酸，0.02克硼酸钠，1克可再分散乳胶粉，3克碳酸钙，2克氢氧化钠。

上述配比可以按三组分包装，A组分有：硅酸锂溶液，有机硅憎水剂，碳酸钠。B组分有：氢氧化钠，其余为C组分。

施工前将A组分和B、C组分混合，陈化之后开始施工。

也可以提前将A组分和C组分混合，陈化之后再加入B组分，然后开始施工。

上述配比也可以分批添加碱激发剂，分步陈化。

上述涂料可以用来作为外墙面的防护涂料，也可以用于混凝土的修复。

上述实施例仅为本发明较佳实施例而已，并非以此局限本发明，因此，凡与本发明特征、配方等近似、雷同的，即凡依本发明专利申请范围所作的等同替换或修饰等，皆应仍属本发明的专利申请保护的范围之内。

Claims (11)

1.一种高致密碱激发涂覆材料，其特征是除水分以外还包含如下组份：

2～80份的碱激发剂(以固含量计)；

20～120份的胶凝基材；

2～250份的片状骨料；

0～20份的憎水剂；

0～20份的着色剂；

0～80份的膨胀剂；

0～200份的填料；

0～50份的助剂；

所指的碱激发剂是指碱金属硅酸盐、碱金属磷酸盐、碱金属氧化物、碱、碱金属碳酸盐中的至少一种；

所指的胶凝基材是指无定形硅铝氧化合物；

所指的片状骨料是指薄片状的填充料；

所指的憎水剂是指分散在涂层中的低表面能的疏水性物质，该疏水性物质阻隔毛细渗透的途径，疏水性物质来源于下述两种情况之一：憎水剂自身及憎水剂的反应产物；

所指的着色剂是指具有相应色彩的材料；

所指的膨胀剂是指在硬化过程中产生体积膨胀作用的材料；

所指的填料是填充体积、减少收缩、调整表面质感的材料；

所指的助剂是指改善涂料工作性能的辅助性材料。

2.按照权利要求1所述的高致密碱激发涂覆材料，其特征是所指的碱激发剂是硅酸钠、硅酸钾、硅酸锂、氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化锂、碳酸钠、碳酸钾、碳酸锂、磷酸钠、磷酸钾、磷酸锂中的至少一种。

3.按照权利要求1所述的高致密碱激发涂覆材料，其特征是所指的胶凝基材是偏高岭土、高岭土、粉煤灰、煤矸石、煤渣、硅酸铝、煅烧粘土、赤泥、工业尾矿中的至少一种。

4.按照权利要求1所述的高致密碱激发涂覆材料，其特征是所指的片状骨料是云母、片状玻璃粉、片状陶瓷粉、片状金属粉中的至少一种。

5.按照权利要求1所述的高致密碱激发涂覆材料，其特征是所指的憎水剂是甲基硅酸钾、甲基硅酸钠、甲基硅酸锂、甲基硅油、硅油、有机硅憎水剂、聚硅氧烷憎水剂、硅烷基憎水剂、NANOTHIX B1490纳米级憎水剂、改性聚乙烯醇水性憎水剂、HEA高分子憎水剂、粉末憎水剂、乳液型憎水剂、硬脂酸钙中的至少一种。

6.按照权利要求1所述的高致密碱激发涂覆材料，其特征是所指的着色剂至少包含白色颜料、黑色颜料、有机颜料、无机颜料、荧光颜料、夜光颜料、珠光颜料、染料、有色金属氧化物颜料中的一种。

7.按照权利要求1所述的高致密碱激发涂覆材料，其特征是所指的膨胀剂至少包含矾土、铝土矿、无水石膏、氢氧化铝、氧化铝、氧化锌、氧化镁、明矾石膨胀剂、硫铝酸钙膨胀剂、氧化钙-硫铝酸钙复合膨胀剂、HEA膨胀剂、UEA膨胀剂、磷石膏中的一种。

8.按照权利要求1所述的高致密碱激发涂覆材料，其特征是所指的填料至少包含金属颗粒、无机颗粒、金属氧化物、矿粉、石材粉末、石英、工业废渣颗粒、粗骨料、水泥、水泥熟料、硅灰、纳米粉末、稻壳灰、淤泥沉淀物、珍珠岩、铸石粉、沸石、空心陶瓷微珠、滑石粉、碳酸盐、钙化合物、石膏、石灰、轻质碳酸钙、重质碳酸钙、灰钙粉、硅微粉、有机硅、硅烷、硅氧烷、树脂单体、树脂、塑胶颗粒、蜡质材料、油脂、乳液、水溶性树脂、乳胶粉、聚脂纤维、聚丙烯纤维、纤维素纤维、钢纤维、玻璃纤维、单丝纤维、PVA纤维、碳纤维、矿物纤维、陶瓷纤维中的至少一种。

9.按照权利要求1所述的高致密碱激发涂覆材料，其特征是所指的助剂至少包含流平剂、成膜助剂、增稠剂、缓凝剂、速凝剂、保水剂、增塑剂、减水剂、消泡剂、分散剂、表面活性剂、引气剂、发泡剂、偶联剂中的一种。

10.按照权利要求9所述的高致密碱激发涂覆材料，其特征是：

所指的流平剂至少是玻璃质微珠粉末、聚氨酯流平剂中的一种；

所指的成膜助剂至少是聚乙烯醇、EDTA四钠、EDTA二钠、水杨酸钠、聚丙烯酸钠、次磷酸钠、仲烷基磺酸钠、乙烯基磺酸钠、甲醇钠、叔丁醇钠中的一种；

所指的增稠剂至少是膨润土、凹凸棒土、硅藻土、赤泥中的一种；

所指的缓凝剂至少是酒石酸、柠檬酸、草酸、醋酸、硝酸铅、硝酸锌、氯化钠、氯化钡、硼酸钠、水溶性醇胺、铬化合物中的一种；

所指的速凝剂是甲酸钙；

所指的保水剂至少是糖类、纤维素纤维、羟甲基纤维素钠中的一种；

所指的增塑剂是改性糖蜜；

所指的减水剂至少是氨基磺酸盐、萘系减水剂、聚羧酸减水剂中的一种；

所指的消泡剂至少是矿物油类消泡剂、有机硅消泡剂中的一种；

所指的分散剂至少是聚丙烯酸类分散剂、有机硅分散剂中的一种；

所指的表面活性剂是十二烷基三甲基氯化铵；

所指的引气剂是铝粉；

所指的发泡剂至少是双氧水、过氧水中的一种；

所指的偶联剂至少是硅烷偶联剂、有机硅偶联剂、粉体硅烷偶联剂、硼酸酯偶联剂中的一种。

11.按照权利要求1所述的高致密碱激发涂覆材料，其特征是组份中还包含百分之一以下的促硬剂，所指的促硬剂至少包含氟硅酸钠、缩合磷酸铝、磷酸硅、矿渣、炉渣、高炉水渣、钢渣、硅灰石、磷渣中的一种。