CN107011706B - 一种防混凝土中性化涂料及其使用方法 - Google Patents

一种防混凝土中性化涂料及其使用方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于涂料技术领域，具体涉及一种防混凝土中性化涂料及其使用方法。所述防混凝土中性化涂料由A组分和B组分构成，其中A组分与B组分的重量比为1：3；A组分由：生物质负载的纳米离子、酸改性硬脂酸铝、γ‑缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、3‑氨基巴豆酸异丙酯、四氢呋喃组成；B组分由：DLP型光敏树脂、5‑氨基酮戊酸、苯乙烯、颜料、丙烯酸树脂组成。本发明涂料具有优良的防水性和单向可呼吸性，DLP型光敏树脂和纤维骨架开孔结构的生物质负载的纳米离子既可以防止外界雨水和有害气体向结构内渗透，又能使结构中的潮气散发出来，不影响涂层与结构的粘结力。

Description

一种防混凝土中性化涂料及其使用方法
技术领域
本发明属于涂料技术领域，具体涉及一种防混凝土中性化涂料及其使用方法。
背景技术
混凝土中存在这水泥水化生成物Ca(OH)2等，属于强碱物质，且易溶于水，混凝土与水接触时Ca(OH)2就会溶解析出。当混凝土放置在空气或者二氧化碳含量较多的水中时，其表面吸收空气或水中的二氧化碳与氢氧化钙生成碳酸钙，碱性物质逐渐消失，混凝土中的pH值下降，这种失去碱性的现象叫做混凝土中性化。
混凝土中性化不仅对混凝土本身引起体积收缩，并且产生微小缝隙，对混凝土强度、抗冻、渗透性能等指标均会产生不良影响，尤其对混凝土中的钢筋影响更大。混凝土空隙中的水分pH值在12-13之间，这主要是因为有水泥水化生成物氢氧化钙的存在。当pH值在10以上时，钢筋表面形成致密的氢氧化铁保护膜防止了钢筋的锈蚀。混凝土中性化过程会生成碳酸化合物失去碱性，pH值随之降到8.5-10之间。当混凝土的pH低于10时，保护膜遭到破坏钢筋就会发生锈蚀，钢锈比铁的体积膨胀2.5倍。在钢筋生锈的同时，混凝土发生裂缝，混凝土与钢筋的粘结力降低。会造成保护层混凝土脱落，如此形成恶性循环，钢筋的断面面积逐渐减少，使钢筋混凝土结构物质的耐久性大大降低，造成重大损伤破坏。
混凝土中性化是直接影响钢筋混凝土结构物质耐久性的重要因素，混凝土结构物质的耐久性是工程技术人员最为关心的问题。在一些发达国家，由于混凝土中性化、冻融等因素导致混凝土结构物过早发生破坏而引起的维修和更换费用占建筑物总投资的40％以上，而且逐年上升，造成了巨大的经济损失。
在水泥品种、水灰比、骨科等因素无法改变时，寻求一种涂料来防护混凝土中性化具有重要的意义。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中的混凝土易中性化的问题，提供一种防混凝土中性化涂料。
根据本发明的第一个方面，本发明提供了一种防混凝土中性化涂料，所述防混凝土中性化涂料由A组分和B组分构成，其中A组分与B组分的重量比为1：3；
所述A组分按重量份数计由以下成分组成：16-22重量份的生物质负载的纳米离子；酸改性硬脂酸铝6-8重量份；γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷11-15重量份；3-氨基巴豆酸异丙酯3-5重量份；相容剂四氢呋喃22-23重量份；优选的，所述A组分按重量份数计由以下成分组成：20重量份的生物质负载的纳米离子；酸改性硬脂酸铝7重量份；γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷14重量份；3-氨基巴豆酸异丙酯4重量份；相容剂四氢呋喃23重量份；
所述B组分按重量份数计由以下成分组成：DLP型光敏树脂22-25重量份；5-氨基酮戊酸0.3-0.5重量份；苯乙烯46-50重量份；颜料3-5重量份；丙烯酸树脂5-8重量份；优选的，所述B组分按重量份数计由以下成分组成：DLP型光敏树脂23重量份；5-氨基酮戊酸0.4重量份；苯乙烯48重量份；颜料4重量份；丙烯酸树脂6重量份。
DLP型光敏树脂为光敏涂料的组成；5-氨基酮戊酸能够对DLP型光敏树脂起到了光敏化剂的作用；丙烯酸树脂起到了成膜剂的作用；
所述生物质负载的纳米离子由以下步骤制备：
1)取风干后的荷叶用1mol/L的稀盐酸浸泡后晾干；
2)取10g步骤1)稀盐酸处理后的荷叶用100ml的硫酸锌和硝酸银组成的混合溶液搅拌3-5小时，然后于110℃蒸干；所述硫酸锌和硝酸银组成的混合溶液中二者的浓度均为0.05mol/L；
3)蒸干后的固体在氮气的氛围下于300-350℃煅烧得纤维骨架开孔结构的生物质负载的纳米离子。
所述酸改性硬脂酸铝为硬脂酸铝经1mol/L的氯化铵水溶液浸泡，在800rpm的转速下搅拌0.5小时，经孔径为0.5微米的滤膜过滤，然后干燥粉碎至粒径为10微米以下得酸改性硬脂酸铝；本发明采取改性硬脂酸铝作为A组分中的增稠剂，但是由于硬脂酸铝具有在酸性下分解成硬脂酸和相应的盐，因为生物质负载的纳米离子具有一定的Lewis酸性，所以在与生物质负载的纳米离子接触时会发生部分分解，所以前期进行适当酸化处理，避免后期使用时发生分解，导致涂料产生裂痕，影响涂料的效果；改性后本发明涂料A组分在放置中未出现颗粒下沉、同时在A组分的使用过程中涂膜流平效果好；当不进行酸改性时后期涂料A组分在使用过程中容易开裂。当采取强酸，例如盐酸、硫酸、磷酸等硬脂酸铝进行酸改性时，A组分的使用过程中涂膜流平效果差，不利于使用和施工。
混凝土内部潮湿气体在一定温度下可通过开孔结构的生物质负载的纳米离子所在的A组分构成的涂层，并通过DLP型光敏树脂所在B组分的涂层；透过紫外光固化涂料时，外部的阳光透射进入气孔使气孔封闭，形成单向透气；即混凝土内部气体可以逸出到外界环境中，逸出后阳光透过气体逸出的路径照射到紫外光固化涂料表面或者周围，使涂料固化，形成闭孔。
本发明中采用硅烷偶联剂γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷对混凝土的附着力较强，但是由于生物质负载的纳米离子、酸改性硬脂酸铝、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷之间相容性很差，在研发时发现四氢呋喃能够不仅使这三种物料相互分散均匀，而且能够在一定程度上进行融合，所以四氢呋喃起到了相容剂的作用。
根据本发明的另一个方面，本发明提供了一种防混凝土中性化涂料的使用方法，包括以下步骤：
1)取A组分涂料进行搅拌，在高速剪切机内剪切混合均匀，混合均匀后立即使用喷枪喷涂于混凝土表面，得第一涂层，所述第一涂层厚度为50-60微米；混合均匀后也可对A组分采取乙酸异丙酯进行稀释，乙酸异丙酯用量为A组分重量的八分之一到十分之一；
2)取B组分涂料进行搅拌，在高速剪切机内剪切混合均匀，混合均匀后使用喷枪在第一涂层的表面喷涂得第二涂层；
喷涂过程中A组分与B组分的使用重量比为1：3。
优选的，在第一涂层喷涂结束后2-5h进行喷涂第二涂层。喷涂间隔时间过长第一涂层和第二涂层的结合力差，容易开裂；
本发明在使用过程中，A组分在剪切混合均匀后必须立即使用，在3h内完成第一涂层的喷涂；在使用过程中发现A组分若是不立即进行使用，静置超过3h后在喷涂过程中容易在喷枪内沉积，并且在第一涂层形成的过程中成膜和涂膜的流平性差。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
1)本发明涂料具有优良的防水性和单向可呼吸性，DLP型光敏树脂和纤维骨架开孔结构的生物质负载的纳米离子既可以防止外界雨水和有害气体向结构内渗透，又能使结构中的潮气散发出来，不影响涂层与结构的粘结力；
2)优异的耐候性，-40℃～50℃下可长期使用；
3)本发明涂料组分绿色环保，未使用对人体有害组分，例如甲苯、二甲苯等不利于身体代谢的添加成分。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。
实施例1
一、配料
按重量份数称取：
A组分：16重量份的生物质负载的纳米离子；酸改性硬脂酸铝6重量份；γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷11重量份；3-氨基巴豆酸异丙酯3重量份；相容剂四氢呋喃22重量份；
B组分：DLP型光敏树脂22重量份；5-氨基酮戊酸0.3重量份；苯乙烯46重量份；颜料3重量份；丙烯酸树脂5重量份；
二、使用方法
1)取A组分涂料进行搅拌，在高速剪切机内剪切混合均匀，混合均匀后对A组分采取乙酸异丙酯进行稀释，然后使用喷枪喷涂于混凝土表面，得第一涂层，所述第一涂层厚度为50-60微米；乙酸异丙酯用量为A组分重量的八分之一到十分之一；
2)取B组分涂料进行搅拌，在高速剪切机内剪切混合均匀，混合均匀后使用喷枪在第一涂层的表面喷涂得第二涂层；
喷涂过程中A组分与B组分的使用重量比为1：3，在施工过程中第一涂层喷涂结束后2-5h再进行喷涂第二涂层。
实施例2
按重量份数称取：
A组分：20重量份的生物质负载的纳米离子；酸改性硬脂酸铝7重量份；γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷14重量份；3-氨基巴豆酸异丙酯4重量份；相容剂四氢呋喃23重量份；
B组分：DLP型光敏树脂23重量份；5-氨基酮戊酸0.4重量份；苯乙烯48重量份；颜料4重量份；丙烯酸树脂6重量份；
使用方法同实施例1。
对比例1
与实施例1相比，除了不添加生物质负载的纳米离子，其余原料和使用方法同实施例1。
涂料性能检测：
取中性化深度为1.2mm的混凝土砌块，按照实施例1-2及其对比例1中的组分和使用方法对混凝土砌块进行喷涂，自然晾干10天后置于-40℃/RH65％和50℃/RH65％的环境下放置12个月(存在紫外光，二氧化碳浓度为3％V以上)，隔一个月测量一次中性化深度，测试结果表1：
表1中性化深度测量结果
实施例结果表明本发明涂料可以防止混凝土中性化现象，在-40℃、RH65％的环境下放置12个月中性化深度无明显变化，但是不添加生物质负载的纳米离子的无论是在高温还是低温下其中性化深度一直处于大幅度增加的过程。DLP型光敏树脂和纤维骨架开孔结构的生物质负载的纳米离子既可以防止外界雨水和有害气体向结构内渗透，形成单向呼吸。
尽管已经详细描述了本发明的实施方式，但是应该理解的是，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以对本发明的实施方式做出各种改变、替换和变更。

Claims (3)

1.一种防混凝土中性化涂料，所述防混凝土中性化涂料由A组分和B组分构成，其中A组分与B组分的重量比为1：3；
所述A组分按重量份数计由以下成分组成：16-22重量份的生物质负载的纳米离子；酸改性硬脂酸铝6-8重量份；γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷11-15重量份；3-氨基巴豆酸异丙酯3-5重量份；相容剂四氢呋喃22-23重量份；
所述B组分按重量份数计由以下成分组成：DLP型光敏树脂22-25重量份；5-氨基酮戊酸0.3-0.5重量份；苯乙烯46-50重量份；颜料3-5重量份；丙烯酸树脂5-8重量份；
所述生物质负载的纳米离子由以下步骤制备：
1)取风干后的荷叶用1mol/L的稀盐酸浸泡后晾干；
2)取10g步骤1)稀盐酸处理后的荷叶用100ml的硫酸锌和硝酸银组成的混合溶液搅拌3-5小时，然后于110℃蒸干；所述硫酸锌和硝酸银组成的混合溶液中二者的浓度均为0.05mol/L；
3)蒸干后的固体在氮气的氛围下于300-350℃煅烧得开孔结构的生物质负载的纳米离子。
2.根据权利要求1所述的防混凝土中性化涂料，其特征在于：所述A组分按重量份数计由以下成分组成：20重量份的生物质负载的纳米离子；酸改性硬脂酸铝7重量份；γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷14重量份；3-氨基巴豆酸异丙酯4重量份；相容剂四氢呋喃23重量份；所述B组分按重量份数计由以下成分组成：DLP型光敏树脂23重量份；5-氨基酮戊酸0.4重量份；苯乙烯48重量份；颜料4重量份；丙烯酸树脂6重量份。
3.根据权利要求1所述的防混凝土中性化涂料，其特征在于：所述酸改性硬脂酸铝为硬脂酸铝经1mol/L的氯化铵水溶液浸泡，在800rpm的转速下搅拌0.5小时，经孔径为0.5微米的滤膜过滤，然后干燥粉碎至粒径为10微米以下得酸改性硬脂酸铝。
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