CN107540301B - 一种清水饰面混凝土防护涂层及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于建筑材料领域，具体涉及一种清水饰面混凝土防护涂层，所述涂层有底层和面层共同构成，其中底层涂层主要由水泥、硅灰、烷基磺酸钠、可分散乳胶粉和水按一定比例配置而成，面层涂层主要由硅烷乳液、超细硅酸铝和硅酸锂按一定比例配置而成。本发明所述清水饰面混凝土防护涂层具有优异的硬度、耐水性、耐候性和高粘结性，可有效提高混凝土结构的耐久性能，并使混凝土结构外观与混凝土原色一致，且更具光泽性，可有效解决城市混凝土结构表面污损、耐久性降低等问题，具有重要的实际应用价值。本发明所述制备方法和施工工艺简单，容易操作，成本低，具有实际地推广价值。

Description

一种清水饰面混凝土防护涂层及其制备方法

技术领域

本发明属于建筑材料领域，具体涉及一种清水饰面混凝土防护涂层及其制备方法。

背景技术

近年来，随着我国城市建设的快速发展，城市高架桥、立交桥等快速道路建设在城市中得到了广泛应用。然而，由于雾霾、尾气、酸雨、污染、事故等的影响，常年服役于城市环境的混凝土结构表面污损严重，既影响了混凝土结构的外观效果，又降低了混凝土结构的耐久性能。因此，为了改善城市的市容市貌和提高混凝土结构的服役寿命，必须对受污损的混凝土结构进行清理、维修。

目前，为了提高混凝土结构的耐久性能，常采用混凝土表面处理技术对混凝土结构表面进行处理，尤其是对于暴露在极端环境中的混凝土结构。常见的混凝土表面处理技术主要包括表面涂层技术、疏水性浸渍技术、孔堵塞表面处理技术和多功能表面处理技术。然而，以上技术虽然可以有效提高混凝土结构的耐久性能，但多适用于新建建筑结构，且对混凝土结构外观影响较大，而不适用于城市既有建筑结构的后期维修。因此，为了延长城市受污损混凝土结构的服役寿命，改善受污损混凝土结构的外观效果，并使其保持混凝土的本色，本发明公开了一种清水饰面混凝土防护涂层及其制备技术。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的不足，目的在于提供一种清水饰面混凝土防护涂层及其制备方法。

为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案为：

一种清水饰面混凝土防护涂层，由底层涂层和面层涂层两部分组成，底层涂层各组分及所占质量百分比为：水泥50～70％，硅灰20～40％，烷基磺酸钠0.5～1.0％，可分散乳胶粉5～10％，水胶比为0.5～1.0；面层涂层各组分及所占质量比为：硅烷乳液90～95％，超细硅酸铝2.5～5.0％，硅酸锂2.5～5.0％。

上述方案中，所述水泥为P.O 42.5普通硅酸盐水泥。

上述方案中，所述硅灰的比表面积≥18000m²/kg，SiO₂含量≥90％。

上述方案中，所述烷基磺酸钠为十二烷基磺酸钠。

上述方案中，所述可分散乳胶粉为苯乙烯-丙烯酸酯类。

上述方案中，所述水符合JGJ63《混凝土拌合用水标准》的要求。

上述方案中，所述硅烷乳液是以辛基三乙氧基硅烷、十二烷基磺酸钠和水为原料，釆用超声波乳化制备所得硅烷乳液。其中各原料的质量百分比为：辛基三乙氧基硅烷60～70％、十二烷基磺酸钠1.5～2.5％，余量为去离子水。

上述方案中，所述超细硅酸铝细度≥2000目。

上述方案中，所述硅酸锂为一硅酸锂、二硅酸锂或五硅酸锂。

上述清水饰面混凝土防护涂层的制备方法，具体包括以下步骤：

1)将称取的水泥、硅灰、烷基磺酸钠和可分散乳胶粉倒入混凝土搅拌机中干拌2～3min，得到清水饰面混凝土防护涂层底层涂层干粉料；

2)将称取的硅烷乳液、超细硅酸铝和硅酸锂倒入搅拌机中搅拌5～10min，得到清水饰面混凝土防护涂层面层涂层混合乳液；

3)底层涂层涂刷前需将混凝土基面进行清理和润湿，待基面饱和面干后将配置好的底层涂层干粉料与水拌合均匀后分两次涂刷在混凝土试件基面上，第一次涂刷面干后再进行第二次涂刷，涂刷方式可选择辊涂或刮涂；待底层涂层表干后喷涂面层涂层混合乳液，喷涂距离大于枪口至喷涂面0.5米以上，喷涂方式为雾喷，不得对底层涂层造成冲刷，喷涂应均匀。

本发明采用的原理为：本发明拟在混凝土基面形成一种无机-有机复合涂层，用作物理屏障以防止有害介质侵入混凝土基体，进而提高混凝土结构的耐久性能和饰面效果。

1)底层涂层的作用机理：底层以硅酸盐水泥为基料，使底层涂层与混凝土基面保持较好的适应性和粘结性，并使涂层保持混凝土本色；添加20～40％的硅灰为增密成分，其在涂层中发挥自身填充效应、火山灰效应和孔溶液化学效应以降低底层涂层的孔隙率，提高涂层的密实度和防水抗渗性能，同时也可改善涂层的耐候性、涂层与混凝土基面的结合强度、涂层的硬度以及涂层的自洁能力；而作为水泥改性剂加入的苯乙烯-丙烯酸酯类可分散乳胶粉可在涂层中形成网状结构，增强涂层的韧性，改善涂层的孔隙结构，减少涂层的收缩，提高涂层的抗拉能力。

2)面层涂层的作用机理：面层以硅烷乳液为主体，以超细硅酸铝和硅酸锂为改性剂。硅烷的小分子结构使它可以有效的渗透到高密度基材中，降低混凝土基面的张力，增大混凝土表面的疏水性。同时，硅烷在与底层水泥基质涂层反应时，首先与毛细孔中的水反应，烷氧基水解形成硅烷醇基团，随后硅烷醇分子失去水缩合成硅树脂，并在涂层干燥期间结合至底层涂层上，从而提供良好的防水效果，增强涂层的硬度和韧性，防止涂层的开裂；超细硅酸铝和硅酸锂中的SiO₄ ^2-易与底层和基体中的Ca²⁺、Mg²⁺、Al³⁺等反应形成不溶性胶体硅酸盐，可有效阻断涂层表面的毛细管孔，形成致密的表面，阻碍有害介质的侵入。

本发明的有益效果：本发明所述清水饰面混凝土防护涂层是由底层涂层和面层涂层两部分组成，其中底层聚合物改性水泥-硅灰质涂层，既使混凝土结构保持了本色，又提高了混凝土结构的力学性能和耐久性能，面层改性硅烷乳液涂层，既保护了底层涂层的本色，又提高了涂层的疏水性，增强了涂层的硬度、韧性和耐候性能。本发明所述清水饰面混凝土防护涂层具有优异的硬度、耐水性、耐候性和高粘结性，可有效提高混凝土结构的耐久性能，并使混凝土结构外观与混凝土原色一致，且更具光泽性，可有效解决城市混凝土结构表面污损、耐久性降低等问题，具有重要的实际应用价值。本发明所述制备方法和施工工艺简单，容易操作，成本低，具有实际地推广价值。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。

实施例1

一种清水饰面混凝土防护涂层，通过如下方法制备得到：

1)底层涂层：水泥、硅灰、十二烷基磺酸钠、苯乙烯-丙烯酸酯类可分散乳胶粉的质量比为60:30:1:9，水胶比＝1.0；面层涂层：硅烷乳液、超细硅酸铝、硅酸锂的质量比为90:5:5；

2)将按计量称取的水泥、硅灰、十二烷基磺酸钠和可分散乳胶粉倒入混凝土搅拌机中干拌2～3min，得到清水饰面混凝土防护涂层底层涂层干粉料；

3)将按计量称取的硅烷乳液、超细硅酸铝和硅酸锂倒入搅拌机中搅拌5～10min，得到清水饰面混凝土防护涂层面层涂层混合乳液；

4)底层涂层涂刷前需将混凝土基面进行清理和润湿，清除混凝土基面的浮浆、污染物和粉尘等，然后对混凝土基面进行润湿，待基面饱和面干后将配置好的底层涂层干粉料与水拌合均匀分两次涂刷在混凝土试件基面上，第一次涂刷面干后再进行第二次涂刷，涂刷方式可选择辊涂或刮涂；待底层涂层表干后喷涂面层乳液，喷涂距离大于枪口至喷涂面0.5米以上，喷涂方式为雾喷，不得对底层涂层造成冲刷，喷涂应均匀。

对本实施例制备所得有清水饰面混凝土防护涂层的混凝土试件进行性能测试，结果如表1～6。

表1清水饰面混凝土防护涂层底层和面层涂层性质

表2清水饰面混凝土防护涂层性能

表3清水饰面混凝土防护涂层作用下混凝土的力学性能

表4清水饰面混凝土防护涂层作用下混凝土的抗渗性能

表5清水饰面混凝土防护涂层作用下混凝土的抗冻性能

表6清水饰面混凝土防护涂层作用下混凝土的抗氯离子渗透和抗硫酸盐侵蚀性能

C50混凝土试件	电通量/C	90d抗压强度损失/％	180d抗压强度损失/％
				无涂层	149	13.50	24.30
有涂层	98.4	3.15	4.25

由表1～6可以看出，清水饰面混凝土防护涂层自身具有优异的硬度、耐水性、耐候性、高粘结性，外观与混凝土原色一致，且更具光泽性。同时，清水饰面混凝土防护涂层亦可有效的提高混凝土结构的力学性能和耐久性能。

实施例2

一种清水饰面混凝土防护涂层，通过如下方法制备得到：

1)底层涂层：水泥、硅灰、十二烷基磺酸钠、苯乙烯-丙烯酸酯类可分散乳胶粉的质量比为65:25:1:9，水胶比＝0.95；面层涂层：硅烷乳液、超细硅酸铝、硅酸锂的质量比为90:5:5；

2)将按计量称取的水泥、硅灰、十二烷基磺酸钠和可分散乳胶粉倒入混凝土搅拌机中干拌2～3min，得到清水饰面混凝土防护涂层底层涂层干粉料；

3)将按计量称取的硅烷乳液、超细硅酸铝和硅酸锂倒入搅拌机中搅拌5～10min，得到清水饰面混凝土防护涂层面层涂层混合乳液；

4)底层涂层涂刷前需将混凝土基面进行清理和润湿，清除混凝土基面的浮浆、污染物和粉尘等，然后对混凝土基面进行润湿，待基面饱和面干后将配置好的底层涂层干粉料与水拌合均匀分两次涂刷在混凝土试件基面上，第一次涂刷面干后再进行第二次涂刷，涂刷方式可选择辊涂或刮涂；待底层涂层表干后喷涂面层乳液，喷涂距离大于枪口至喷涂面0.5米以上，喷涂方式为雾喷，不得对底层涂层造成冲刷，喷涂应均匀。

对本实施例制备所得有清水饰面混凝土防护涂层的混凝土试件进行性能测试，结果如表7～12所示。

表7清水饰面混凝土防护涂层底层和面层涂层性质

表8清水饰面混凝土防护涂层性能

表9清水饰面混凝土防护涂层作用下混凝土的力学性能

表10清水饰面混凝土防护涂层作用下混凝土的抗渗性能

表11清水饰面混凝土防护涂层作用下混凝土的抗冻性能

表12清水饰面混凝土防护涂层作用下混凝土的抗氯离子渗透和抗硫酸盐侵蚀性能

C50混凝土试件	电通量/C	90d抗压强度损失/％	180d抗压强度损失/％
				无涂层	149	13.50	24.30
有涂层	99.2	3.22	4.31

由表7～12可以看出，清水饰面混凝土防护涂层自身具有优异的硬度、耐水性、耐候性、高粘结性，外观与混凝土原色一致，且更具光泽性。同时，清水饰面混凝土防护涂层亦可有效的提高混凝土结构的力学性能和耐久性能。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的实例，而并非对实施方式的限制。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而因此所引申的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种清水饰面混凝土防护涂层，其特征在于，由底层涂层和面层涂层两部分组成，底层涂层各组分及所占质量百分比为：水泥50~70%，硅灰20~40%，烷基磺酸钠0.5~1.0%，可分散乳胶粉5~10%，水胶比为0.5~1.0；面层涂层各组分及所占质量比为：硅烷乳液90~95%，超细硅酸铝2.5~5.0%，硅酸锂2.5~5.0%。

2.根据权利要求1所述的清水饰面混凝土防护涂层，其特征在于，所述水泥为P.O 42.5普通硅酸盐水泥。

3.根据权利要求1所述的清水饰面混凝土防护涂层，其特征在于，所述硅灰的比表面积≥18000m²/kg，SiO₂含量≥90%。

4.根据权利要求1所述的清水饰面混凝土防护涂层，其特征在于，所述烷基磺酸钠为十二烷基磺酸钠。

5.根据权利要求1所述的清水饰面混凝土防护涂层，其特征在于，所述可分散乳胶粉为苯乙烯-丙烯酸酯类。

6.根据权利要求1所述的清水饰面混凝土防护涂层，其特征在于，所述硅烷乳液是以辛基三乙氧基硅烷、十二烷基磺酸钠和水为原料，釆用超声波乳化制备所得硅烷乳液。

7.根据权利要求6所述的清水饰面混凝土防护涂层，其特征在于，所述硅烷乳液各原料的质量百分比为：辛基三乙氧基硅烷60~70%、十二烷基磺酸钠1.5~2.5%，余量为去离子水。

8.根据权利要求1所述的清水饰面混凝土防护涂层，其特征在于，所述超细硅酸铝细度≥2000目。

9.根据权利要求1所述的清水饰面混凝土防护涂层，其特征在于，所述硅酸锂为一硅酸锂、二硅酸锂或五硅酸锂。