CN109836080A - 一种耐盐腐蚀防水无机涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种耐盐腐蚀防水无机涂料及其制备方法，属于水泥基涂料技术领域。该耐盐腐蚀防水无机涂料主要成分如下：平均粒径30~125μm的超细砂120~260份，强度不低于32.5MPa的水泥150~280份，平均粒径5~30μm的掺合料110~260份，高性能外加剂5~10份，水胶比0.2~0.4，可再分散性乳胶粉5~20份，消泡剂2~5份，分散剂2~4份，憎水剂10~20份，防腐剂6~10份。本发明技术方案制备的耐盐腐蚀防水无机涂料具有制作简单、耐盐腐蚀性能好、耐水性能好、成膜性能好、附着力强等特点，显著提高土木工程构筑物的耐盐腐蚀性能，提高混凝土结构的使用寿命，适合绿色环保耐盐腐蚀防水无机涂料的发展与应用。

Description

一种耐盐腐蚀防水无机涂料及其制备方法

技术领域

本专利涉及混凝土工程高耐盐腐蚀防水技术领域，更具体地，涉及一种耐盐腐蚀防水无机涂料及其制备方法。

背景技术

1978年以来，我国加大了基础设施的投入，基础设施建设步入了一个黄金时期，整个建设中混凝土结构物耐久性问题造成的损失和危害，由于重视不足，目前难以估计，但情况绝不容乐观。据1994年铁路秋季检查统计，全国共有6137座铁路桥梁存在不同程度的损伤，占铁路桥梁总数的18.8%。北京地区的桥梁结构共有1000多座，其中立交桥200多座，城区较早修建的桥梁，腐蚀破坏严重，典型的是北京西直门原来的立交桥。该桥1979年建成通车，1999年拆除重建，仅使用不到19年，虽然重建的原因是多方面的，除车辆通行能力不能适应当前需求外，冻融破坏及除冰盐的腐蚀破坏基本是共识的突出原因。

盐渍土地区混凝土的腐蚀有一般地区混凝土腐蚀的特点，但由于盐渍土土壤中含有害成分硫酸盐和氯盐，严重时还会有镁盐，所以这一地区的混凝土腐蚀又有其特殊的地方，主要表现为硫酸盐和镁盐会破坏水泥水化产物的稳定性，导致混凝土剥落和溃散；氯盐的渗透会破坏钢筋的钝化膜，导致钢筋锈蚀和混凝土结构的破坏；同时盐渍土碱金属离子的渗透会提高混凝土的可溶碱含量，加剧混凝土的碱骨料反应等。可以看出盐渍土土壤中的有害成分将使得盐渍土地区公路桥涵构筑物将受到很大程度上的腐蚀，因此在盐渍土地区土木工程构筑物需要进行特别处理才能保证其耐久性、安全性、长期性，开发高耐盐腐蚀建筑材料的技术迫在眉睫。

中国专利申请号为201510078137.3的专利公开了一种改良型威尼斯灰泥，可代替传统涂料和瓷砖，应用于建筑物的内墙装饰，但是其具有以下不足：（1）其成分中添加硫铝酸盐水泥，凝结时间过短，不易于施工；（2）“将上述原料搅拌均匀后，以质量比为原料：水=2:1兑水混合”，水胶比大，强度低、耐久性差，容易脱落；（3）砂胶比小，成本较高；（4）其成分中添加增稠剂，流动性较差，不能实现喷涂或用辊筒涂刷；（5）应用方法繁琐，需要涂刷界面剂和罩面剂，不能直接涂刷在混凝土表面。

针对以上现状，可以开发一种耐盐腐蚀防水无机涂料，将高耐盐腐蚀防水涂料涂覆在耐盐腐蚀混凝土表面，进一步提高土木工程构筑物的耐盐腐蚀性能，提高混凝土构筑物的使用寿命，降低混凝土构筑物的综合成本。

发明内容

本发明的目的在于解决盐渍土环境中混凝土构筑物耐盐腐蚀性能差的问题，提供一种耐盐腐蚀性能好、附着力高、耐水性能好、制作成本低廉、耐久性能好的耐盐腐蚀防水无机涂料。

为了解决上述存在的技术问题，本专利采用下述技术方案：

一种耐盐腐蚀防水无机涂料，包括以下重量份数的原料：

平均粒径30~125μm的超细砂120~260份；

强度不低于32.5MPa的水泥150~280份；

平均粒径5~30μm的掺合料110~260份；

高性能外加剂5~10份；

水胶比0.2~0.4；

可再分散性乳胶粉5~20份；

消泡剂2~5份；

分散剂2~4份；

憎水剂10~20份；

防腐剂6~10份。

掺合料在耐盐腐蚀防水无机涂料中具有填充效应、火山灰效应，添加上述配比的掺合料，提耐盐腐蚀防水无机涂料的密实度，提耐盐腐蚀防水无机涂料的耐盐腐蚀性能和耐久性能。添加上述配比的可再分散性乳胶粉，增强耐盐腐蚀防水无机涂料与水泥基材料的粘结强度，提耐盐腐蚀防水无机涂料的柔性和可变性性。添加上述配比的憎水剂，提耐盐腐蚀防水无机涂料的防水性。所述可再分散性乳胶在本发明中起提高附着力作用。所述消泡剂在本发明中起消灭大气泡作用，提高涂料密实和涂料表面平整度。

该高耐盐腐蚀防水无机材料抗硫酸盐侵蚀等级不小于KS150、Cl^-扩散系数不大于1.0*10^-13m²/s、附着力强、耐水性能好、耐久性好。

优选地，所述耐盐腐蚀防水无机涂料，包括以下重量份数的原料：

平均粒径30~125μm的超细砂150~230份；

强度不低于32.5MPa的水泥180~250份；

平均粒径5~30μm的掺合料150~220份；

高性能外加剂6~9份；

水胶比0.25~0.35；

可再分散性乳胶粉9~16份；

消泡剂3~4份；

分散剂2.5~3.5份；

憎水剂12.5~17.5份；

防腐剂7~9份。

更优选地，所述耐盐腐蚀防水无机涂料，包括以下重量份数的原料：

平均粒径30~125μm的超细砂190份；

强度不低于32.5MPa的水泥215份；

平均粒径5~30μm的掺合料185份；

高性能外加剂7.5份；

水胶比0.3；

可再分散性乳胶粉12.5份；

消泡剂3.5份；

分散剂3份；

憎水剂15份；

防腐剂8份。

所述超细砂为河砂、石英砂、机制砂、金刚砂中的一种或多种组成，在本发明中起骨架支撑作用。

所述掺合料为硅灰、矿粉、粉煤灰、陶瓷抛光粉、钢渣粉中的一种或多种组成。所述的掺合料包括如下重量百分比原料：硅灰0~80%、矿粉0~50%、粉煤灰0~80%、陶瓷抛光粉0~100%、钢渣粉0~50%。

所述高性能外加剂为聚羧酸减水剂，在本发明中使胶凝材料颗粒分散均匀，改善和易性，减少用水量，从而提高耐盐腐蚀防水无机涂料的致密度和硬度。

所述憎水剂为聚硅氧烷或有机硅，在本发明中起防水作用，提高耐冲刷防水无机涂料的防水性能。

所述分散剂为三聚磷酸钠、十二烷基硫酸钠的一种或多种组合，在本发明中提高材料的分散均匀性、防止任意材料组分沉底、提高耐盐腐蚀防水无机材料性能的均匀性。

本发明还提供了上述耐盐腐蚀防水无机涂料的制备方法，按照以下步骤制得：

S1按照耐盐腐蚀防水无机涂料的配合比计算各原材料用量，将消泡剂加入水中搅拌均匀，得到消泡剂水溶液；

S2将全部骨料和40%重量的消泡剂水溶液预先搅拌1~2分钟；

S3将全部水泥、掺合料、乳胶粉、分散剂、憎水剂加入到S2步骤所得预湿的骨料中，搅拌1~2分钟，然后加入全部外加剂和剩余的60%消泡剂水溶液，充分搅拌2~3分钟，得到耐盐腐蚀防水无机涂料；

S4处理普通混凝土表面，确保普通混凝土表面无油污及其它松散物，并用清水润湿普通混凝土至饱和，且表面无明水；

S5将S3制得的耐盐腐蚀防水无机涂料涂用辊筒或刷子涂覆到S4步骤处理过的普通混凝土表面，涂刷2~3遍，每层涂刷需等上一层干燥后进行，每层的涂刷方向与上一层垂直，涂层总厚度为0.2~1.5mm。

与现有技术相比，本发明技术方案具有以下有益效果：

（1）本发明技术方案涉及的一种耐盐腐蚀防水无机涂料可显著提高土木工程构筑物的耐盐腐蚀性能，提高土木工程构筑物的使用寿命，降低土木工程构筑物的综合成本。

（2）本发明技术方案涉及的一种高耐冲刷防水无机涂料具有抗硫酸盐侵蚀等级不小于KS150、Cl-扩散系数不大于1.0*10^-13m²/s、附着力强、耐水性能好、耐久性好等特点。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本专利做进一步详细说明。

实施例1

一种耐盐腐蚀防水无机涂料，包括以下重量份数的原料：

平均粒径30~125μm的超细砂120份；

强度不低于32.5MPa的水泥150份；

平均粒径5~30μm的掺合料110份；

高性能外加剂5份；

水胶比0.2；

可再分散性乳胶粉5份；

消泡剂2份；

分散剂2份；

憎水剂10份；

防腐剂6份。

上述耐盐腐蚀防水无机涂料的制备方法按照以下步骤制得：

S1按照耐盐腐蚀防水无机涂料的配合比计算各原材料用量，将消泡剂加入水中搅拌均匀，得到消泡剂水溶液；

S2将全部骨料和40%重量的消泡剂水溶液预先搅拌1~2分钟；

S3将全部水泥、掺合料、乳胶粉、分散剂、憎水剂加入到S2步骤所得预湿的骨料中，搅拌1~2分钟，然后加入全部外加剂和剩余的60%消泡剂水溶液，充分搅拌2~3分钟，得到耐盐腐蚀防水无机涂料。

S4处理普通混凝土表面，确保普通混凝土表面无油污及其它松散物，并用清水润湿普通混凝土至饱和，且表面无明水；

S5将S3制得的耐盐腐蚀防水无机涂料涂用辊筒或刷子涂覆到S4步骤处理过的普通混凝土表面，涂刷2~3遍，每层涂刷需等上一层干燥后进行，每层的涂刷方向与上一层垂直，涂层总厚度为0.2~1.5mm。

实施例2

除耐盐腐蚀防水无机涂料的配方不同外，其他条件同实施例1.

一种耐盐腐蚀防水无机涂料，包括以下重量份数的原料：

平均粒径30~125μm的超细砂260份；

强度不低于32.5MPa的水泥280份；

平均粒径5~30μm的掺合料260份；

高性能外加剂10份；

水胶比0.4；

可再分散性乳胶粉20份；

消泡剂5份；

分散剂4份；

憎水剂20份

防腐剂10份。

实施例3

除耐盐腐蚀防水无机涂料的配方不同外，其他条件同实施例1.

一种耐盐腐蚀防水无机涂料，包括以下重量份数的原料：

平均粒径30~125μm的超细砂150份；

强度不低于32.5MPa的水泥180份；

平均粒径5~30μm的掺合料150份；

高性能外加剂6份；

水胶比0.25；

可再分散性乳胶粉9份；

消泡剂3份；

分散剂2.5份；

憎水剂12.5份；

防腐剂7份。

实施例4

除耐盐腐蚀防水无机涂料的配方不同外，其他条件同实施例1.

一种耐盐腐蚀防水无机涂料，包括以下重量份数的原料：

平均粒径30~125μm的超细砂230份；

强度不低于32.5MPa的水泥250份；

平均粒径5~30μm的掺合料220份；

高性能外加剂9份；

水胶比0.35；

可再分散性乳胶粉16份；

消泡剂4份；

分散剂3.5份；

憎水剂17.5份；

防腐剂9份。

实施例5

除耐盐腐蚀防水无机涂料的配方不同外，其他条件同实施例1.

一种耐盐腐蚀防水无机涂料，包括以下重量份数的原料：

平均粒径30~125μm的超细砂190份；

强度不低于32.5MPa的水泥215份；

平均粒径5~30μm的掺合料185份；

高性能外加剂7.5份；

水胶比0.3；

可再分散性乳胶粉12.5份；

消泡剂3.5份；

分散剂3份；

憎水剂15份；

防腐剂8份。

对比例1

除了超细砂60份外，其他条件同实施例1。

对比例2

除了可再分散性乳胶粉3份外，其他条件同实施例1。

对比例3

除了憎水剂5份外，其他条件同实施例1。

对比例4

除了掺合料300份外，其他条件同实施例1。

对比例5

除了水胶比0.6外，其他条件同实施例1。

对比例6

未涂覆耐盐腐蚀防水无机涂料的普通混凝土。

对实施案例1~5、对比案例1~6所述的耐盐腐蚀防水无机涂料涂覆到清洁并润湿过的普通混凝土表面制备标准试件标准养护28天，对涂覆了耐盐腐蚀防水无机涂料的普通混凝土试件进行抗硫酸盐侵蚀、氯离子扩散、粘结性能、耐水性能测试，实验数据见表1：

表1 高耐冲刷防水无机涂料检测数据

项目	抗硫酸盐侵蚀等级	氯离子扩散系数（m<sup>2</sup>/s）	粘结性能	耐水性能
					实施案例1	KS155	0.8*10<sup>-12</sup>	良好	良好
实施案例2	KS158	0.7*10<sup>-12</sup>	良好	良好
					实施案例3	KS160	0.6*10<sup>-12</sup>	良好	良好
实施案例4	KS163	0.5*10<sup>-12</sup>	良好	良好
					实施案例5	KS165	0.2*10<sup>-12</sup>	良好	良好
对比案例1	KS70	4.5*10<sup>-12</sup>	较差	较差
					对比案例2	KS130	3*10<sup>-12</sup>	较差	较差
对比案例3	KS120	3.5*10<sup>-12</sup>	较差	较差
					对比案例4	KS95	2.8*10<sup>-12</sup>	较差	较差
对比案例5	KS95	4.6*10<sup>-12</sup>	较差	较差
					对比案例6	KS90	5*10<sup>-12</sup>	——	差

从表1来看，对比例1超细砂60份，与实施例1对比，抗硫酸盐侵蚀等级、粘结性能及耐水性能均下降较多，氯离子扩散系数增加较多；对比例2可再分散性乳胶3份，与实施例1对比，抗硫酸盐侵蚀等级、粘结性能及耐水性能均下降较多，氯离子扩散系数增加较多；对比例3憎水剂5份，与实施例1对比，抗硫酸盐侵蚀等级、粘结性能及耐水性能均下降较多，氯离子扩散系数增加较多；对比例4掺合料300份，与实施例1对比，抗硫酸盐侵蚀等级、粘结性能及耐水性能均下降较多，氯离子扩散系数增加较多；对比例5水胶比0.6，与实施例1对比，抗硫酸盐侵蚀等级、粘结性能及耐水性能均下降较多，氯离子扩散系数增加较多；对比例6未涂覆高耐盐腐蚀防水无机涂料的普通混凝土，与实施例1对比，抗硫酸盐侵蚀等级及耐水性能均下降较多，氯离子扩散系数增加较多。通过大量试验，在本发明所选取的超细砂、可再分散性乳胶粉、憎水剂、掺合料、水胶比为最优；本发明的高耐盐腐蚀防水无机涂料能显著提高普通混凝土的耐盐腐蚀性能和耐水性能。

显然，本专利的上述实施例仅仅是为清楚地说明本专利所作的举例，而并非是对本专利的实施方式的限定。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。凡在本专利的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本专利权利要求的保护。

Claims (10)

1.一种耐盐腐蚀防水无机涂料，其特征在于，所述的耐盐腐蚀防水无机涂料包括以下重量份数的原料：

平均粒径30~125μm的超细砂120~260份；

强度不低于32.5MPa的水泥150~280份；

平均粒径5~30μm的掺合料110~260份；

高性能外加剂5~10份；

水胶比0.2~0.4；

可再分散性乳胶粉5~20份；

消泡剂2~5份；

分散剂2~4份；

憎水剂10~20份；

防腐剂6~10份。

2.根据权利要求1所述的一种耐盐腐蚀防水无机涂料，其特征在于，所述的耐盐腐蚀防水无机涂料包括以下重量份数的原料：

平均粒径30~125μm的超细砂150~230份；

强度不低于32.5MPa的水泥180~250份；

平均粒径5~30μm的掺合料150~220份；

高性能外加剂6~9份；

水胶比0.25~0.35；

可再分散性乳胶粉9~16份；

消泡剂3~4份；

分散剂2.5~3.5份；

憎水剂12.5~17.5份；

防腐剂7~9份。

3.根据权利要求1所述的一种耐盐腐蚀防水无机涂料，其特征在于，所述的耐盐腐蚀防水无机涂料包括以下重量份数的原料：

平均粒径30~125μm的超细砂190份；

强度不低于32.5MPa的水泥215份；

平均粒径5~30μm的掺合料185份；

高性能外加剂7.5份；

水胶比0.3；

可再分散性乳胶粉12.5份；

消泡剂3.5份；

分散剂3份；

憎水剂15份；

防腐剂8份。

4.根据权利要求4所述的耐盐腐蚀防水无机涂料，其特征在于所述超细砂为河砂、石英砂、机制砂、金刚砂中的一种或多种。

5.根据权利要求4所述的耐盐腐蚀防水无机涂料，其特征在于所述掺合料为硅灰、矿粉、粉煤灰、陶瓷抛光粉、钢渣粉中的一种或多种组成。

6.根据权利要求5所述的耐盐腐蚀防水无机涂料，其特征在于所述掺合料包括如下重量百分比原料：硅灰0~80%、矿粉0~50%、粉煤灰0~80%、陶瓷抛光粉0~100%、钢渣粉0~50%。

7.根据权利要求4所述的耐盐腐蚀防水无机涂料，其特征在于所述高性能外加剂为聚羧酸减水剂。

8.根据权利要求4所述的耐盐腐蚀防水无机涂料，其特征在于所述憎水剂为聚硅氧烷或有机硅。

9.根据权利要求4所述的耐盐腐蚀防水无机涂料，其特征在于所述分散剂为三聚磷酸钠、十二烷基硫酸钠的一种或多种。

10.一种制备如权利要求1~9所述的耐盐腐蚀防水无机涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1按照耐盐腐蚀防水无机涂料的配合比计算各原材料用量，将消泡剂加入水中搅拌均匀，得到消泡剂水溶液；

S2将全部骨料和40%重量的消泡剂水溶液预先搅拌1~2分钟；

S3将全部水泥、掺合料、乳胶粉、分散剂、憎水剂加入到S2步骤所得预湿的骨料中，搅拌1~2分钟，然后加入全部外加剂和剩余的60%消泡剂水溶液，充分搅拌2~3分钟，得到耐盐腐蚀防水无机涂料；

S4处理普通混凝土表面，确保普通混凝土表面无油污及其它松散物，并用清水润湿普通混凝土至饱和，且表面无明水；

S5将S3制得的耐盐腐蚀防水无机涂料涂用辊筒或刷子涂覆到S4步骤处理过的普通混凝土表面，涂刷2~3遍，每层涂刷需等上一层干燥后进行，每层的涂刷方向与上一层垂直，涂层总厚度为0.2~1.5mm。