CN110982315A - 一种适用于高寒地区水工混凝土表面防护剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种适用于高寒地区水工混凝土复合型表面防护剂及其制备方法，复合型表面防护剂包括A组分和B组分，A组分按重量份计包括：硅酸盐水泥300～500份，石英砂200～450份，重钙粉50～150份，涂料级滑石粉10～100份，渗透结晶剂10～80份，纤维素醚0.5～2份，B组分按重量份计包括：聚合物乳液50～200份，聚羧酸减水剂0.2～3份，消泡剂1～5份。将A组分与B组分搅拌均匀，并加入适量的水混合搅拌至粘稠浆体即可，调整水量可以刮涂、刷涂或者喷涂。本发明提供的复合型防护剂克服了传统有机防护涂层与混凝土基层相容性差、附着力减小、性能不稳定以及无机材料脆性大易开裂的缺点，施工简便，环保无害，经济性好，适用于高寒地区严酷环境下的水工混凝土表面防护。

Description

一种适用于高寒地区水工混凝土表面防护剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及混凝土结构表面防护技术领域，具体是涉及一种适用于高寒地区水工混凝土复合型表面防护剂及其制备方法。

背景技术

我国西部高寒地区自然环境严酷，气候干燥，风速大，年平均气温低，昼夜温差大，紫外线照射强烈。这些严酷的环境因素对水工混凝土的浇筑质量及服役寿命会产生极大的不利影响：混凝土外表面长期处于不断的干湿变化、温度变化、冻融循环、风蚀等多种自然因素的作用下，极易导致水工混凝土结构产生裂缝、渗漏和冻融破坏等缺陷问题。渗漏还会加剧环境水的侵蚀、冻融破坏的扩展，形成恶性循环，对于水利工程的安全运行会造成直接影响。调查显示，我国高寒地区大量水利工程混凝土已经出现不同程度的表面疏松剥蚀、渗漏溶蚀及冻融破坏等问题。

目前国内外混凝土表面防护材料主要集中在环氧树脂类、聚脲类、氟树脂类等涂层，用于海洋工程、港口、桥梁等工程防腐防护工程。这些有机类涂料通过成膜作用将混凝土与环境不利因素隔离，膜层的附着力、耐候性、破损情况等将直接影响其防护效果。在高寒地区严酷环境不断的冻融循环、干湿交替、紫外线照射下，有机类防护材料涂层极易发生性能衰退、破损、脱落等破坏，从而影响其防护效果。

中国专利申请201910008807.2公开了一种高抗剥离的混凝土表面防护涂层及其施工方法。在混凝土表面依次设置长期活性底漆层、弹性环氧砂浆层和弹性涂层。由于一般环氧树脂分子中含有醚键，在紫外线照射下易发生断链降解老化，脆性增大，产生开裂，该涂层不适宜用于高寒地区强紫外线环境下的混凝土表面防护。

中国专利201610593105.1公开了一种高疏水性的硅烷膏体混凝土防护剂及其制备方法，所述硅烷膏体混凝土防护剂由硅烷偶联剂、水、两种乳化剂和两种增稠剂为原料制得，在高温条件下(～50℃)条件下可以稳定不分层的存在至少60天，按照300g/m²的量涂于混凝土表面，具有非常强的疏水性，水在界面的接触角可以达到110～150度。该防护剂不适宜用于潮湿基面混凝土的防护。

综上，目前针对高寒地区严酷环境下水工混凝土表面防护材料的研究较少，现有的混凝土表面防护材料难以满足高寒地区水工混凝土防护需要。

发明内容

为解决现有混凝土表面防护技术的不足，本发明的目的是：提供一种适用于高寒地区水工混凝土表面防护剂，可以克服传统有机防护涂层与混凝土基层相容性差、附着力减小、性能不稳定以及无机刚性材料脆性大易开裂的缺点，对混凝土表面密实强化，提高混凝土抗渗、抗冻等性能。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种适用于高寒地区水工混凝土表面防护剂，包括A组分和B组分，其中，

A组分按重量份计包括：

硅酸盐水泥 300～500份

石英砂 200～450份

重钙粉 50～150份

涂料级滑石粉 10～100份

渗透结晶剂 10～80份

纤维素醚 0.5～2份，

B组分按重量份计包括：

聚合物乳液 50～200份

聚羧酸减水剂 0.2～3份

消泡剂 1～5份。

其中，所述的硅酸盐水泥为普通硅酸盐水泥或早强型硅酸盐水泥；

其中，所述的石英砂为70～120目石英砂和120～200目石英砂复配得到，重量比为：70～120目石英砂﹕120～200目石英砂＝(30～50):(50～70)；

其中，所述的渗透结晶剂由超细硅质渗透剂、改性沸石粉及碳酸钠按重量比1:0.5:0.5比例混合均匀，陈化7d后使用；

其中，所述超细硅质渗透剂的制备方法为：

将稻壳用水洗净后加入5％的HCl溶液,浸泡48h，然后抽滤烘干，在马弗炉中加热至500～600℃保持2h，然后降温至室温，磨细至400～600目，得到超细稻壳灰。然后将稻壳灰与10％的NaOH和KOH溶液在反应釜中混合，质量比为1:5:3，控制温度105～110℃，0.8～1.0MPa，8h后过滤。将滤液加热至400℃，喷雾干燥后即得超细硅质渗透剂。

其中，所述改性沸石粉的制备方法为：

选取天然斜发沸石矿，破碎后过筛，取70～100目微细粉末，将沸石粉在5％的NaOH溶液中浸泡4～6h，过滤洗涤至中性，烘干，在400～500℃下活化，保温2～4小时，并进一步磨细至400～600目即得改性沸石粉。

其中，所述的聚合物乳液为纯丙烯酸酯乳液或硅树脂-丙烯酸酯共聚乳液一种或几种，固含量不低于40％；

其中，所述的纤维素醚为羟丙基甲基纤维素，粘度为20000～100000mPa.s。

另外还提供了一种适用于上述高寒地区水工混凝土表面防护剂的制备方法：将A组分与B组分搅拌均匀，并加入适量的水混合搅拌至粘稠浆体即可，调整水量可以刮涂、刷涂或者喷涂。

本发明所能实现的有益效果是：以水泥基材料为载体，防护剂涂层与混凝土基层相容性高、同寿命。掺入自制渗透结晶剂，在混凝土孔隙中具有很高的渗透性，以水为载体向内部渗透，与Ca²⁺、Mg²⁺、Al³⁺等物质生成不溶于水的结晶对混凝土表层进行密实强化，并可以修复表面微裂纹，改性沸石粉具有吸附性与催化性，对硅质渗透剂的结晶反应以及混凝土内部未水化水泥具有催化作用，从而提高抗渗性能。由于水泥材料属于刚性材料自身脆性较大，采用高耐候、高粘接性聚合物乳液纯丙烯酸酯乳液或硅树脂-丙烯酸酯共聚乳液进行改性，以提高水泥基防护材料的柔韧性和抗裂性能。

本发明提供的复合型防护剂克服了传统有机防护涂层与混凝土基层相容性差、附着力减小、性能不稳定以及无机刚性材料脆性大易开裂的缺点，对混凝土表面密实强化，提高混凝土抗渗、抗冻等性能，施工简便，环保无害，经济性好。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例1

本实施例的适用于高寒地区水工混凝土复合型表面防护剂，A组分按重量份计为硅酸盐水泥350份，石英砂400份，重钙粉150份，涂料级滑石粉50份，渗透结晶剂30份，纤维素醚0.5份均匀混合得到；B组分按重量份计为聚合物乳液80份，聚羧酸减水剂0.5份，消泡剂1份均匀混合得到。将A组分与B组分搅拌均匀，并加入适量的水混合搅拌至粘稠浆体即可，即得本发明。

实施例2

本实施例的适用于高寒地区水工混凝土复合型表面防护剂，A组分按重量份计为硅酸盐水泥400份，石英砂350份，重钙粉100份，涂料级滑石粉100份，渗透结晶剂30份，纤维素醚0.5份均匀混合得到；B组分按重量份计为聚合物乳液100份，聚羧酸减水剂1份，消泡剂1份均匀混合得到。将A组分与B组分搅拌均匀，并加入适量的水混合搅拌至粘稠浆体即可，即得本发明。

实施例3

本实施例的适用于高寒地区水工混凝土复合型表面防护剂，A组分按重量份计为硅酸盐水泥500份，石英砂300份，重钙粉100份，涂料级滑石粉50份，渗透结晶剂40份，纤维素醚1份均匀混合得到；B组分按重量份计为聚合物乳液150份，聚羧酸减水剂2份，消泡剂2份均匀混合得到。将A组分与B组分搅拌均匀，并加入适量的水混合搅拌至粘稠浆体即可，即得本发明。

实施例4

本实施例的适用于高寒地区水工混凝土复合型表面防护剂，A组分按重量份计为硅酸盐水泥500份，石英砂350份，重钙粉50份，涂料级滑石粉50份，渗透结晶剂30份，纤维素醚1份均匀混合得到；B组分按重量份计为聚合物乳液120份，聚羧酸减水剂1.5份，消泡剂2份均匀混合得到。将A组分与B组分搅拌均匀，并加入适量的水混合搅拌至粘稠浆体即可，即得本发明。

实施例5

本实施例的适用于高寒地区水工混凝土复合型表面防护剂，A组分按重量份计为硅酸盐水泥500份，石英砂250份，重钙粉100份，涂料级滑石粉50份，渗透结晶剂60份，纤维素醚2份均匀混合得到；B组分按重量份计为聚合物乳液150份，聚羧酸减水剂2份，消泡剂1份均匀混合得到。将A组分与B组分搅拌均匀，并加入适量的水混合搅拌至粘稠浆体即可，即得本发明。

以下为本发明的性能情况，其中水灰比为0.4，并与某品牌渗透型防护材料进行性能对比。试验方法参照GB18445-2012《水泥基渗透结晶型防水材料》、JCT 2381-2016《修补砂浆》、SL352-2006《水工混凝土试验规程》相关条款进行。

表1本发明的相关性能

注：1.渗水高度试验所用混凝土配比为(水泥：砂：石子：水＝317：654：1189:190)，在迎水面涂刷复合型防护剂，用量为1.5kg/m²，按标准养护28d去除表面防护涂层，试验水压为1.0MPa；

2.抗冻性所用混凝土试件强度等级为C25，抗冻等级F100，复合型表面防护剂涂刷用量为1.5kg/m²。

由上表可知，本发明提供的适用于高寒地区水工混凝土复合型表面防护剂，抗折强度、抗压强度、湿基面粘接强度相关性能高于GB18445-2012《水泥基渗透结晶型防水材料》的要求。与现有无机渗透防护材料相比，本发明提供的复合型表面防护剂柔韧性更高、抗裂性更好，实例3、4、5中压折比小于4，依据JCT 2381-2016判定属于柔性防护材料，克服了无机材料脆性大的缺点，应用于高寒地区水工混凝土表面防护可以大大减少表面裂缝的产生，提高耐久性。

本发明提供的适用于高寒地区水工混凝土复合型表面防护剂，对混凝土起到物理防护与化学修复作用。涂刷后防护剂中活性物质向混凝土基体渗透，提高表面密实度与抗渗性能，即便去除防护剂涂层，混凝土基体的抗渗性能也大大提高。同时，混凝土抗冻等级提高1个等级及以上，可以提高混凝土的耐久性能。

虽然本发明通过实施例进行了描述，但实施例并非用来限定本发明。本领域技术人员可在本发明的精神的范围内，各种变形和改进，例如成分比例或时间范围的调整，这种调整后的效果是可预测的，所以其同样在本发明的保护范围之内。因此本发明的保护范围应当以本申请的权利要求相同或等同的技术特征所界定的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种适用于高寒地区水工混凝土表面防护剂，其特征在于，包括A组分和B组分；其中，

A组分按重量份计包括：

硅酸盐水泥300～500份；

石英砂200～450份；

重钙粉50～150份；

涂料级滑石粉10～100份；

渗透结晶剂10～80份；

纤维素醚0.5～2份；

B组分按重量份计包括：

聚合物乳液50～200份；

聚羧酸减水剂0.2～3份；

消泡剂1～5份。

2.根据权利要求1所述的适用于高寒地区水工混凝土表面防护剂，其特征在于：所述的硅酸盐水泥为普通硅酸盐水泥或早强型硅酸盐水泥。

3.根据权利要求1所述的适用于高寒地区水工混凝土表面防护剂，其特征在于：所述的石英砂为70～120目石英砂和120～200目石英砂复配得到，重量比为：70～120目石英砂﹕120～200目石英砂＝(30～50):(50～70)。

4.根据权利要求1所述的适用于高寒地区水工混凝土表面防护剂，其特征在于：所述的渗透结晶剂由超细硅质渗透剂、改性沸石粉及碳酸钠按重量比1:0.5:0.5比例混合均匀，陈化7d后使用。

5.根据权利要求1所述的适用于高寒地区水工混凝土表面防护剂，其特征在于：所述聚合物乳液为纯丙烯酸酯乳液或硅树脂-丙烯酸酯共聚乳液一种或几种，固含量不低于40％。

6.根据权利要求1所述的适用于高寒地区水工混凝土表面防护剂，其特征在于：所述纤维素醚为羟丙基甲基纤维素醚，粘度为20000～100000mPa.s。

7.一种权利要求1所述的适用于高寒地区水工混凝土表面防护剂的制备方法，其特征在于：将A组分与B组分搅拌均匀，并加入适量的水混合搅拌至粘稠浆体。

8.根据权利要求7所述的适用于高寒地区水工混凝土表面防护剂的制备方法，其特征在于：所述的渗透结晶剂由超细硅质渗透剂、改性沸石粉及碳酸钠按重量比1:0.5:0.5比例混合均匀，陈化7d后使用。

9.根据权利要求8所述的适用于高寒地区水工混凝土表面防护剂的制备方法，其特征在于，所述超细硅质渗透剂的制备方法为：

将稻壳用水洗净后加入5％的HCl溶液，浸泡48h，然后抽滤烘干，在马弗炉中加热至500～600℃保持2h，然后降温至室温，磨细至400～600目，得到超细稻壳灰，然后将稻壳灰与10％的NaOH和KOH溶液在反应釜中混合，质量比为1:5:3，控制温度105～110℃，压力0.8～1.0MPa，8h后过滤，将滤液加热至400℃，喷雾干燥后即得超细硅质渗透剂。

10.根据权利要求8所述的适用于高寒地区水工混凝土表面防护剂的制备方法，其特征在于，所述改性沸石粉的制备方法为：

选取天然斜发沸石矿，破碎后过筛，取70～100目微细粉末，将沸石粉在5％的NaOH溶液中浸泡4～6h，过滤洗涤至中性，烘干，在400～500℃下活化，保温2～4小时，并进一步磨细至400～600目即得改性沸石粉。