CN112897944A

CN112897944A - 一种建筑涂料及其制备方法

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Publication number: CN112897944A
Application number: CN202110274533.9A
Authority: CN
Inventors: 熊焱; 吴迪; 林凯仁
Original assignee: South China University of Technology SCUT
Current assignee: South China University of Technology SCUT
Priority date: 2021-03-15
Filing date: 2021-03-15
Publication date: 2021-06-04
Anticipated expiration: 2041-03-15
Also published as: CN112897944B

Abstract

本发明公开了一种建筑涂料及其制备方法。本发明的建筑涂料由胶凝材料、水玻璃、氢氧化钠、石英砂、偏高岭土、沸石、纤维和水组成，其制备方法包括以下步骤：将胶凝材料、石英砂、偏高岭土和沸石混合，进行搅拌，再加入水玻璃、氢氧化钠和水，进行搅拌，再加入纤维，进行搅拌，即得建筑涂料。本发明的建筑涂料形成的涂层具有超高韧性和优异的应变硬化特性，在经受较大变形后仍能为结构或构件基体提供保护，涂层的抗渗等级高、粘结性能优异，可以广泛用于各种建筑结构及其构件的表面防护，还可以用于建筑结构老化、损伤后的加固与维修。

Description

一种建筑涂料及其制备方法

技术领域

本发明涉及建筑涂料技术领域，具体涉及一种建筑涂料及其制备方法。

背景技术

建筑涂料主要指用于建筑外墙、内墙、顶棚、地面等的涂料，具有保护、装饰、防火、防腐等功能，其与建筑结构的使用寿命密切相关。目前，市场上的建筑涂料普遍功能比较单一，不能较好地满足建筑结构对防护材料功能多样化的需求，且形成的涂层在经受较大变形后性能会迅速下降，导致其使用寿命较短，一般只有5～10年，后期维护成本较高。

因此，亟需开发一种综合性能优异、使用寿命长、后期维护成本低的建筑涂料。

发明内容

本发明的目的在于提供一种建筑涂料及其制备方法。

本发明所采取的技术方案是：

一种建筑涂料，由以下质量百分比的组分组成：

胶凝材料：30％～60％；

水玻璃：5％～20％；

氢氧化钠：1％～5％；

石英砂：10％～25％；

偏高岭土：0～2％；

沸石：0～2％；

纤维：0.5％～2％；

水：余量。

优选的，一种建筑涂料，由以下质量百分比的组分组成：

胶凝材料：50％～60％；

水玻璃：7％～15％；

氢氧化钠：1％～5％；

石英砂：12％～18％；

偏高岭土：0～2％；

沸石：0～2％；

纤维：0.8％～1.2％；

水：余量。

优选的，所述胶凝材料为水泥、粉煤灰、矿粉、陶粉、硅灰中的至少一种。

优选的，所述石英砂的粒径为100μm～180μm。

优选的，所述偏高岭土的粒径为10μm～15μm。

优选的，所述沸石的粒径为75μm～100μm。

优选的，所述纤维为聚乙烯醇纤维、超高分子量聚乙烯纤维、聚丙烯纤维、聚对苯撑苯并二噁唑纤维、玻璃纤维、玄武岩纤维中的至少一种。

进一步优选的，所述纤维为聚乙烯醇纤维(PVA纤维)。

优选的，所述纤维的长度为4mm～15mm。

优选的，所述纤维的直径为12μm～14μm。

上述建筑涂料的制备方法包括以下步骤：将胶凝材料、石英砂、偏高岭土和沸石混合，进行搅拌，再加入水玻璃、氢氧化钠和水，进行搅拌，再加入纤维，进行搅拌，即得建筑涂料。

本发明的有益效果是：本发明的建筑涂料形成的涂层具有超高韧性和优异的应变硬化特性，在经受较大变形后仍能为结构或构件基体提供保护，涂层的抗渗等级高、粘结性能优异，可以广泛用于各种建筑结构及其构件的表面防护，还可以用于建筑结构老化、损伤后的加固与维修。

具体来说：

1)本发明的建筑涂料形成的涂层在经受较大变形后仍能为结构或构件基体提供保护，例如：在地震的往复作用下，涂层仍具有良好的高温下界面粘结性能和力学性能，可以抵抗由于荷载和温度耦合而产生的应力作用，避免基体受到次生火灾或火灾产生的腐蚀气体的侵害；

2)本发明的建筑涂料形成的涂层的抗渗等级高，抗渗等级大于P12(抗渗等级≥P6的混凝土即为抗渗混凝土)，能够很好地抵御氯离子等有害介质对基体的侵蚀；

3)本发明的建筑涂料形成的涂层在拉伸应变为1.5％时裂缝宽度仅0.05mm～0.10mm，渗透系数仅1.9×10^-10m/s～2.3×10^-10m/s，当拉伸应变为3％时裂缝宽度仅0.06mm～0.12mm，渗透系数仅7.7×10^-10m/s～8.2×10^-10m/s，即使涂层发生大变形也仍然具有良好的抗渗效果，可以应用于侵蚀环境和荷载耦合作用下建筑结构的表面防护和维修(滨海建筑、桥梁、堤坝、隧道等)；

4)本发明的建筑涂料形成的涂层具有较高的抗压强度、抗拉强度和超高韧性，可以作为基体结构的补强材料，可以在提高基体强度的同时改善基体的韧性；

5)本发明的建筑涂料形成的涂层与混凝土、钢材和砌体之间的粘结性能良好，可以有效避免涂层脱落后基体直接暴露在外界环境中而造成的基体损伤，从而提高了基体结构的耐久性，可与基体结构等寿命，且免维护；

6)本发明的建筑涂料具有灵活多样的施工方式，可以满足各种工况需求，包括：喷涂、涂抹、模板浇筑、预制涂层等。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步的解释和说明。

实施例1：

一种建筑涂料，其组成如下表所示：

表1一种建筑涂料的组成表

注：按照原煤燃烧后灰分CaO的含量来划分，CaO含量>53％的为高钙粉煤灰，CaO含量46％～53％的为中钙粉煤灰，CaO含量<46％的为低钙粉煤灰。

上述建筑涂料的制备方法包括以下步骤：将高钙粉煤灰、低钙粉煤灰、石英砂和偏高岭土混合，进行搅拌，再加入水玻璃、氢氧化钠和水，进行搅拌，再加入PVA纤维，进行搅拌，即得建筑涂料。

实施例2：

一种建筑涂料，其组成如下表所示：

表2一种建筑涂料的组成表

上述建筑涂料的制备方法包括以下步骤：将高钙粉煤灰、低钙粉煤灰、石英砂和沸石混合，进行搅拌，再加入水玻璃、氢氧化钠和水，进行搅拌，再加入PVA纤维，进行搅拌，即得建筑涂料。

实施例3：

一种建筑涂料，其组成如下表所示：

表3一种建筑涂料的组成表

上述建筑涂料的制备方法包括以下步骤：将矿粉、硅灰和石英砂混合，进行搅拌，再加入水玻璃、氢氧化钠和水，进行搅拌，再加入PVA纤维，进行搅拌，即得建筑涂料。

性能测试：

1)将边长100mm、厚度1mm的正方形Q235钢板的正反表面进行抛光，并用酒精清洗2次，再将实施例1～3的建筑涂料分别涂覆在钢板表面将钢板包裹，涂覆厚度控制在1.0mm±0.2mm，再在常温下硬化7天，得到涂层钢板，再进行测试：

a)将涂层钢板分别置于20℃、100℃、300℃、500℃和800℃下烘烤30min，得到高温处理后的试件，再参照GB/T 5210-2006《色漆和清漆拉开法附着力试验》对涂层与钢板的粘结强度进行测试，测试结果如下表所示：

表4涂层与钢板的粘结强度(单位：MPa)测试结果

处理温度	20℃	100℃	300℃	500℃	800℃
						实施例1	8.0	7.7	7.5	7.6	7.4
实施例2	7.8	7.5	7.4	7.2	7.0
						实施例3	8.5	8.3	8.0	7.9	7.8

由表4可知：本发明的建筑涂料形成的涂层经过800℃以内的高温处理后与钢板的粘结强度基本不变。

b)将涂层钢板置于800℃下烘烤30min，得到高温处理后的试件，再参照GB/T6458-1986《金属覆盖层中性盐雾试验(NSS)》标准，对涂层钢板的耐海水腐蚀性能进行测试，试验温度为35℃±2℃，采用的腐蚀溶液为质量分数5％的氯化钠溶液，腐蚀时间为3500h，对比不同试样的质量变化，得到的耐中性盐雾腐蚀测试结果如下表所示：

表5涂层的耐中性盐雾腐蚀测试结果

测试项目	3500h腐蚀后质量变化(％)
		无涂层样品(Q235钢板)	14
实施例1	0.6
		实施例2	0.5
实施例3	0.8

由表5可知：本发明的建筑涂料形成的涂层对金属材料具有优异的耐海水腐蚀保护能力。

2)参照《水工混凝土试验规程SL352-2006》规程，对涂层的渗透系数或抗渗等级进行测试，采用实施例1～3的建筑涂料分别制作3个试件，为上口直径70mm，下口直径80mm，高30mm的截头圆锥砂浆试件，常温养护7天，待试件表面干燥后在侧表面涂一层加热后的液体石蜡用于与试模密封，用压力机将试件压入高温烘烤后的试模内，使两底面齐平后，装入渗透仪中进行实验，设置最大水压为0.2MPa，分三级施加荷载，直至试件顶部有水渗出，则停止实验，记录时间，并将试件从中间劈开，量出渗水高度，三个相同试件取平均值为平均渗水高度，查规程公式计算可得相应的渗透系数，得到的涂层的渗透系数和抗渗等级测试结果如下表所示：

表6涂层的渗透系数和抗渗等级测试结果

测试项目	渗透系数(m/s)	抗渗等级
			实施例1	1.9×10<sup>-10</sup>～2.3×10<sup>-10</sup>	P12
实施例2	2.5×10<sup>-10</sup>～5.6×10<sup>-10</sup>	P12
			实施例3	7.7×10<sup>-10</sup>～8.2×10<sup>-10</sup>	P12

由表6可知：本发明的建筑涂料形成的涂层具有较高的抗渗等级(均为P12，而抗渗等级≥P6的混凝土即为抗渗混凝土)，能够很好地抵御氯离子等有害介质的侵蚀，对金属材料具有优异的耐海水腐蚀保护能力。

3)参照JC/T 2461-2018《高延性纤维增强水泥基复合材料力学性能试验方法》标准，对涂层的拉伸性能进行测试，采用实施例1～3的建筑涂料分别制备3根狗骨试件，养护7d后通过万能试验机进行拉伸试验，结果取平均值，测试结果显示：

a)试件表面涂层的抗拉强度为1.5MPa～4.0MPa，极限拉伸应变为2.1％～3.0％，裂缝宽度为0.05mm～0.10mm(普通混凝土的裂缝控制等级)；

b)试件表面涂层在拉伸应变为1.5％时，裂缝宽度仅0.05mm～0.10mm，渗透系数仅1.9×10^-10m/s～2.3×10^-10m/s；

c)试件表面涂层在拉伸应变为3％时，裂缝宽度仅0.06mm～0.12mm，渗透系数仅7.7×10^-10m/s～8.2×10^-10m/s；

由此可见，本发明的建筑涂料形成的涂层即使发生大变形也仍然具有良好的抗渗效果，可以应用于侵蚀环境和荷载耦合作用下建筑结构的表面防护和维修(滨海建筑、桥梁、堤坝、隧道等)。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种建筑涂料，其特征在于，由以下质量百分比的组分组成：

胶凝材料：30％～60％；

水玻璃：5％～20％；

氢氧化钠：1％～5％；

石英砂：10％～25％；

偏高岭土：0～2％；

沸石：0～2％；

纤维：0.5％～2％；

水：余量。

2.根据权利要求1所述的建筑涂料，其特征在于，由以下质量百分比的组分组成：

胶凝材料：50％～60％；

水玻璃：7％～15％；

氢氧化钠：1％～5％；

石英砂：12％～18％；

偏高岭土：0～2％；

沸石：0～2％；

纤维：0.8％～1.2％；

水：余量。

3.根据权利要求1或2所述的建筑涂料，其特征在于：所述胶凝材料为水泥、粉煤灰、矿粉、陶粉、硅灰中的至少一种。

4.根据权利要求1或2所述的建筑涂料，其特征在于：所述石英砂的粒径为100μm～180μm。

5.根据权利要求1或2所述的建筑涂料，其特征在于：所述偏高岭土的粒径为10μm～15μm。

6.根据权利要求1或2所述的建筑涂料，其特征在于：所述沸石的粒径为75μm～100μm。

7.根据权利要求1或2所述的建筑涂料，其特征在于：所述纤维为聚乙烯醇纤维、超高分子量聚乙烯纤维、聚丙烯纤维、聚对苯撑苯并二噁唑纤维、玻璃纤维、玄武岩纤维中的至少一种。

8.根据权利要求1或2所述的建筑涂料，其特征在于：所述纤维的长度为4mm～15mm。

9.根据权利要求8所述的建筑涂料，其特征在于：所述纤维的直径为12μm～14μm。

10.权利要求1～9中任意一项所述的建筑涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将胶凝材料、石英砂、偏高岭土和沸石混合，进行搅拌，再加入水玻璃、氢氧化钠和水，进行搅拌，再加入纤维，进行搅拌，即得建筑涂料。