CN114988754B - 一种用于水泥基涂料的改性材料及其制备方法、使用方法、用途 - Google Patents

Abstract

本申请涉及建筑材料技术领域，具体公开了一种用于水泥基涂料的改性材料及其制备方法及用途。用于水泥基涂料的改性材料，由包括以下重量份的原料制成：硅酸钠溶液5‑15份、水溶性纤维素0.5‑1份、络合剂1.5‑3份、表面活性剂3‑4份和水85‑95份。用于水泥基涂料的改性材料的制备方法为：将表面活性剂、水、络合剂、水溶性纤维素和硅酸钠依次混合进行搅拌制成。本申请的用于水泥基涂料与水泥和建筑黄沙混合形成的水泥基涂料可涂刷在混凝土基面上。本申请的改性材料提高了混凝土基面自身的密实度和耐久性。

Description

一种用于水泥基涂料的改性材料及其制备方法、使用方法、 用途

技术领域

本申请涉及建筑材料技术领域，更具体地说，它涉及一种用于水泥基涂料的改性材料及其制备方法、使用方法、用途。

背景技术

水泥基涂料在建筑领域，应用非常普遍。现有的水泥基涂料多是在水泥基涂料中制备聚合物来增加水泥基涂料自身的密实度，从而防止混凝土基面渗水。

发明人认为现有的水泥基涂料只能阻挡混凝土基面渗水，并不能解决混凝土自身的缺陷，并且制备的聚合物耐久性差，会出现涂层失效的问题，因此限制了其使用与发展。

发明内容

为了提高混凝土基面自身的密实度和耐久性，本申请提供一种用于水泥基涂料的改性材料及其制备方法、使用方法、用途。

第一方面，本申请提供的一种用于水泥基涂料的改性材料，采用如下的技术方案：一种用于水泥基涂料的改性材料，由包括以下重量份的原料制成：硅酸钠溶液5-15份、水溶性纤维素0.5-1份、络合剂1.5-3份、表面活性剂3-4份和水85-95份。

通过采用上述技术方案，在涂料涂刷初期，硅酸钠会渗透进混凝土内部，混凝土内部会有大量未被激活的地聚合物(矿粉、硅灰、粉煤灰)，这些地聚合物在硅酸钠的作用下被激发，地聚合物中的硅氧键和铝氧键在硅酸钠的催化作用下断裂后再重组生成矿物聚合块体，这种块体具有较高的密实度，填充混凝土内部的孔隙和微裂纹，补足混凝土自身的缺陷，提高混凝土基面自身的耐久性。

同时络合剂会渗透进混凝土内部，络合剂的阴离子可络合钙离子，将混凝土水化产生的氢氧化钙中的钙离子络合成游离状态的钙离子；钙离子以水为介质在混凝土裂缝中游离，与混凝土中未水化的硅酸根离子反应生成不溶于水的水化硅酸钙凝胶，堵塞混凝土裂缝；且生成的水化硅酸钙与混凝土本身材质相同，具有较高的耐久性。

表面活性剂可提高涂料的整体流动性，增加可施工性，还可以降低浆体的表面张力，使得硅酸钠和络合剂可以更好地渗透到混凝土内部。

综上所述，本申请配方合理，在各组分共同作用下，制得的用于水泥基涂料的改性材料可以提高混凝土自身的密实度和耐久性。

在一个具体的可实施方案中，所述络合剂为柠檬酸钠、EDTA-4Na和甘氨酸中的一种或多种。

通过采用上述技术方案，柠檬酸钠对钙离子、镁离子和铁离子等金属离子具有良好的络合能力；EDTA-4Na为一种氨基羧酸铵，其络合能力强，稳定系数高，耐碱性好；甘氨酸与金属离子具有很好的螯合作用，因而以上三种络合剂均可将混凝土水化产生的钙离子络合成游离状的钙离子，便于与硅酸根离子结合。

在一个具体的可实施方案中，所述表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠和硬脂酸中的一种。

通过采用上述技术方案，十二烷基苯磺酸钠和硬脂酸均作为阴离子表面活性剂，均可以降低改性材料各组分之间的表面张力，使改性材料形成稳定的分散体系。同时十二烷基苯磺酸钠和硬脂酸作为表面活性物质，分子中同时具有亲水基和亲油基，它聚集在油或水界面上，可以降低界面张力和减少形成分散体系所需要的能量，具有良好的表面活性，提高涂料的流动性，增加可施工性，使硅酸钠及络合剂可以更好地渗透到混凝土内部。

在一个具体的可实施方案中，所述硅酸钠溶液模数为2.5-3.5，浓度为25-25％。

通过上述技术方案，硅酸钠模数越大，氧化硅含量越多，硅酸钠粘度越大，易于分解硬化，粘结力增大；故通过控制硅酸钠的模数和浓度，使其对混凝土中的地聚合物的催化效果更好，从而更易于形成矿物聚合块体，进一步提高了混凝土自身的密实度。

在一个具体的可实施方案中，所述水溶性纤维素为羟乙基甲基纤维素和羟丙基甲基纤维素中的一种。

通过采用上述技术方案，羟乙基甲基纤维素和羟丙基甲基纤维素均属于纤维素醚，且具有较高的粘度，改性材料内的纤维素醚在水中溶解后，由于表面活性作用保证了胶凝材料在体系中有效地均匀分布，而纤维素醚作为一种保护胶体，“包裹”住固体颗粒，并在其外表面形成一层润滑膜，使改性材料体系更稳定，也提高了改性材料在搅拌过程的流动性；同时羟乙基甲基纤维素和羟丙基甲基纤维素由于自身分子结构特点，使改性材料中的水分不易失去，并在较长的一段时间内逐步释放，赋予改性材料良好的保水性和施工性。

第二方面，本申请提供一种用于水泥基涂料的改性材料的制备方法，采用如下的技术方案：

一种用于水泥基涂料的改性材料的制备方法，包括以下步骤：

将相应份的表面活性剂加入到水中，搅拌形成第一混合液；

将相应份的络合剂加入第一混合液中，搅拌至络合剂完全溶解后再加入相应份的水溶性纤维素，搅拌至水溶性纤维素完全溶解形成第二混合液；

将相应份的硅酸钠溶液加入第二混合液中，搅拌均匀即可。

通过上述技术方案，本发明提出的用于水泥基涂料的改性材料添加在在水泥基涂料中能够提高混凝土基面自身密实度和耐久性，且制备方法简单，使用设备单一，适合大规模生产。

在一个具体的可实施方案中，所述表面活性剂与水搅拌时的搅拌速度为300-500r/min，搅拌时间为1-5min。

通过采用上述技术方案，优化表面活性剂与水搅拌时的搅拌速度和搅拌时间，提高了制备效率。

第三方面，本申请提供一种用于水泥基涂料的改性材料的使用方法，采用如下的技术方案：

一种用于水泥基涂料的改性材料的使用方法，包括以下步骤：

将所述用于水泥基涂料的改性材料、水泥和建筑黄沙混合搅拌均匀形成水泥基涂料；

将所述水泥基涂料批刮或喷涂在混凝土基面上。

通过采用上述技术方案，使用方法简单，通过将改性材料、水泥和建筑黄沙进行简单的混合后直接在混凝土基面上涂刷即可，无需在混凝土上做防水层，缩短了工期，减少综合造价，提高了施工效率。

在一个具体的可实施方案中，所述用于水泥基涂料的改性材料、水泥和建筑黄沙混合时的质量比为2:(3-7):(3-7)。

通过采用上述技术方案，优化用于水泥基涂料的改性材料、水泥和建筑黄沙的质量比，使得制备出的水泥基涂料对混凝土自身密实度的提高效果更好，从而延长混凝土的使用寿命。

第四方面，本申请提供一种用于水泥基涂料的改性材料的用途，采用如下的技术方案：

水泥基涂料，采用上述的用于水泥基涂料的改性材料制备而成。

通过采用上述技术方案，水泥基涂料解决了混凝土自身缺陷的问题，提高了混凝土自身密实度和耐久性。

综上所述，本申请具有以下有益效果：

1、本申请通过在用于水泥基涂料的改性材料中使用硅酸钠溶液，使得硅酸钠溶液渗透进混凝土内部，混凝土内部的地聚合物在硅酸钠溶液的作用下发生断裂重组生成矿物聚合块体。这种矿物聚合块体具有较高的密实性，可填充在混凝土内部的孔隙和裂缝中，补足混凝土自身密实度差的缺陷；同时络合剂可将混凝土水化产生的钙离子络合层游离状的钙离子，钙离子与混凝土中未水化的硅酸根离子反应生成水化硅酸钙凝胶，堵塞在混凝土裂缝中；故在硅酸钠溶液和络合剂两者共同作用下提高了混凝土基面自身的密实度和耐久性；

2、本申请通过优化硅酸钠溶液模数和浓度，使得硅酸钠的粘度较大，催化效果更好，使得混凝土中更易于形成矿物聚合块体，进一步提高了混凝土自身的密实度；

3、本申请中通过将用于水泥基涂料的改性材料、水泥和建筑黄沙进行简单的混合形成的水泥基涂料刷涂在混凝土表面上，提高混凝土自身的密实度和耐久性，使用方法简单，便于施工。

具体实施方式

以下结合实施例对本申请作进一步详细说明。

实施例中所用的相关原材料中：

硅酸钠水溶液购自永清县聚得利化工有限公司；羟乙基甲基纤维素粘度为100000cps；羟丙基甲基纤维素粘度为200000cps；柠檬酸钠CAS：68-04-2；EDTA-4Na密度为0.86g/cm³；甘氨酸密度为1.254g/cm³；十二烷基苯磺酸钠HLB值为10.638；硬脂酸密度为0.9408g/cm³。

实施例

实施例1-8

如表1所示，实施例1-8的主要区别在于用于水泥基涂料的改性材料的原料配比不同。

以下以实施例1为例进行说明。本申请实施例公开了一种用于水泥基涂料的改性材料，以硅酸钠溶液5Kg、羟乙基甲基纤维素0.5Kg、柠檬酸钠5Kg、十二烷基苯磺酸钠3Kg 和去离子水85Kg为原料制备而成。

本申请实施例还公开了一种用于水泥基涂料的改性材料的制备方法：包括以下步骤： S1，将去离子水加入反应釜中，并将搅拌桨开至300r/min，将十二烷基苯磺酸钠加入反应釜中，搅拌5min，形成第一混合液；

S2，将柠檬酸钠加入上述第一混合液中，并在搅拌速度为500r/min的条件下，搅拌至柠檬酸钠完全溶解后再加入羟乙基甲基纤维素，在800r/min的搅拌速度下搅拌至羟乙基甲基纤维素完全溶解后形成第二混合液；

S3，将硅酸钠溶液加入上述第二混合液中，在400r/min的搅拌速度下搅拌至均匀得到用于水泥基涂料的改性材料，其中硅酸钠溶液的模数为2.5，浓度为35％。

本申请实施例还公开了一种用于水泥基涂料的改性材料的使用方法，包括以下步骤：S10，将20Kg上述用于水泥基涂料的改性材料、30KgP.O42.5水泥和30Kg建筑黄沙倒入搅拌机中搅拌均匀形成水泥基涂料；

S20,将上述水泥基涂料批刮在混凝土基面上，其中批刮使用镘刀施工2层即可。

本申请实施例还公开了一种水泥基涂料，其采用上述用于水泥基涂料的改性材料制备而成。

表1实施例1-8中用于水泥基涂料的改性材料各原料配比

实施例9

本实施例9与实施例1不同的是，将柠檬酸钠替换为EDTA-4Na。

实施例10

本实施例与实施例1不同的是，将柠檬酸钠替换为甘氨酸，将十二烷基苯磺酸钠替换为硬脂酸。

实施例11

本实施例与实施例1不同的是，将羟乙基甲基纤维素替换为羟丙基甲基纤维素。

实施例12

本实施例与实施例1不同的是，硅酸钠溶液的模数为3.5，浓度为25％。

实施例13

本实施例与实施例1不同的是，制备方法中，S1中，十二烷基苯磺酸钠与水搅拌时的搅拌速度为500r/min，搅拌时间为1min。

实施例14

本实施例与实施例1不同的是，使用方法中，S10中，将20Kg用于水泥基涂料的改性材料、 50KgP.O42.5水泥和50Kg建筑黄沙倒入搅拌机中搅拌均匀形成水泥基涂料。

实施例15

本实施例与实施例1不同的是，使用方法中，S10中，将20Kg用于水泥基涂料的改性材料、 70KgP.O42.5水泥和70Kg建筑黄沙倒入搅拌机中搅拌均匀形成水泥基涂料。

实施例16

本实施例与实施例1不同的是，使用方法中，S20中，将上述水泥基涂料喷涂在混凝土基面上，其中喷涂时控制喷涂时间为2S，喷涂压力为5MPa，喷枪距离为5mm。

对比例

对比例1

本对比例与实施例1不同之处在于，用于水泥基涂料的改性材料中不添加柠檬酸钠。

对比例2

本对比例与实施例1不同之处在于，使用方法中，S20中对混凝土基面不做处理。

性能检测试验

采用相同体积的由实施例1-16获得的混凝土表面作为对试验样1-16，采用与试验样相同体积的由对比例1-2获得的混凝土表面作为对照样1-2。对试验样和对照样进行抗渗性能检测，结果如表2。参照GB18445《水泥基渗透结晶型防水材料》的试验方法测试试验样和对照样一次抗渗和二级抗渗性能。

表2性能检测数据表

参照表2，结合实施例1和对比例2，可以看出，用改性材料制备出的水泥基涂料刷涂在混凝土基面时，对混凝土的抗渗性能有一定的提升作用；这是由于改性材料中的硅酸钠溶液在涂刷初期，会渗透到混凝土内部，并将混凝土内部的地聚合物激活，地聚合物在硅酸钠的作用下发生断裂重组形成矿物聚合块体，这种矿物聚合块体会填充混凝土内部的孔隙及微裂缝，弥补混凝土自身的缺陷；同时改性材料中的络合剂的阴离子将混凝土水化产生的氧化钙中的钙离子络合层游离的钙离子，游离的钙离子与未水化的硅酸根离子反应生成不溶于水的水化硅酸钙凝胶，对混凝土中的裂缝进行填补，且生成的硅酸钙与混凝土本身的材质相同。故在硅酸钠溶液和络合剂的共同作用下，提高了混凝土自身的密实度和抗渗性。

参照表2，结合实施例1-3，可以看出，随着改性材料中硅酸钠溶液含量的不断增加，试样的一次抗渗性能和二次抗渗性能均有不同程度的提高；这是由于硅酸钠溶液渗透进混凝土内部，将混凝土内部的地聚合物激活，使其发生断裂后再重组生成矿物聚合物，以此填充混凝土内部的空隙和微裂缝，提高混凝土的密实性，从而提高混凝土的抗渗性。

参照表2，结合实施例2、4、5和对比例1，可以看出，随着柠檬酸钠的不断加入，试样的抗渗性得到提高；由于络合剂会促使混凝土中的钙离子与为水化的硅酸根离子反应生成水化硅酸钙凝胶，填充在混凝土内部的裂缝中，提高混凝土的密实性，从而对混凝土的抗渗性具有提高效果。

参照表2，结合实施例4、7和8，可以看出，随着改性材料中去离子水含量的不断增加，试样中硅酸钠溶液和柠檬酸钠的占比相对下降，因而试样的抗渗性有所降低。

参照表2，结合实施例4、9和10，可以看出，对改性材料中的络合剂种类和表面活性剂进行等效替换时，试样仍然具有优异的抗渗性能。

参照表2，结合实施例1和11，可以看出，将改行材料中的羟乙基甲基纤维素替换为羟丙基甲基纤维素时，试样的抗渗性能得到提高；这是由于羟丙基甲基纤维素的粘度高于羟乙基甲基纤维素，制备出的改性材料更加细腻，与水泥和黄沙的混合性更好，得到的水泥基涂料均匀性更好，更有利于粘附在混凝土基面上，从而水混凝土有一定的抗渗性能。

参照表2，结合实施例1、14、15，可以看出，改变水泥基涂料制备中改性材料、水泥和建筑黄沙之间的质量比，随着水泥和建筑黄沙比例的增大，试样中主要起到抗渗性能的改性材料的占比越来越少，因而试样的抗渗性能有所下降，但考虑到经济成本问题和抗渗性两者综合性能，一般以用于水泥基涂料的改性材料、P.O42.5水泥和建筑黄沙质量比为2:5:5 为宜。

本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (6)

1.一种用于水泥基涂料的改性材料，其特征在于：由以下重量份的原料制成：硅酸钠溶液5-15份、水溶性纤维素0.5-1份、络合剂1.5-3份、表面活性剂3-4份和水85-95份；所述硅酸钠溶液模数为2.5-3.5，浓度为25-35%；所述水溶性纤维素为羟乙基甲基纤维素和羟丙基甲基纤维素中的一种；羟乙基甲基纤维素粘度为100000cps，羟丙基甲基纤维素粘度为200000cps；所述络合剂为柠檬酸钠、EDTA-4Na和甘氨酸中的一种或多种；所述表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠和硬脂酸中的一种。

2.权利要求1所述的用于水泥基涂料的改性材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

将相应份的表面活性剂加入到水中，搅拌形成第一混合液；

将相应份的络合剂加入第一混合液中，搅拌至络合剂完全溶解后再加入相应份的水溶性纤维素，搅拌至水溶性纤维素完全溶解形成第二混合液；

将相应份的硅酸钠溶液加入第二混合液中，搅拌均匀即可。

3.根据权利要求2所述的用于水泥基涂料的改性材料的制备方法：其特征在于：所述表面活性剂与水搅拌时的搅拌速度为300-500r/min，搅拌时间为1-5min。

4.权利要求1所述的用于水泥基涂料的改性材料的使用方法，其特征在于：包括以下步骤：

将所述用于水泥基涂料的改性材料、水泥和建筑黄沙混合搅拌均匀形成水泥基涂料；

将所述水泥基涂料批刮或喷涂在混凝土基面上。

5.根据权利要求4所述的用于水泥基涂料的改性材料的使用方法，其特征在于：所述用于水泥基涂料的改性材料、水泥和建筑黄沙混合时的质量比为2:（3-7）:（3-7）。

6.一种水泥基涂料，其特征在于：采用权利要求1所述的用于水泥基涂料的改性材料制备而成。