CN116410623A - 一种碳化改性赤泥基疏水混凝土涂料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种碳化改性赤泥基疏水混凝土涂料的制备方法，将赤泥和粉煤灰烘干后粉磨，得到超细赤泥粉和超细粉煤灰粉，将超细赤泥粉、超细粉煤灰粉和硅烷偶联剂混合后，加入到20倍体积的乙醇溶液中，将得到的混合浆体转移至反应容器中，加热至55‑65℃，保温搅拌，测试混合浆体的pH值，待pH值稳定后，再往混合浆体中通入二氧化碳，继续测试pH值，待混合浆体的pH值稳定后，停止通入二氧化碳，将处理后的混合浆体进行抽滤，然后洗涤、烘干，即得。与现有技术相比，本发明以赤泥和粉煤灰为原料制备混凝土涂料，原料成本低，制备的混凝土涂料具有优良的疏水性和抗紫外线性老化性能，使用后能有效提升混凝土结构的抗盐冻性能。
Description
技术领域
本发明属于混凝土涂料，具体地说是一种碳化改性赤泥基疏水混凝土涂料的制备方法。
背景技术
混凝土结构是现代社会中最为广泛的建筑结构形式，而我国西部盐湖地区、东部沿海地区的混凝土建筑面临严峻的盐冻问题，混凝土的盐冻破坏已经成为这些地区混凝土结构的主要破坏形式。混凝土结构的盐冻破坏能够影响其工作性态，从而导致结构的强度、稳定性等性能指标下降，轻则引起混凝土开裂，重则导致结构失效，给国民经济和人民财产安全带来巨大损失。因此，提升混凝土结构的抗盐冻性能已经成为业内关注的重点问题。
为了提升混凝土的抗盐冻性能，业内的专家和学者提出了大量的方法。喷涂超疏水涂料对已建混凝土工程来讲是一种高效、便捷的防盐冻方法。现有的超疏水涂料，主要是聚脲等有机涂料，存在防水率低、抗紫外线性老化性能差、成本高等问题。
赤泥是氧化铝生产过程中的工业废渣，我国的赤泥的堆存量高达3.5亿吨，而赤泥的综合利用率只有15％，占用了大量的土地，因此，提高赤泥的综合利用对节约资源、保护环境等均有十分重要的意义。
基于此，本发明提供一种碳化改性赤泥基疏水混凝土涂料的制备方法，采用碳化改性赤泥对有机涂料表面的形貌进行微纳米粗糙结构重构，能够有效降低涂料的疏水性，提高涂料的抗紫外线老化性能，提升混凝土的抗盐冻性能。
发明内容
本发明的目的在于解决现有的超疏水涂料存在的防水率低、抗紫外线性老化能差、成本高等不足，提供一种碳化改性赤泥基疏水混凝土涂料的制备方法，该方法原料成本低，制备的混凝土涂料具有优良的疏水性和抗紫外线性老化性能，使用后能有效提供提升混凝土结构的抗盐冻性能。
技术方案
一种碳化改性赤泥基疏水混凝土涂料的制备方法，包括如下步骤：
(1)将赤泥和粉煤灰烘干后，分别进行粉磨，得到超细赤泥粉和超细粉煤灰粉；
(2)将超细赤泥粉、超细粉煤灰粉和硅烷偶联剂混合后，加入到20倍体积的乙醇溶液中，得到混合浆体；
(3)将混合浆体转移至反应容器中，加热至55-65℃，保温并搅拌，测试混合浆体的pH值，待pH值稳定后，再往混合浆体中通入二氧化碳，继续测试pH值，待混合浆体的pH值稳定后，停止通入二氧化碳，得到处理后的混合浆体；
(4)将处理后的混合浆体进行抽滤，然后洗涤、烘干，得到碳化改性赤泥基疏水混凝土涂料。
进一步，步骤(1)中，所述赤泥为拜耳法赤泥、烧结法赤泥或联合法赤泥中的一种或两种以上任意比例的组合。
进一步，步骤(1)中，所述粉煤灰为燃煤电厂排出的低钙灰或高钙灰中的一种或两种任意比例的组合。
进一步，步骤(1)中，所述超细赤泥粉和超细粉煤灰粉的细度为15000目。
进一步，步骤(2)中，所述超细赤泥粉、超细粉煤灰粉和硅烷偶联剂的质量比为(4-5)：(4-5)：(1-2)。
进一步，步骤(2)中，所述硅烷偶联剂为十七氟癸基三乙氧基硅烷或三甲基氯硅烷中的一种或两种任意比例的组合。
进一步，步骤(2)中，所述乙醇溶液的体积浓度为75％。
进一步，步骤(3)中，所述烘干温度为40-50℃。
本发明制备的碳化改性赤泥基疏水混凝土涂料的使用方法：先在混凝土上刷一层环氧树脂基底，然后再使用喷涂机在环氧树脂基底上喷涂碳化改性赤泥基疏水混凝土涂料。
本发明的有益效果：
(1)本发明以赤泥和粉煤灰为原料制备混凝土涂料，利用赤泥自身的碱性特性，与CO2反应生成了各类碳酸盐物质(如碳酸钙、碳酸钠等)，在赤泥颗粒和粉煤灰颗粒表面形成了大量异位突起，增加涂料表面的粗糙程度，提高涂料的超疏水性。
(2)本发明以赤泥和粉煤灰为原料，赤泥、粉煤灰为工业废渣，廉价易得，符合国家对建材行业绿色环保、可持续发展的要求。
(3)本发明制备的改性超疏水涂料中减少有机硅烷类的使用量，从而增加超疏水涂料整体的抗紫外线老化性能。
附图说明
图1为实施例1制备的碳化改性赤泥基疏水混凝土涂料的电镜图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实例对本发明的技术方案做进一步说明，但本发明的保护范围不限于实例。
值得说明的是，下述实施例中，采用的赤泥来自于山东某铝厂的拜耳法赤泥，采用的粉煤灰来自于山东某电厂生产的I级粉煤灰，但均不限于此。
实施例1
一种碳化改性赤泥基疏水混凝土涂料的制备方法，包括如下步骤：
(1)将赤泥和粉煤灰烘干后，分别进行粉磨，得到15000目的超细赤泥粉和超细粉煤灰粉；
(2)将超细赤泥粉、超细粉煤灰粉和十七氟癸基三乙氧基硅烷以4:4:2的质量比混合后，加入到20倍体积的75v％的乙醇溶液中，得到混合浆体；
(3)将混合浆体转移至三口烧瓶中，再将三口烧瓶置于水浴温度为60℃的恒温水浴磁力搅拌锅中，开启磁力搅拌，测试混合浆体的pH值，待pH值稳定后，再往混合浆体中通入二氧化碳(通气流量为1.2L/min)，继续测试pH值，待混合浆体的pH值稳定后，停止通入二氧化碳，得到处理后的混合浆体；
(4)将处理后的混合浆体进行抽滤，然后用清水洗涤三次，再45℃烘干，得到碳化改性赤泥基疏水混凝土涂料。
图1为实施例1制备的碳化改性赤泥基疏水混凝土涂料的电镜图，可以看出，在涂料中的赤泥颗粒上，存在大量的微小突起，从而增加了涂料表面的粗糙程度，增加了涂料的超疏水性。
实施例2
一种碳化改性赤泥基疏水混凝土涂料的制备方法，包括如下步骤：
(1)将赤泥和粉煤灰烘干后，分别进行粉磨，得到15000目的超细赤泥粉和超细粉煤灰粉；
(2)将超细赤泥粉、超细粉煤灰粉和十七氟癸基三乙氧基硅烷以4.5:4.5:1的质量比混合后，加入到20倍体积的75v％的乙醇溶液中，得到混合浆体；
(3)将混合浆体转移至三口烧瓶中，再将三口烧瓶置于水浴温度为60℃的恒温水浴磁力搅拌锅中，开启磁力搅拌，测试混合浆体的pH值，待pH值稳定后，再往混合浆体中通入二氧化碳(通气流量为1.2L/min)，继续测试pH值，待混合浆体的pH值稳定后，停止通入二氧化碳，得到处理后的混合浆体；
(4)将处理后的混合浆体进行抽滤，然后用清水洗涤三次，再45℃烘干，得到碳化改性赤泥基疏水混凝土涂料。
实施例3
一种碳化改性赤泥基疏水混凝土涂料的制备方法，包括如下步骤：
(1)将赤泥和粉煤灰烘干后，分别进行粉磨，得到15000目的超细赤泥粉和超细粉煤灰粉；
(2)将超细赤泥粉、超细粉煤灰粉和硅烷偶联剂以4:4:2的质量比混合后，加入到20倍体积的75v％的乙醇溶液中，得到混合浆体；
所述硅烷偶联剂由质量比为1:1的十七氟癸基三乙氧基硅烷和三甲基氯硅烷组成；
(3)将混合浆体转移至三口烧瓶中，再将三口烧瓶置于水浴温度为60℃的恒温水浴磁力搅拌锅中，开启磁力搅拌，测试混合浆体的pH值，待pH值稳定后，再往混合浆体中通入二氧化碳(通气流量为1.2L/min)，继续测试pH值，待混合浆体的pH值稳定后，停止通入二氧化碳，得到处理后的混合浆体；
(4)将处理后的混合浆体进行抽滤，然后用清水洗涤三次，再45℃烘干，得到碳化改性赤泥基疏水混凝土涂料。
接触角测试：
用喷涂机在载玻片表面喷涂一层3M超级不干胶粘合剂，再将实施例1-3制备的混凝土涂料粉末均匀的喷涂到载玻片上，然后基于座滴法测试技术，用表面接触角测量仪测定液滴的接触角；最后，紫外线辐照(温度：60℃；辐照强度：0.5W/m2)100h后，再次测定其接触角。实验同时设置对照例1和对照例2：
对照例1：在空白载玻片上，基于座滴法测试技术，用表面接触角测量仪测定液滴的接触角。
对照例2：用喷涂机在载玻片表面喷涂一层3M超级不干胶粘合剂，再将十七氟癸基三乙氧基硅烷均匀的喷涂到载玻片上，然后基于座滴法测试技术，用表面接触角测量仪测定液滴的接触角；最后，紫外线辐照(温度：60℃；辐照强度：0.5W/m2)100h后，再次测定其接触角。
测试结果如表1所示：
表1不同混凝土超疏水涂料的接触角
| 编号 | 初始接触角(°) | 紫外辐射100h后接触角(°) |
| 实施例1 | 150.25 | 141.69 |
| 实施例2 | 155.72 | 147.66 |
| 实施例3 | 135.37 | 110.27 |
| 对照例1 | 70.27 | / |
| 对照例2 | 119.52 | 78.25 |
由表1的实验数据可以看出，与普通有机硅烷类涂料相比，本发明实施例1-3制备的碳化改性赤泥基混凝土超疏水涂料，有更好的疏水效果以及抗紫外线老化性能，是一种高效、绿色环保的混凝土超疏水涂料。
Claims (7)
1.一种碳化改性赤泥基疏水混凝土涂料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将赤泥和粉煤灰烘干后，分别进行粉磨，得到超细赤泥粉和超细粉煤灰粉；
(2)将超细赤泥粉、超细粉煤灰粉和硅烷偶联剂混合后，加入到20倍体积的乙醇溶液中，得到混合浆体；
(3)将混合浆体转移至反应容器中，加热至55-65℃，保温并搅拌，测试混合浆体的pH值，待pH值稳定后，再往混合浆体中通入二氧化碳，继续测试pH值，待混合浆体的pH值稳定后，停止通入二氧化碳，得到处理后的混合浆体；
(4)将处理后的混合浆体进行抽滤，然后洗涤、烘干，得到碳化改性赤泥基疏水混凝土涂料。
2.如权利要求1所述碳化改性赤泥基疏水混凝土涂料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述赤泥为拜耳法赤泥、烧结法赤泥或联合法赤泥中的一种或两种以上任意比例的组合。
3.如权利要求1所述碳化改性赤泥基疏水混凝土涂料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述超细赤泥粉和超细粉煤灰粉的细度为15000目。
4.如权利要求1所述碳化改性赤泥基疏水混凝土涂料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述超细赤泥粉、超细粉煤灰粉和硅烷偶联剂的质量比为(4-5)：(4-5)：(1-2)。
5.如权利要求1所述碳化改性赤泥基疏水混凝土涂料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述硅烷偶联剂为十七氟癸基三乙氧基硅烷或三甲基氯硅烷中的一种或两种任意比例的组合。
6.如权利要求1所述碳化改性赤泥基疏水混凝土涂料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述乙醇溶液的体积浓度为75％。
7.如权利要求1至6任一项所述碳化改性赤泥基疏水混凝土涂料的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述烘干温度为40-50℃。
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