CN116622257A - 一种水泥基涂料及其制备方法和应用、混凝土结构修复方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种水泥基涂料及其制备方法和应用、混凝土结构修复方法，涉及建筑材料技术领域。本发明中水泥基涂料包括水泥、改性纤维素醚、丙烯酸聚合物乳液和硅烷粉末；所述水泥、改性纤维素醚和丙烯酸聚合物乳液的质量比为90～100:0.2～0.25:40～100；所述硅烷粉末的质量为丙烯酸聚合物乳液的0.3～0.4％。本发明通过在水泥中加入改性纤维素醚、丙烯酸聚合物乳液和硅烷粉末作为外加剂，对水泥性能进行改良，并且通过调整外加剂与水泥的配比，能够有效改善水泥基涂料与混凝土结构表面的粘结强度，进而能够增强混凝土结构表面抗渗性能，此外还具有良好的修复混凝土结构表面缺陷的效果。
Description
技术领域
本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种水泥基涂料及其制备方法和应用、混凝土结构修复方法。
背景技术
在潮湿环境下，当混凝土结构出现破损、开裂等病害，致使其抗渗性能降低时，周围环境中的水溶液会携带有害介质，如氯离子、氢离子等渗入混凝土结构内部，与混凝土结构中的金属离子发生碳化反应，加速混凝土分解破坏。此外，这些有害介质还会与混凝土结构中的钢筋直接发生化学反应，造成钢筋锈胀，反向挤压握裹混凝土导致结构裂缝不断发展。当裂缝病害持续扩展到一定程度后，混凝土结构的可靠性会进一步降低甚至带来严重的安全隐患。因此，提高混凝土结构的表面抗渗性能，对保证其耐久性、结构可靠性和使用安全性具有重要意义。
现有技术通常是在混凝土结构背水潮湿基面涂抹传统水泥基材料，如水泥砂浆、水泥基渗透结晶型防水涂料(主要成分为硅酸盐水泥和石英砂)等，来提升其抗渗性能，但是传统水泥基材料与混凝土结构背水潮湿基面粘接强度不足，无法有效提高混凝土结构的表面抗渗性能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种水泥基涂料及其制备方法和应用、混凝土结构修复方法，本发明提供的水泥基涂料与混凝土结构背水潮湿基面粘接强度高，能够有效增强混凝土结构表面抗渗性能。
为了实现本发明的目的，本发明提供了以下技术方案：
一种水泥基涂料，包括以下组分：水泥、改性纤维素醚、丙烯酸聚合物乳液和硅烷粉末；所述水泥、改性纤维素醚和丙烯酸聚合物乳液的质量比为90～100:0.2～0.25:40～100；所述硅烷粉末的质量为丙烯酸聚合物乳液质量的0.3～0.4％。
优选地，所述水泥包括高强硫铝酸盐水泥和普通硅酸盐水泥。
优选地，所述高强硫铝酸盐水泥和普通硅酸盐水泥的质量比为2～3:7～8。
优选地，所述硅烷粉末的粒径D100≤500μm。
优选地，所述改性纤维素醚的组分包括羟丙基甲基醚纤维素。
本发明还提供了上述技术方案所述水泥基涂料的制备方法，包括以下步骤：
将水泥、改性纤维素醚、丙烯酸聚合物乳液和硅烷粉末混合，得到水泥基涂料。
本发明还提供了上述技术方案所述水泥基涂料或上述技术方案所述制备方法制备的水泥基涂料在修复混凝土结构中的应用。
本发明还提供一种混凝土结构修复方法，包括以下步骤：
在待修复混凝土结构背水潮湿基面涂覆水泥基涂料；所述水泥基涂料为上述技术方案所述水泥基涂料或上述技术方案所述制备方法制备的水泥基涂料；
将涂覆有所述水泥基涂料的混凝土结构进行养护。
优选地，所述水泥基涂料涂覆的厚度为1～2mm。
本发明提供了一种水泥基涂料，包括以下组分：水泥、改性纤维素醚、丙烯酸聚合物乳液和硅烷粉末；所述水泥、改性纤维素醚和丙烯酸聚合物乳液的质量比为90～100:0.2～0.25:40～100；所述硅烷粉末的质量为丙烯酸聚合物乳液质量的0.3～0.4％。本发明采用改性纤维素醚、丙烯酸聚合物乳液和硅烷粉末作为外加剂，对水泥性能进行改良，并且通过调整外加剂与水泥的配比，能够有效改善水泥基涂料与混凝土结构背水潮湿基面的粘结强度，进而能够增强混凝土结构表面抗渗性能。此外本发明提供的水泥基涂料还具有良好的修复混凝土结构表面缺陷的效果。实施例结果表明，涂覆本发明提供的水泥基涂料的混凝土结构具有较高的早期粘结性能，3d、7d粘结性能相比于现有技术提供的水泥基涂料提高了3～19％，28d粘结性能提高了17～24％；同时涂覆本发明提供的水泥基涂料的混凝土结构试件的抗渗压力相比于现有技术中预制低抗渗混凝土结构试件提升了0.35MPa以上，抗渗性能优异。并且，涂覆本发明提供的水泥基涂料能使混凝土结构的劈裂强度在不同龄期都有一定提升，总体效果明显，具有良好的修复混凝土结构表面缺陷的效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为涂覆实施例1～3和对比例1～2制备的水泥基涂料的混凝土结构试件的劈裂强度结果折线图。
具体实施方式
本发明提供了一种水泥基涂料，包括水泥、改性纤维素醚、丙烯酸聚合物乳液和硅烷粉末；所述水泥、改性纤维素醚和丙烯酸聚合物乳液的质量比为90～100:0.2～0.25:40～100；所述硅烷粉末的质量为丙烯酸聚合物乳液质量的0.3～0.4％。
本发明提供的水泥基涂料包括水泥，所述水泥优选包括高强硫铝酸盐水泥和普通硅酸盐水泥。在本发明中，所述高强硫铝酸盐水泥的标号优选为72.5、62.5和82.5中的一种；在本发明的实施例中，具体采用北极熊CSA超高强水泥72.5，来源于唐山北极熊建材有限公司，所述北极熊CSA超高强水泥72.5中主要矿物组分为硫铝酸钙(C4A3S)，次要矿物组分为C2S和C4AF。在本发明中，所述普通硅酸盐水泥的标号优选为42.5、32.5和52.5中的一种；在本发明的实施例中，具体采用普通硅酸盐水泥42.5，来源于金隅冀东水泥官方商城，所述普通硅酸盐水泥42.5的主要矿物组分包括C3S、C2S和C3A。
在本发明中，所述高强硫铝酸盐水泥和普通硅酸盐水泥的质量比优选为2～3:7～8。本发明优选通过控制高强硫铝酸盐水泥和普通硅酸盐水泥的质量比在上述范围内，能够使水泥的凝结时间在1～2h内调整。
本发明提供的水泥基涂料包括丙烯酸聚合物乳液，所述丙烯酸聚合物乳液的型号优选为MC76LO，来源于罗门哈斯国际贸易(上海)有限公司，所述丙烯酸聚合物乳液的主要成分为聚氧乙烯辛烷基苯酚醚。在本发明中，所述丙烯酸聚合物乳液具有改善水泥基涂料抗裂性能和抗渗性能的作用。
本发明提供的水泥基涂料包括硅烷粉末，所述硅烷粉末的粒径D100优选≤500μm，平均粒径优选为300μm。在本发明中，所述硅烷粉末的型号优选为道康宁SHP60，来源于陶氏化学(中国)公司。
本发明提供的水泥基涂料包括改性纤维素醚，所述改性纤维素醚的组分优选包括羟丙基甲基醚纤维素；所述改性纤维素醚的型号优选为MKX25000PF20L、MH-4005和MH60001P6中的一种，在本发明的实施例中，具体采用型号为MKX25000PF20L的改性纤维素醚，来源于陶氏化学(中国)公司。在本发明中，所述改性纤维素醚具有提高水泥基涂料稠度的作用。
在本发明中，所述水泥、改性纤维素醚和丙烯酸聚合物乳液的质量比为90～100:0.2～0.25:40～100，优选为100:0.2:40、100:0.2:70或100:0.2:100。在本发明中，所述硅烷粉末的质量为丙烯酸聚合物乳液质量的0.3～0.4％。本发明通过控制水泥、改性纤维素醚、丙烯酸聚合物乳液和硅烷粉末的质量比在上述范围内，能够对水泥基涂料的性能进行改良，改善水泥基涂料的黏度和粘结强度，使其具有增强混凝土结构表面抗渗性能的效果。
本发明还提供了上述技术方案所述水泥基涂料的制备方法，包括以下步骤：
将水泥、改性纤维素醚、丙烯酸聚合物乳液和硅烷粉末混合，得到水泥基涂料。
在本发明中，所述水泥、改性纤维素醚、丙烯酸聚合物乳液和硅烷粉末混合优选在搅拌条件下进行；所述搅拌的速度优选为200～450rpm，更优选为300rpm；所述混合的时间优选为3～5min，更优选为5min；所述混合的温度优选为室温。
本发明还提供了上述技术方案所述水泥基涂料或上述技术方案所述制备方法制备的水泥基涂料在修复混凝土结构中的应用。
本发明还提供了一种混凝土结构修复方法，包括以下步骤：
在待修复混凝土结构背水潮湿基面涂覆水泥基涂料；所述水泥基涂料为上述技术方案所述水泥基涂料或上述技术方案所述制备方法制备的水泥基涂料；
将涂覆有所述水泥基涂料的混凝土结构进行养护。
在本发明中，所述水泥基涂料涂覆的厚度优选为1～2mm，更优选为2mm。在本发明中，涂覆所述水泥基涂料的方式优选为刷涂。在本发明中，所述涂覆的温度优选为不低于5℃且不高于37℃。在本发明中，所述涂覆完成后优选在水泥基涂料表面覆盖塑料薄膜以进行保湿养护，或定期洒水以进行保湿养护。
为了进一步说明本发明，下面结合附图和实施例对本发明提供的水泥基涂料进行详细地描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。
本发明以下实施例以及对比例中所用原料部分来源如下：
高强硫铝酸盐水泥：北极熊CSA超高强水泥72.5，来源于唐山北极熊建材有限公司。
普通硅酸盐水泥：金隅冀东普通硅酸盐水泥42.5，来源于金隅冀东水泥官方商城。
改性纤维素醚：来源于陶氏化学(中国)公司，型号为MKX25000PF20L，主要成分为羟丙基甲基醚纤维素。
丙烯酸聚合物乳液：来源于罗门哈斯国际贸易(上海)有限公司，型号为MC76LO，主要成分为聚氧乙烯辛烷基苯酚醚。
硅烷粉末：来源于陶氏化学(中国)公司，型号为道康宁SHP60，粒径D100≤500μm颗粒分布(％)，平均粒径为300μm。
实施例1
称取20g高强硫铝酸盐水泥、80g普通硅酸盐水泥、0.2g改性纤维素醚、40g丙烯酸聚合物乳液和0.12g硅烷粉末，在25℃下搅拌混合5min，得到水泥基涂料。
实施例2
称取20g高强硫铝酸盐水泥、80g普通硅酸盐水泥、0.2g改性纤维素醚、70g丙烯酸聚合物乳液和0.21g硅烷粉末，在25℃下搅拌混合5min，得到水泥基涂料。
实施例3
称取20g高强硫铝酸盐水泥、80g普通硅酸盐水泥、0.2g改性纤维素醚、100g丙烯酸聚合物乳液和0.3g硅烷粉末，在25℃下搅拌混合5min，得到水泥基涂料。
对比例1
称取100g普通硅酸盐水泥、0.2g改性纤维素醚和40g水，在25℃下搅拌混合5min，得到水泥基涂料。
对比例2
称取20g高强硫铝酸盐水泥、80g普通硅酸盐水泥、0.2g改性纤维素醚和40g水，在25℃下搅拌混合5min，得到水泥基涂料。
测试例1
通过在预处理低抗渗混凝土结构试件(混凝土标号C40，水灰比0.6)背水潮湿基面涂覆2mm实施例1～3和对比例1～2制备的水泥基涂料，并以不在预处理低抗渗混凝土试件背水潮湿基面涂覆任何水泥基涂料作为空白对照；对上述处理后混凝土结构试件分别进行标准养护7天和28天，得到修复后的混凝土结构。对所述修复后的混凝土结构进行抗渗试验测量结果如表1所述。
表1实施例1～3和对比例1～2制备的水泥基涂料抗渗试验测量结果
注：表1中“/”表示不在预处理低抗渗混凝土试件背水潮湿基面涂覆任何水泥基涂料。
由表1可知，相比于不涂覆任何水泥基涂料的预处理低抗渗混凝土结构试件，涂覆本发明提供的水泥基涂料，其抗渗压力提升0.3MPa以上，证明本发明制备的水泥基涂料具有提高混凝土结构的抗渗性能的效果。
比较对比例1可知，涂覆本发明提供的水泥基涂料，其抗渗压力为0.62～0.68MPa，涂覆现有技术提供的水泥基涂料抗渗压力仅为0.55MPa，证明本发明制备的水泥基涂料具有更为优异的提高混凝土结构抗渗性能效果。
比较对比例2可知，涂覆本发明提供的水泥基涂料，其抗渗压力为0.62～0.68MPa，涂覆现有技术提供的水泥基涂料抗渗压力仅为0.52MPa，证明本发明制备的水泥基涂料具有更为优异的提高混凝土结构抗渗性能效果。
测试例2
取边长100mm的立方体老混凝土试件(混凝土标号C40)，将试件进行标准养护3天后切开，在切面处涂覆2mm的实施例1～3和对比例1～2制备的水泥基涂料，涂覆完成后立刻重新浇筑标号为C40的新混凝土，得到新浇混凝土试件。测定新浇混凝土试件1d、3d、7d、28d劈裂强度。实验结果如表2及图1所示：
表2涂覆实施例1～3和对比例1～2制备的水泥基涂料的混凝土结构试件劈裂强度结果
注：表2中“/”表示没有进行任何处理的老混凝土试件。
注：图1中系列6表示没有进行任何处理的老混凝土试件；系列4表示涂覆实施例3所述的水泥基涂料的混凝土结构试件；系列3表示涂覆实施例2所述的水泥基涂料的混凝土结构试件；系列2表示涂覆实施例1所述的水泥基涂料的混凝土结构试件；系列5表示涂覆对比例1所述的水泥基涂料的混凝土结构试件；系列1表示涂覆对比例2所述的水泥基涂料的混凝土结构试件。
由表2及图1结果可知，涂覆本发明提供的水泥基涂料能使混凝土结构的劈裂强度在不同龄期都有一定提升，同时涂覆本发明提供的水泥基涂料的混凝土结构具有较高的早期粘结性能，3d、7d粘结性能提高3％～19％，28d粘结性能提高17～24％，总体效果明显，证明本发明提供的水泥基涂料具有良好的修复混凝土结构表面缺陷的效果。
尽管上述实施例对本发明做出了详尽的描述，但它仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例，人们还可以根据本实施例在不经创造性前提下获得其他实施例，这些实施例都属于本发明保护范围。
Claims (9)
1.一种水泥基涂料，包括水泥、改性纤维素醚、丙烯酸聚合物乳液和硅烷粉末；所述水泥、改性纤维素醚和丙烯酸聚合物乳液的质量比为90～100:0.2～0.25:40～100；所述硅烷粉末的质量为丙烯酸聚合物乳液质量的0.3～0.4％。
2.根据权利要求1所述的水泥基涂料，其特征在于，所述水泥包括高强硫铝酸盐水泥和普通硅酸盐水泥。
3.根据权利要求2所述的水泥基涂料，其特征在于，所述高强硫铝酸盐水泥和普通硅酸盐水泥的质量比为2～3:7～8。
4.根据权利要求1所述的水泥基涂料，其特征在于，所述硅烷粉末的粒径D100≤500μm。
5.根据权利要求1所述的水泥基涂料，其特征在于，所述改性纤维素醚的组分包括羟丙基甲基醚纤维素。
6.权利要求1～5任一项所述水泥基涂料的制备方法，包括以下步骤：
将水泥、改性纤维素醚、丙烯酸聚合物乳液和硅烷粉末混合，得到水泥基涂料。
7.权利要求1～5任一项所述水泥基涂料或权利要求6所述制备方法制备的水泥基涂料在修复混凝土结构中的应用。
8.一种混凝土结构的修复方法，包括以下步骤：
在待修复混凝土结构背水潮湿基面涂覆水泥基涂料；所述水泥基涂料为权利要求1～5任一项所述水泥基涂料或权利要求6所述制备方法制备的水泥基涂料；
将涂覆有所述水泥基涂料的混凝土结构进行养护。
9.根据权利要求8所述的修复方法，其特征在于，所述水泥基涂料涂覆的厚度为1～2mm。
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