专利名称：一种混凝土用养护保护一体化涂料及其制备使用方法
技术领域：
本发明属于建筑材料技术领域，涉及混凝土涂料。
背景技术：
现在，人们已经形成比较广泛的共识，即混凝土本身的耐化学腐蚀性是有限的，因此，对于处于腐蚀环境中的混凝土结构，附加表面保护层是有必要的。尤其是处于硫酸盐腐蚀环境中的混凝土，除了钙矾石型和石膏型的腐蚀以外，还存在碳硫硅钙石(Taumasite)类型的腐蚀，后者在低温(＜10℃)并且有硅酸钙、碳酸钙、硫酸钙、水存在的条件下，就会发生腐蚀。现在使用的普通水泥混凝土，都含有硅酸钙和碳酸钙，因此，在硫酸盐环境中的低温条件下，碳硫硅钙石型的腐蚀是不可避免的。就目前的技术水平而言，防止硫酸盐侵入混凝土是防止混凝土产生硫酸盐腐蚀的主要措施，而且是防止碳硫硅钙石型硫酸盐腐蚀的唯一措施。
用于阻止水分和腐蚀性介质侵入混凝土的涂料已经获得很多应用，市场上已经有了各种各样的产品，可以用于地下和地面上的混凝土结构。现有防护涂料有两种类型，即溶剂型涂料和水性涂料，水性涂料还可以分为水硬性(含水泥等)涂料和气硬性涂料。溶剂型涂料和气硬性水性涂料只能在干燥的混凝土结构上施工。
对于新建混凝土结构，由于经常发生设计和施工控制不够好的事情，在水泥硬化以后就尽早施加保护涂层，对于维持保护钢筋的碱性环境从而防止钢筋锈蚀是非常重要的。此外，早期混凝土结构还需要采取养护措施，常用措施包括覆盖湿草垫并不断浇水以及养护后期使用塑料薄膜覆盖。
现有的混凝土防护涂料均只具有一定的保护功能，不能用于混凝土结构的早期养护。现有的聚合物改性水泥防水涂料只考虑了防水功能，一般用普通水泥和碳酸钙填料以及聚合物乳液配制，没有考虑硫酸盐对涂层本身的侵蚀性。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种同时具有优良养护作用和优良防护性能的高效养护保护一体化功能的混凝土涂料，以满足硫酸盐环境条件下混凝土结构保护的要求。
本发明还要解决这种涂料的制备及使用方法。
为解决上述技术问题，本发明是这样进行的本发明的涂料为双组分，A组分为液体，由聚合物乳液、分散剂和消泡剂组成；B组分为粉体，由水泥/水硬性材料、填料、细砂子组成。其中聚合物乳液为苯丙乳液或丙烯酸酯乳液，例如可以选择巴斯夫中国有限公司生产的苯丙乳液S-400，上海石化联碳生产的苯丙乳液R-161和丙烯酸酯乳液U-413；消泡剂为有机硅类或矿物油类消泡剂或复合消泡剂；水硬性材料为氟铝酸盐水泥、或硫铝酸盐水泥、或铁铝酸盐水泥、或抗硫酸盐水泥；填料为滑石粉、氧化锌、粉煤灰、石英粉。
本发明的涂料组成配比如表1。
表1涂料组成配比
本发明的涂料的制备工艺包括下列两个步骤第一步为A、B组分的配制。
A组分的配制采用合适的搅拌设备，在聚合物乳液中边搅拌边加入液体的消泡剂和液体的分散剂，直到搅拌均匀，然后用密闭的容器如带盖塑料桶包装；B组分配制采用合适的带搅拌器的干粉搅拌设备，例如，在设备中先加入填料以及干燥的细砂，在搅拌状态下加入水硬性胶凝材料，加完以后继续搅拌直到均匀，材料过筛(1mm孔径)后用防潮纸袋或塑料袋或塑料桶密闭包装。防潮包装的B组分可以保存6个月。
第二步为防护涂料的配制和施工防护涂料应该在使用现场配制。一次配制的涂料总量应该在2小时内用完。A、B组分质量比例为A∶B＝1∶(0.8～2.0)，较好为1∶(1.0～1.6)。用机械式搅拌装置配制涂料，例如将搅拌器安装在手枪式电钻上作为搅拌装置，在搅拌下将B组分加入A组分中，加完以后继续搅拌约3～5分钟。施工时，先在基体表面涂刷底涂，底涂由A组分加水(A组分与水的体积比为2∶1)搅拌均匀而成。然后将均匀拌合料以毛刷、滚筒或刮刀涂布在干净的基体表面，重复2～4次，每次间隔时间4小时以上，使其涂层厚度维持在1.5mm～2mm左右。每平米用料约为3kg。
本发明具有如下的优点1.由于本发明的涂料所使用的组分及其反应产物本身不与硫酸盐发生化学反应，因而本身具有耐硫酸盐的能力；2.由于本发明的涂料采用水性的聚合物乳液，没有挥发性有机物，对环境友好；3.由于本发明采用了水硬性的无机胶凝材料配制，因此本涂料可以直接在潮湿(表面无自由水)的混凝土基面上施工；4.由于本发明的涂料采用了成膜性能优异的聚合物乳液，涂料在干燥过程中表面形成一层封闭的聚合物薄膜，从而能够减少或杜绝混凝土基材的水分损失，对新建混凝土起到养护作用；5.本发明的制备工艺简单、成本低廉。
具体实施例方式
以下结合实施例对本发明的技术方案作进一步描述。为简明起见，在以下实施例中，A组分固定不变，(实际上其配比当然是可变的)；而B组分采用不同的无机胶凝材料和填料，A、B组分的配比可以发生变化，如A∶B＝1∶(0.8～2.0)，较好为1∶(1.0～1.6)。各种实施例的B组分配方见表2。
实施例1本例使用氟铝酸盐水泥为水硬性胶凝材料。氟铝酸盐水泥的主要水化产物是三硫型水化硫铝酸钙、水化氧化铝凝胶和水化硅酸钙，本身的抗硫酸盐能力突出。填料为滑石粉，也可以使用石英粉。由于氟铝酸盐水泥为块凝快硬水泥，虽然聚合物乳液有一定的缓凝作用，必要时仍然可以添加水泥质量的(0.2～0.3)％硼酸作为缓凝剂。
A、B组分的质量配比为A∶B＝1∶1。
表2各种实施例中B组分的配方
实施例2本例使用硫铝酸盐水泥作为水硬性胶凝材料。硫铝酸盐水泥的主要水化产物是三硫型水化硫铝酸钙和单硫型水化硫铝酸盐，水化氧化铝凝胶和水化硅酸钙凝胶。它具有较好的耐硫酸盐侵蚀性能。
A、B组分的质量配比为A∶B＝1∶0.8。
实施例3本例使用铁铝酸盐水泥作为水硬性胶凝材料。铁铝酸盐水泥具有很好的抗硫酸性能。使用石英粉和细砂作为填料，可以使涂料的透气性更好。
A、B组分的质量配比为A∶B＝1∶1.6实施例4本例使用抗硫酸盐水泥作为水硬性胶凝材料。同时使用粉煤灰作为活性填料，消耗水化产物中生成的氢氧化钙，消除石膏型腐蚀的潜在因素。
A、B组分的质量配比为A∶B＝1∶1.2。
实施例5本例使用普通硅酸盐水泥作为水硬性胶凝材料，但用量较少。同时使用粉煤灰作为活性填料，消耗水化产物中生成的氢氧化钙，消除石膏型腐蚀的潜在因素。
A、B组分的质量配比为A∶B＝1∶2.0。
本发明所配制防护涂料的主要性能与现有涂料性能的比较见表3。
表3本发明涂料的主要性能与现有涂料性能的比较
选择配制涂料的聚合物乳液时，应该选择适用于水硬性胶凝材料的乳液。乳液是否适用，可以通过以下方法检验将乳液与所用的水硬性胶凝材料按照实际使用的机械搅拌方式进行混合，所得混合物应该为具有良好流动性的粘稠体，10min以后将混合物过20目筛子，残留物不应超过1％。对于与水硬性胶凝材料混合以后出现破乳现象——混合物搅拌后逐渐成为没有流动性的“干性”料——的乳液，可以通过添加少量非离子型乳化剂(例如OP-10)的方法来改善，并重新用上述方法检验其适用性。
涂料作为混凝土养护使用时，必须注意施工的时机。应该在混凝土表面明确没有自由水(表面收干)的状态进行施工，过早施工容易导致涂料开裂。此外，可以结合混凝土的凝结时间来确定涂料施工时机，最好在混凝土终凝以后开始施工。
涂料的第二道以及以后各道的施工应该在前一道施工的涂料干燥以后进行，干燥情况可以通过现场的试验样板来确定，如果在前一道涂料尚未干燥的情况下施工下一道，容易导致涂料的开裂。
对于后期混凝土结构的保护，在潮湿(表面无自由水)混凝土基面上不必使用底涂，可以直接施工第一道涂料；对于干燥的混凝土基面，应该先使用一道底涂，待底涂干燥以后再施工以后各道涂料，后一道涂料应该在前一道涂料干燥以后再施工。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，对于本发明做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种混凝土用抗硫酸盐养护保护一体化涂料，其特征在于包括液体组分A和粉体组分B，该液体组分A包括聚合物乳液、分散剂和消泡剂；该粉体组分B包括水硬性材料、填料、细砂。
2.根据权利要求1所述的混凝土用抗硫酸盐养护保护一体化涂料，其特征在于该聚合物乳液为适用于水硬性胶凝材料的类型。
3.根据权利要求1所述的混凝土用抗硫酸盐养护保护一体化涂料，其特征在于该聚合物乳液为苯丙乳液或丙烯酸酯乳液。
4.根据权利要求1所述的混凝土用抗硫酸盐养护保护一体化涂料，其特征在于该水硬性材料包括氟铝酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、铁铝酸盐水泥、抗硫酸盐水泥。
5.根据权利要求1所述的混凝土用抗硫酸盐养护保护一体化涂料，其特征在于该填料包括滑石粉、氧化锌、粉煤灰、石英粉。
6.根据权利要求1所述的混凝土用抗硫酸盐养护保护一体化涂料，其特征在于该液体组分A中聚合物乳液含量为100质量份，分散剂含量为0.5～2质量份，消泡剂含量为0.5～2质量份；该粉体组分B中水硬性材料含量为50～100质量份、填料及细砂含量为200～300质量份。
7.根据权利要求1所述的混凝土用抗硫酸盐养护保护一体化涂料，其特征在于该聚合物的玻璃化温度低于零下10℃，固体含量为50％。
8.权利要求1至6中任一所述的混凝土用抗硫酸盐养护保护一体化涂料的制备方法，其特征在于包括配制液体组分A采用搅拌设备，在聚合物乳液中边搅拌边加入液体的消泡剂和液体的分散剂，直到搅拌均匀，然后用密闭的容器包装配制粉体组分B在搅拌设备中先加入填料以及干燥的细砂，在搅拌状态下加入水硬性胶凝材料，加完以后继续搅拌直到均匀，材料过筛后防潮密闭包装；配制防护涂料在搅拌下将粉体组分B加入液体组分A中，该液体组分A和粉体组分B质量比例为A∶B＝1∶(0.8～2.0)，加完以后继续搅拌至均匀。
9.检验权利要求1所述的聚合物乳液是否适用的方法，其特征在于包括将乳液与所用的水硬性胶凝材料按照实际使用的机械搅拌方式进行混合，所得混合物应该为具有良好流动性的粘稠体，10min以后将混合物过20目筛子，残留物不应超过1％，则为适用。
10.根据权利要求9所述的检验聚合物乳液是否适用的方法，其特征在于包括对于与水硬性胶凝材料混合以后出现破乳现象的乳液，通过添加少量非离子型乳化剂的方法来改善，并重新用上述方法检验其适用性。
11.权利要求1至7中任一所述的混凝土用抗硫酸盐养护保护一体化涂料的使用方法，其特征在于包括施工时，先在基体表面涂刷底涂，底涂由液体组分A加水搅拌均匀而成；然后将均匀拌合料涂布在干净的基体表面；间隔时间重复涂布。
12.根据权利要求11所述的混凝土用抗硫酸盐养护保护一体化涂料的使用方法，其特征在于一次配制的涂料总量在2小时内用完；底涂中A组分与水体的体积比为2∶1；重复涂布2～4次，每次间隔时间4小时以上。
13.权利要求1至7中任一所述的混凝土用抗硫酸盐养护保护一体化涂料的使用方法，其特征在于包括涂料作为混凝土养护使用时，应该在混凝土表面明确没有自由水的状态进行施工；此外，可以结合混凝土的凝结时间来确定涂料施工时机；涂料的第二道以及以后各道的施工应该在前一道施工的涂料干燥以后进行；对于后期混凝土结构的保护，在潮湿混凝土基面上不必使用底涂，可以直接施工第一道涂料；对于干燥的混凝土基面，应该先使用一道底涂，待底涂干燥以后再施工以后各道涂料，后一道涂料应该在前一道涂料干燥以后再施工。
全文摘要
一种混凝土用抗硫酸盐养护保护一体化涂料，包括液体组分A和粉体组分B，该液体组分A包括聚合物乳液、分散剂和消泡剂；该粉体组分B包括水硬性材料、填料、细砂。该液体组分A中聚合物乳液含量为100质量份，分散剂含量为0.5～2质量份，消泡剂含量为0.5～2质量份；该粉体组分B中水硬性材料含量为50～100质量份、填料及细砂含量为200～300质量份；本发明是同时具有优良养护作用和优良防护性能的高效养护保护一体化功能的混凝土涂料，可满足硫酸盐环境条件下混凝土结构保护的要求。
文档编号C04B14/04GK1970490SQ20051011064
公开日2007年5月30日 申请日期2005年11月23日 优先权日2005年11月23日
发明者钟世云, 薛明 申请人:同济大学