一种碱激发地聚物涂料及其制备方法和应用

本发明属于地聚物材料，具体涉及一种碱激发地聚物涂料及其制备方法和应用。

背景技术：

1、钢筋混凝土，是目前世界范围内使用最广泛的建筑材料，被普遍应用于基础设施建设领域，而钢筋锈蚀引发的材料劣化则是影响钢筋混凝土结构耐久性的重要因素之一。除添加阻锈剂、特种钢筋替换普通钢筋、采取电化学防护措施等方法外，防护涂层也可用于提高建筑物在恶劣服役环境中的使用寿命，且实际操作相对简单，能有效降低建筑物全生命周期的维护成本。

2、热镀锌涂层作为防护性能良好的无机涂层在钢铁锈蚀防护领域被广泛使用，然而，锌的金属活性较高，在混凝土内部碱性环境下易发生反应，影响涂层完整性，限制了其作为钢筋涂层的进一步推广使用。防护性能良好的无机瓷釉涂层因其制备过程中需要高温煅烧，在实际使用推广中也存在一定限制。传统的有机涂层(以聚氨酯涂层、环氧树脂涂层以及丙烯酸酯涂层为代表)得益于其致密性，初期防护效果较好，然而其作为主体的有机物材料本身的特性使得涂层在使用过程中存在易老化、耐候性不佳等缺点，影响涂层的使用寿命。此外，有机涂层还存在生产使用过程中挥发性有机化合物及二氧化碳排放较多、运输过程中易受损等问题。体系中的界面是由钢筋-涂层-混凝土组成的三相界面，有机涂层与混凝土由于材料本身性质的差异导致涂层钢筋与混凝土之间的粘结力，相对于裸钢筋与混凝土之间的粘结力下降可达20％以上，钢筋涂覆有机涂层后易产生滑移，影响钢筋与混凝土的协同工作性能。无机碱激发涂层因其本身的材料特性与混凝土的相容性更高，作为涂层施加于钢筋之后相比有机涂层与混凝土之间的粘结力会更好，但存在着无机碱激发涂层与钢筋的粘结性能差的问题。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的在于提供一种碱激发地聚物涂料及其制备方法和应用。本发明的碱激发地聚物涂料以粉煤灰、矿渣和偏高岭土为基体，以胶粉、钛白粉、有机硅消泡剂和减水剂为改性助剂，制得的防锈涂层，与钢筋粘结性好。

2、为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

3、本发明提供了一种碱激发地聚物涂料，由包括以下组分的原料制得：硅铝酸盐矿物、碱激发剂和改性助剂；

4、所述硅铝酸盐矿物包括粉煤灰、矿渣和偏高岭土；

5、所述改性助剂包括胶粉、钛白粉、有机硅消泡剂和减水剂；

6、所述硅铝酸盐矿物、碱激发剂和改性助剂的质量比为100:60～80:4～15。

7、优选的，所述硅铝酸盐矿物中粉煤灰、矿渣和偏高岭土的质量比为40～60:20～40:10～30。

8、优选的，所述胶粉与硅铝酸盐矿物的质量比为1～5:100。

9、优选的，所述钛白粉与硅铝酸盐矿物的质量比为3～8:100。

10、优选的，所述有机硅消泡剂的用量为硅铝酸盐矿物和碱激发剂质量之和的0.1～0.3％。

11、优选的，所述减水剂与硅铝酸盐矿物的质量比为0.5～1:100。

12、优选的，所述碱激发剂由钠水玻璃、氢氧化钠和水制得。

13、优选的，所述碱激发剂的模数为1.0～2.0。

14、本发明还提供了上述技术方案所述的碱激发地聚物涂料的制备方法，包括以下步骤：

15、将粉煤灰、矿渣、偏高岭土、胶粉和钛白粉混合，得到混合粉体；

16、将所述混合粉体、碱激发剂和有机硅消泡剂混合后，再与减水剂混合，得到所述碱激发地聚物涂料。

17、本发明还提供了上述技术方案所述的碱激发地聚物涂料或上述的制备方法得到的碱激发地聚物涂料在钢筋防锈中的应用，包括以下步骤：将所述碱激发地聚物涂料涂覆于钢筋表面形成防锈涂层。

18、本发明提供了一种碱激发地聚物涂料，由包括以下组分的原料制得：硅铝酸盐矿物、碱激发剂和改性助剂；所述硅铝酸盐矿物包括粉煤灰、矿渣和偏高岭土；所述改性助剂包括胶粉、钛白粉、有机硅消泡剂和减水剂；所述硅铝酸盐矿物、碱激发剂和改性助剂的质量比为100:60～80:4～15。

19、与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

20、本发明的碱激发地聚物涂料以粉煤灰、矿渣和偏高岭土为基体，加入胶粉来减少涂层材料的开裂，钛白粉来增强涂层的机械强度、基底粘着性及耐腐蚀性能，制得的防锈涂层硬度高，不易损坏，与钢筋粘结性好，且在通电加速锈蚀试验中具有良好的锈蚀防护效果。

21、进一步地，本发明利用工业固废粉煤灰、矿渣为原料制备碱激发地聚物涂料，有较低的碳排放，对环境更加友好，因此，本发明的碱激发地聚物涂料具有作为无机绿色钢筋涂层的发展潜力。

22、本发明还提供了碱激发地聚物涂料在钢筋防锈中的应用，将碱激发地聚物涂料涂覆于钢筋表面形成防锈涂层，本发明的碱激发地聚物涂料中包含碱激发剂，呈碱性，有助于保持钢筋表面钝化膜的稳定，对涂层内部的钢筋具有防护效果。本发明的碱激发地聚物涂料中包含矿渣，主要水化产物为c-(a)-s-h，将含有涂层的钢筋应用在混凝土中，与混凝土中的硅酸盐水泥相容性好，涂层与混凝土界面的粘结性好。实施例数据表明，在涂层钢筋发生少量点蚀的情况下，其余未发生锈蚀部分不受影响，表明本发明的涂层与钢筋具有良好的粘结效果，在涂层破损情况下也能有效延缓锈蚀进程。因此，本发明的钢筋涂层是一种既具防护功能，又能减少涂层钢筋与混凝土之间粘结力下降的无机防护涂层。

技术特征：

1.一种碱激发地聚物涂料，其特征在于，由包括以下组分的原料制得：硅铝酸盐矿物、碱激发剂和改性助剂；

2.根据权利要求1所述的碱激发地聚物涂料，其特征在于，所述硅铝酸盐矿物中粉煤灰、矿渣和偏高岭土的质量比为40～60:20～40:10～30。

3.根据权利要求1或2所述的碱激发地聚物涂料，其特征在于，所述胶粉与硅铝酸盐矿物的质量比为1～5:100。

4.根据权利要求1或2所述的碱激发地聚物涂料，其特征在于，所述钛白粉与硅铝酸盐矿物的质量比为3～8:100。

5.根据权利要求1或2所述的碱激发地聚物涂料，其特征在于，所述有机硅消泡剂的用量为硅铝酸盐矿物和碱激发剂质量之和的0.1～0.3％。

6.根据权利要求1或2所述的碱激发地聚物涂料，其特征在于，所述减水剂与硅铝酸盐矿物的质量比为0.5～1:100。

7.根据权利要求1所述的碱激发地聚物涂料，其特征在于，所述碱激发剂由钠水玻璃、氢氧化钠和水制得。

8.根据权利要求1或7所述的碱激发地聚物涂料，其特征在于，所述碱激发剂的模数为1.0～2.0。

9.权利要求1～8任一项所述的碱激发地聚物涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

10.权利要求1～8任一项所述的碱激发地聚物涂料或权利要求9所述的制备方法得到的碱激发地聚物涂料在钢筋防锈中的应用，其特征在于，包括以下步骤：将所述碱激发地聚物涂料涂覆于钢筋表面形成防锈涂层。

技术总结
本发明属于地聚物材料技术领域，具体涉及一种碱激发地聚物涂料及其制备方法和应用。本发明提供了一种碱激发地聚物涂料，以粉煤灰、矿渣和偏高岭土为基体，以胶粉、钛白粉、有机硅消泡剂和减水剂为改性助剂，制得的防锈涂层硬度高，不易开裂，与钢筋粘结性好，在通电加速锈蚀试验中具有良好的锈蚀防护效果。同时，本发明的碱激发地聚物涂料以工业固废粉煤灰、矿渣为原料，有较低的碳排放，对环境更加友好，具有作为无机绿色钢筋涂层的发展潜力。

技术研发人员：周英武,郭文辉,胡彪,郭孟环,黄晓旭,朱忠锋
受保护的技术使用者：深圳大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13