冷却塔外壁多孔透气抗渗防护材料及使用方法与流程

本发明涉及混凝土建筑体维护，具体涉及一种冷却塔外壁多孔透气抗渗防护材料及使用方法。

背景技术：

1、电厂冷却塔是一种大型薄壳型构筑物。为了使电厂冷却器中排出的热水在其中冷却后可重复使用以提高水循环利用率，需要建造一个大型的循环冷却水系统即冷却塔。冷却塔壁采用钢筋混凝土预制形成。由于钢筋混凝土存在非连续微裂缝，且多孔的钢筋混凝土结构混凝土是由粗集料、砂和胶结材料组成的固、液、气三相并存的建筑材料，内部会存在大量的孔隙和气泡。这些孔隙为外界物质的侵入提供了通道，水、空气中的二氧化碳、硫酸盐、氯离子通过孔隙进入混凝土内部，与混凝土发生劣化反应，使混凝土耐久性能明显降低。

2、为了解决上述问题，需要在冷却塔表面辊涂防护材料。目前，传统冷却塔外壁多用有机类涂料(溶剂型环氧树脂涂料、溶剂型聚氨酯涂料、溶剂型丙烯酸等),这些有机类涂料均存在以下问题：①涂料涨缩系数与混凝土基面差异太大，极易因受热而产生涂料龟裂脱落。②膨胀系数与矿物基质不同，漆面极易龟裂，特别是在高温及紫外线影响下会加速龟裂和脱落。③因有机涂料成膜而不具有透气性，易受基面内水蒸气影响降低粘附力，导致起泡、脱落。④有机涂料耐腐蚀性差，易受到基底碱性侵蚀破坏，造成粉化及起泡现象。⑤骨料中的有机成分，提供碳源，有助于微生物菌类滋生，造成基面污化。⑥不能用高压水枪来清洗(水压冲击易导致涂料龟裂、脱落和剥落)，一旦表面脏污只能重新粉刷；不具有阻燃性，易产生有机挥发性物质污染水体，不环保。⑦涂刷之前必须先用腻子做找平等处理步骤，对基面平整度要求较高，基面不平整会导致成膜涂料形成若干破孔并很容易脱落。

3、综上所述，现有冷却塔外壁防护材料大多防护效果不理想、防护周期短、工艺复杂、有些甚至含有有机毒性材料，在长期与水接触过中渗至水中导致水被污染。而有些防护材料虽然具有良好的抗渗作用，可以很好地隔绝外界的水汽、硫酸盐、氯离子等有害因子进入混凝土内部，对构筑体起到防护作用，但这些防护材料因不能兼顾良好透气性，导致混凝土构筑体内部孔隙和微缝中预先已存在的气、液无法顺利疏导出来，使防护材料层易受混凝土基面内部水蒸气影响降低粘附力，导致起泡、脱落等问题。

技术实现思路

1、(一)要解决的技术问题

2、鉴于现有技术的上述缺点、不足，本发明提供一种冷却塔外壁多孔透气抗渗防护材料，其借鉴了陶瓷、陶塑、泥塑等配方特点，通过添加组分以对成分和含量进行优化，可在冷却塔混凝土薄壁结构上形成一层类似于陶土性质的多孔透气、抗渗、兼具美化的薄层，解决了现有冷却塔外壁防护材料防护效果差、抗侵蚀和紫外能力差、防护周期短、不透气、易起泡脱落等技术问题。

3、(二)技术方案

4、本发明的技术方案如下：

5、第一方面，本发明提供一种冷却塔外壁多孔透气抗渗防护材料，其包括a组分和b组分，a组分为粉料，b组分为液料；

6、按质量百分比计，a组分含有：煅烧高岭土粉25-35％、氧化铝粉体0.5-5％、超细云母粉5-10％、天然沸石粉5-10％、纳米二氧化硅2-10％、玄武岩粉10-18％、钛白粉15-25％；

7、按质量百分比计，b组分含有：聚丙烯酸酯乳液68-80％、聚硅氧烷0.2-0.5％、聚乙烯醇1-3％、聚丙烯酸钠盐0.6-1.5％、水16-30％。

8、根据本发明的较佳实施例，煅烧高岭土粉粒径<2μm；氧化铝粉体纯度为99.99％，粒径为20-30μm；超细云母粉的粒径为1.5-19μm；天然沸石粉的粒径为3-6nm；纳米二氧化硅的纯度为99.5％，粒径为20-40nm；玄武岩粉的粒径10-45μm；钛白粉的粒径为0.2-0.26μm。

9、满足上述要求的粒径，可保证涂层致密性和细腻度；在a组分和b组分混合后得到均一性及和易性更好的浆料，不易泌水分层，浆料具有适宜的稠度和涂刷/辊涂施工性，涂层具有良好细腻度和内聚强度、不易龟裂剥落、附着性和抗渗性，增加涂层防护效果和延长防护周期。反之，若粒径过大，涂层浆料容易产生泌水和分层，涂层施工性差，也无法保证涂层的致密性和细腻度，抗渗性和抗氯离子性较差；而若粒径过小，一方面会使前处理能耗倍增，包括粉磨能耗和成本的倍增，另一方面也会导致涂层浆料稠度过大，不易施工，涂层过致密而缺少透气性；此外，粉料粒径过小，一次涂刷后涂层较薄，往往需要多次涂刷，增加施工繁琐度，且粉料粒径过细，涂层耐磨性和耐蚀性能变差，防护周期变短。

10、本发明不使用纤维增强材料。尽管纤维增强材料可以增强涂层的抗裂性能，但纤维增强材料在施工过程中因其特殊的形态而容易形成细小的缺陷和瑕疵，无法保证涂层的致密性和细腻度，导致涂层的防渗性和防氯离子渗透性不佳。本发明主要为一种混凝土基面表面的防护材料，涂刷后形成非常薄的一层保护层，其并不易开裂，因而无需添加纤维材料增强。

11、根据本发明的较佳实施例，a组分中，煅烧高岭土粉为26-30％，氧化铝粉体为3-5％、超细云母粉为7-10％、天然沸石粉为5-6％、纳米二氧化硅为10％、玄武岩粉为18％、钛白粉为25％；

12、b组分中，聚丙烯酸酯乳液为70-75％、聚硅氧烷为0.3-0.4％、聚乙烯醇为2％、聚丙烯酸钠盐为0.8-1％、水为余量。

13、以上各组分在本发明的多孔透气抗渗防护材料的作用说明如下：

14、a组分中：

15、煅烧高岭土粉：提供材料白度、可塑性、粘结性、电绝缘性、良好的抗酸溶性、抗碱侵蚀性以及耐火性等性能，还起到充填骨架作用,降低成本。但煅烧高岭土粉应控制25-35％之间，添加量过多不易涂刷，涂层外观不易平整，防渗性不佳。

16、氧化铝粉体：高纯度氧化铝粉体可以直接添加，且无团聚现象，且具有良好的附着力，可容易地与其他功能微粉相结合，可在不影响涂料的其他性能的情况下显著提高产品的耐磨耐腐蚀性能；提高材料的高热稳定性，即使是在高温环境下也可以保持涂层完整形态，还能有效阻隔紫外线对美妆涂层的辐射，延长涂层的寿命。但是添加量应控制在0.5-5％之间，添加量过多,影响涂膜外观及机械性能；过少则效果不明显。

17、超细云母粉：超细云母粉可作为功能性填料，可提高其机械强度，增强韧性、抗老化及耐腐蚀等性能。且该材料具有极高的电绝缘性、抗酸碱腐蚀、弹性、韧性和滑动性、耐热隔音、热膨胀系数小等性能。但是云母表面光滑，黏结力较差，含量按质量计不宜大于10％，过多会影响抗冻和抗渗性能；添加量过低，涂层机械强度不足。

18、天然沸石粉：沸石具有吸附性、离子交换性、催化和耐酸耐热等性能，是一种天然的分子筛结构矿物。可利用其分子筛的特性，过滤空气中的水分子，并且有除臭的特性，还可以起到分散的作用，起到填充、增强硬度等作用，增加产品安定性和增加抗拉，抗压强度，是一种良好的活性混材；而最主要的是，天然沸石粉在涂层中可起到透气作用(具有迷宫效应，提供内部水汽缓慢的渗透途径而非直接透气，但可防止外部水、硫酸盐、氯离子等腐蚀介质向内渗入，达到透气抗渗功效)，有利于混凝土建筑基面内部孔隙和缝隙中已经存在的有害水汽疏导出来，提高涂层粘附力，防止起泡脱落。但天然沸石粉是多孔材料，添加过多会影响抗冻和抗渗性能，应控制在5-10％。天然沸石粉为轻质材料，不易导致涂层比重变大，可牢固地留在涂层中，其强吸附性可让外界环境中有害因子在渗入混凝土基面内部时被吸附和拦截。

19、纳米二氧化硅：对于材料后期混合的成型体起到补强、增稠、防聚集防沉淀的作用，同时可提升材料的耐磨、防流挂、防结块的效果。其添加量过多易导致硬度过大，引起应力开裂，应控制在2-10％。

20、玄武岩粉：提升材料抗氯离子渗透性能，增强材料耐候耐侵蚀性和恶劣环境下的应用性。玄武岩粉在涂层中形成层层叠加的瓦状结构延缓水、空气等腐蚀介质的渗入，其独特的化学成分，更耐氯离子腐蚀。添加玄武岩粉可延缓腐蚀介质渗入，起到保护基底，从而大大提升涂层的耐盐雾性能。玄武岩粉由数十种金属氧化物组成，如氧化硅、氧化铝、氧化铁等，其独特的化学成分，使其相比其他填料更耐氯离子腐蚀。但是玄武岩中含有少量的放射性元素，且含有一些重金属元素，如铅、汞、铬等，不宜过多加入，应控制在10-18％。

21、钛白粉：钛白粉的加入可使材料色彩鲜艳，遮盖力高，着色力强，用量省，品种多，对介质的稳定性可起到保护作用，并能增强漆膜的机械强度和附着力，防止裂纹，反射紫外线，防止紫外线和水分透过，延长涂层寿命，尤其可提高b组分中有机成分的抗老化能力。但钛白粉添加过多也会导致团聚或絮凝现象，过多添加反而无法达到理想的效果；过少则涂层遮盖力、紫外反射差，亦无法达到理想效果，应控制在15-25％。

22、b组分：

23、聚丙烯酸酯乳液：甲基丙烯酸与甲基丙烯酸甲酯以50﹕50的比例共聚而得，并采用烷基苯聚醚磺酸钠乳化剂及助剂制成的以水为介质的乳液。聚丙烯酸酯乳液可增加涂层的柔韧性、粘结性、防渗性、耐蚀性。工业用聚丙烯酸酯乳液固含量为(45±2)％，本技术使用的聚丙烯酸酯乳液为市售产品。

24、聚硅氧烷消泡剂：可迅速的消除水相泡沫，且有长时间的抑泡效果。在涂刷或滚涂时快速破泡而不引起表面瑕疵。

25、聚乙烯醇：作为水性涂层的增稠剂，极少的添加量可以显著提高涂层的内聚强度、附着力、耐水性，改善涂层表面细腻度，持久性优，涂层经打磨也不易脱粉。

26、聚丙烯酸钠盐：主要做分散剂，提高和改善材料分散度，提高涂层的辊涂施工性能，增加涂层质量的均匀性。

27、水：调节粘度和辊涂、喷涂等施工性能。

28、第二方面，本发明提供一种冷却塔外壁多孔透气抗渗防护材料的使用方法，其包括：

29、s1、基面处理：对冷却塔外壁混凝土表面进行清理，后喷涂无机硅酸盐渗透结晶材料进行养护；

30、s2、将组分a和组分b按照1:0.9-1.1的质量配比混合，搅拌均匀后，涂刷施工；

31、s3、6-7天干养护。

32、优选地，步骤s1中，所述清理包括：使用动力工具彻底去除冷却塔外壁混凝土表面上的不牢固灰浆、尖角、碎屑、微生物菌藻和附着物。

33、优选地，步骤s1中，所述无机硅酸盐渗透结晶材料来自市场采购或为北京易晟元环保工程有限公司自主研发及生产的纳米改性硅酸盐水溶液渗透结晶材料。

34、优选地，步骤s1中，喷涂无机硅酸盐渗透结晶材料进行养护的时间为2-4h，在气温较高或风速较快的环境中，养护2h即可。

35、优选地，步骤s2中，涂刷次数为2次或2次以上，每次涂刷量为350-450g/㎡。进行2次或2次涂刷可得到预定厚度的防护涂层且不易出现漏刷的情况。

36、使用无机硅酸盐渗透结晶材料进行养护的步骤非常关键，对清理好的混凝土素面喷涂无机硅酸盐渗透结晶材料，其所含的活性硅酸盐离子能迅速有效地与混凝土结构层中的氢氧化钙、铝化钙、硅酸钙反应，形成惰性晶体嵌入混凝土的毛细孔，密闭微细裂缝，从而极大地增强混凝土表层的密实度和抗压强度。更重要的是，无机硅酸盐渗透结晶材料对混凝土素面处理后，其在冷却塔外壁表面会提供大量的活性基团，以便与步骤s2涂刷的多孔透气抗渗防护材料以氢键等化学键结合，提高多孔透气抗渗防护材料在冷却塔外壁的附着牢固度，延长防护寿命。

37、相比较使用有机成膜剂或分散乳液等，将漆膜直接涂刷到混凝土基面的情况，本发明借助大量活性基团形成的氢键以增加涂层的结合牢固度，在相同使用环境下，可使防护涂层的防护寿命延长2-3倍。

38、使用无机硅酸盐渗透结晶材料对混凝土素面进行养护时，首先在混凝土孔隙及毛细孔隙里产生硅石凝胶膜，当硅石凝胶膜中的水分蒸发后，固化成结晶物质，这些固化形成的结晶物质嵌入到混凝土的毛细孔和微细缝隙(宽度≤0.3mm)中，达到密封混凝土、提高致密性和增强混凝土素面抗压/抗冲击强度的功效,但同时无机硅酸盐渗透结晶材料也不影响混凝土的透气性。在混凝土干燥状态下,结晶物质是休眠的，混凝土内部少量向外扩散的水汽仍可被疏导出来，而遇水时毛细孔和微细缝隙中的结晶物再次膨胀，结晶物填充混凝土毛细孔，阻挡水分的渗入。即该结晶物质在水分蒸发→固化结晶→遇水膨胀防水渗入这一模式之间循环，对混凝土进行永久防渗和透气的密封。

39、(三)有益效果

40、本发明的冷却塔外壁多孔透气抗渗防护材料包括粉料a组分和液料b组分，将a组分和b组分混合搅拌均匀调浆后，辊涂在冷却塔外壁后，经短期养护即可形成一层透气抗渗，具有美化效果的薄层。本发明的可对冷却塔外壁混凝土起到疏导水汽、增强耐水、耐紫外线等效果，同时材料遇热不分解，可满足电厂冷却塔不停机施工需求。此外，防护涂层中不含有机溶剂，可解决有害成分挥发，污染环境等问题。

41、本发明的冷却塔外壁多孔透气抗渗防护材料在施工使用时，可先对清理干净的混凝土基面喷涂无机硅酸盐渗透结晶材料进行养护，然后再进行辊涂防护材料，不仅可增强混凝土表层的密实度和抗压强度，延长冷却塔薄壁混凝土结构的使用寿命，保证其内部水汽疏导，同时还能大幅提高防护材料的附着牢固度，延长防护涂层的防护周期。