一种生态水泥基混凝土增强涂料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种生态水泥基混凝土增强涂料及其制备方法，涂料由固、液两相组份混合配制，按照重量百分含量，其原料组成为：固相组分：35～40％的水泥，5～10％的硅灰，15～20％的粉煤灰，10～15％的石灰石粉；液相组分：20～25％的水，1～5％的减水剂，1～5％的消泡剂；其中，以上各组分的重量百分含量之和为100％。本发明专利技术的水泥基混凝土增强涂料的成分简单且环保，对人体以及环境无害，粉料中的硅灰和粉煤灰成分均为工业废料回收再利用，原材料简单易得、成本低廉，废弃料的重复利用具有可持续发展意义，具有非常好的裂缝修补效果，有效改善混凝土表面美观、视觉效果，有效提高混凝土结构表面强度、抗碳化、抗水渗透、抗氯离子渗透能力。

An Eco-cement-based Reinforcement Coating for Concrete and Its Preparation Method

The invention discloses an ecological cement-based concrete reinforcing coating and its preparation method. The coating is prepared by mixing solid and liquid phases. According to the weight percentage content, the raw material composition of the coating is: solid phase component: 35-40% cement, 5-10% silica fume, 15-20% fly ash, 10-15% limestone powder, liquid phase component: 20-25% water, 1-5% water reducing agent, 1-5% water reducing agent. Among them, the total weight percentage of the above components is 100%. The cement-based concrete reinforcing coating has the advantages of simple composition, environmental protection, harmless to human body and environment, recycling and reusing of industrial waste, simple raw materials, low cost, sustainable development of reuse of waste materials, excellent crack repair effect, effective improvement of concrete surface beauty and visual effect. As a result, the surface strength, carbonization resistance, water penetration resistance and chloride ion penetration resistance of concrete structures are effectively improved.

【技术实现步骤摘要】
一种生态水泥基混凝土增强涂料及其制备方法
本专利技术涉及一种工民建领域建筑涂料，具体涉及一种生态水泥基混凝土增强涂料及其制备方法。
技术介绍
在工民建混凝土结构中，混凝土表面出现蜂窝麻面、收缩开裂非常影响美观，同时混凝土碳化、混凝土抗渗能力差以及混凝土抗氯离子渗透能力差都会造成钢筋锈蚀甚至结构破坏的发生，从而严重缩短了混凝土结构的服役寿命。由于上述原因造成的混凝土破坏案例非常多，因此每年国家和居民要花费大量的资金进行维修甚至重建，造成非常巨大的经济损失。针对混凝土表面蜂窝麻面、收缩开裂等现象，工程上常用的修补措施是抛光打磨和砂浆抹平。针对混凝土结构抗碳化、抗渗以及耐久性差这些问题，改善措施包括：新建混凝土结构中在浇筑混凝土时使用外加剂改善混凝土性能；已建混凝土结构则多采用涂料涂刷以达到提高服役寿命的目的。市场上常见的涂料成分复杂，原材料不环保，含有大量对人体有害物质。传统的水泥基涂料主要由水泥、硅砂、粉煤灰、石膏以及催化剂、速凝剂、缓凝剂和减水剂，成分复杂，外加剂种类繁多。
技术实现思路
鉴于上述技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种成分简单且美观、增强效果显著的生态水泥基混凝土增强涂料及其制备方法，使用时操作简单，敷设简便，对人体以及使用环境无害。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：一种生态水泥基混凝土增强涂料，由固、液两相组份混合配制，按照重量百分含量，其原料组成为：固相组分：35～40％的水泥，5～10％的硅灰，15～20％的粉煤灰，10～15％的石灰石粉；液相组分：20～25％的水，1～5％的减水剂，1～5％的消泡剂；其中，各组分的重量百分含量之和为100％。固相组分中的水泥为普通硅酸盐水泥、快硬铁铝酸盐水泥中的一种或者两种，水泥的强度等级不小于32.5。固相组分中的硅灰为高温冶炼产生的SiO2与Si气体，再与空气中的氧气迅速氧化并冷凝形成的无定形超细活性硅灰。固相组分中的粉煤灰为在火力发电厂中从煤燃烧后的烟气中收捕下的细灰。固相组分中的石灰石粉为石灰石经机械加工后的细微粉体，颗粒的粒径小于0.16mm。液相组分中的水为无颗粒杂质的自来水或者取自施工现场水源，水为中性或弱碱性。液相组分中的减水剂为聚羧酸减水剂，聚羧酸减水剂的主要成分是分子量为5000～50000的聚羧酸聚合物。液相组分中的消泡剂为聚醚改性硅消泡剂。一种生态水泥基混凝土增强涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将固相成分水泥、硅灰、粉煤灰、石灰石粉混合，机械搅拌25～30min，使其混合均匀；(2)再加入水进行机械搅拌3～5min，此时混合料为稍微湿润的粉料；(3)加入减水剂和消泡剂进行机械搅拌8～10min，最终形成具备涂刷能力的浆体。有益效果本专利技术的生态水泥基混凝土增强涂料由粉料、水以及外加剂按照一定配比和配制工艺制备的复合材料，涂料的成分简单且环保，对人体以及使用环境无害，粉料中的硅灰和粉煤灰成分均为工业废料回收再利用，原材料简单易得、成本低廉，废弃料的重复利用具有可持续发展意义。本专利技术生态水泥基混凝土增强涂料使用时操作简单，敷设简便，与原始混凝土表面无色差，用于混凝土结构内掺和外涂，具有非常好的裂缝修补效果，可以有效改善混凝土表面美观视觉效果。本专利技术生态水泥基混凝土增强涂料可有效提高混凝土结构表面强度、抗碳化、抗水渗透、抗氯离子渗透能力，是一种适用于工民建混凝土结构的理想的生态水泥基混凝土增强涂料。本专利技术中，硅灰和粉煤灰对水泥基材料的强度贡献最大，硅灰和粉煤灰通过协同作用，对改善水泥基材料微观结构、提高水泥基材料的耐久性起着积极的作用。粉煤灰颗粒较细，玻璃离子的聚集度小，单个玻璃微珠体多，光滑球形粒子在水泥浆体中起到润滑滚动作用，改善了涂料的流动性，增加了保水性和均匀性，降低了需水量，起到了减水作用。同时粒子表面的吸附作用会使得颗粒非常微小的硅灰吸附在硅灰的表面，并高度分散在水泥浆体中，填充水泥颗粒间空隙，硅灰和粉煤灰的协同作用使得水泥浆体更加致密，有效的提高了水泥浆体强度并使体系更加密实。本专利技术中，在硅灰和粉煤灰的协同作用的基础上，石灰石粉作为掺合料有类似其他矿物掺合料的效应，并且具有其他掺合料不具有的效应，如微集料效应、微晶核效应、形貌效应、密实效应、分散效应，使得石灰石粉对水泥基材料的力学和耐久性起到进一步积极的作用。其中，微集料效应：石灰石粉的掺入使水泥基材料形成密实填充结构和细观层次的自紧密堆积体系，硅灰和粉煤灰吸附体分散在密实填充结构和自紧密堆积体系的间隙，从而有效改善综合性能，不仅提高水泥基材料的力学性能，更提高耐久性；微晶核效应：石灰石粉分散于水泥浆体中，为水泥水化体系起到晶核效应的作用，能加速水泥水化的进程，并改善水化产物的均匀性，使水泥式结构更加致密；形貌效应：光滑、坚硬的球形颗粒间可以起到滚珠的作用，增加水泥浆体的流动性；密实效应：石灰石粉密度小于水泥，等质量替代掺入后，可以获得更多的胶凝材料浆体体积，从而提高拌合物的流动性；分散效应：超细的石灰石粉粒径与水泥颗粒粒径基本相同，石灰石粉使水泥颗粒更加分散，颗粒间距离增大，流动性增加。本专利技术中，使用聚羧酸减水剂代替普通的减水剂，具有更好的减水性，使制备的涂料流动性更好。聚羧酸系高效减水剂优异的减水功能是由减水剂分子的主链吸附在水泥颗粒表面，通过静电斥力作用提高水泥-水体系的分散性，同时分子的侧链对水泥-水体系进行空间阻隔，达到极高的减水率并增加水泥基材料的黏聚性，改善匀质性，遮瑕、性能增强作用更佳，使得减少了有毒有害外加剂的使用，摒弃了传统水泥基涂料使用的催化剂、速凝剂、缓凝剂。通过静电斥力、Macker空间位阻效应以及反应性高分子释放作用，减水剂起到减水分散和保塌减缩作用。本专利技术中，使用聚醚改性硅消泡剂代替普通的水泥消泡剂，如磷酸三丁酯，从而具有更好的消泡效果，气泡微孔的存在会使涂料的致密性下降。聚醚改性硅消泡剂，通过缩合技术在聚硅氧烷连上引入聚醚链，结合了聚醚和有机硅消泡剂二者的优点，在硅醚共聚物分子中，硅氧烷段是亲油基，聚醚段是亲水基，聚醚链段中聚环氧乙烷链节可以提供亲水性和起泡性，聚环氧丙烷链节能提供疏水性和渗透力，对降低表面张力有较强的作用。作为消泡剂的使用其优点在于能在较低浓度下保持很好的消抑泡效果，在中高温强碱条件下性能优良，在水中易分散且和起泡介质的相容性较好，使水泥基材料更加致密均匀，且无毒无害，是一种高性价比的产品。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本专利技术进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。【实施例1】一种生态水泥基混凝土增强涂料，由固、液两相组份混合配制，按照重量百分含量，其原料组成为：固相组分：38％的水泥，9％的硅灰，18％的粉煤灰，10％的石灰石粉；液相组分：20％的水，4％的减水剂，1％的消泡剂。固相组分中的水泥为普通硅酸盐水泥、快硬铁铝酸盐水泥中的一种或者两种，水泥的强度等级不小于32.5，本实施例中，水泥使用的是P.O42.5硅酸盐水泥。固相组分中的硅灰为高温冶炼产生的SiO2与Si气体，再与空气中的氧气迅速氧化并冷凝形成的无定形超细活性硅灰。硅灰是一种工业副产品，可显著提高抗压、抗折、抗渗、防腐以及耐磨性。固相组分中本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种生态水泥基混凝土增强涂料，其特征在于：由固、液两相组份混合配制，按照重量百分含量，其原料组成为：固相组分：35～40％的水泥，5～10％的硅灰，15～20％的粉煤灰，10～15％的石灰石粉；液相组分：20～25％的水，1～5％的减水剂，1～5％的消泡剂；其中，以上各组分的重量百分含量之和为100％。

【技术特征摘要】
1.一种生态水泥基混凝土增强涂料，其特征在于：由固、液两相组份混合配制，按照重量百分含量，其原料组成为：固相组分：35～40％的水泥，5～10％的硅灰，15～20％的粉煤灰，10～15％的石灰石粉；液相组分：20～25％的水，1～5％的减水剂，1～5％的消泡剂；其中，以上各组分的重量百分含量之和为100％。2.根据权利要求1所述的生态水泥基混凝土增强涂料，其特征在于：所述固相组分中的水泥为普通硅酸盐水泥、快硬铁铝酸盐水泥中的一种或者两种，所述水泥的强度等级不小于32.5。3.根据权利要求1所述的生态水泥基混凝土增强涂料，其特征在于：所述固相组分中的硅灰为高温冶炼产生的SiO2与Si气体，再与空气中的氧气迅速氧化并冷凝形成的无定形超细活性硅灰。4.根据权利要求1所述的生态水泥基混凝土增强涂料，其特征在于：所述固相组分中的粉煤灰为在火力发电厂中从煤燃烧后的烟气中收捕下的细灰。5.根据权利要求1所述的生态水泥基混凝土增强涂料，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：李伟华，李田雨，王伟，陈靓，李磊，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32