一种硅酸盐混凝土防腐涂料制造技术

本发明专利技术属于涂料领域，涉及一种硅酸盐混凝土防腐涂料，其重量百分比组成为：水性有机硅改性丙烯酸树脂30％～40％，二氧化硅10％～20％，石墨烯2％～8％，鳞片玄武岩5％～10％，其余为水。本发明专利技术利用水性有机硅改性丙烯酸基料和纳米型填料形成渗透型致密涂层，阻碍腐蚀介质向混凝土内的扩散，提高混凝土的耐久性。提高混凝土的耐久性。提高混凝土的耐久性。

【技术实现步骤摘要】
一种硅酸盐混凝土防腐涂料


[0001]本专利技术属于涂料领域，具体涉及一种提高硅酸盐混凝土耐久性的防腐涂料。

技术介绍

[0002]公开该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
[0003]硅酸盐混凝土原材料丰富，制造简单，成本低，使用量在不断增加。它不仅是建筑行业最常用的建筑材料，也是造船、海洋开发、机械工业等工程中的重要材料。但是，混凝土是多孔材料，其整个结构存在无数的毛细孔和微裂缝。服役环境中酸、碱、盐等腐蚀介质容易进入其表面的微小孔隙，对混凝土粘结物、骨料和钢筋等进行侵蚀而降低混凝土的耐久性，影响混凝土的使用寿命。美国学者Sitter曾用“五倍定律”形象地描述了由于考虑不周或措施不当而导致混凝土耐久性不足造成的经济损失，即设计阶段如果对钢筋防护的必要措施少投入1美元，就意味着发现钢筋锈蚀时采取措施将追加维修费5美元，当混凝土开裂时采取措施将追加维修费25美元，到严重破坏时将再追加维修费125美元。因此，混凝土耐久性在工程安全性和经济性的双重要求。
[0004]提高混凝土耐久性的首要问题是防止受力主筋锈蚀。目前导致钢筋锈蚀的主要因素有两个:混凝土保护层碳化和氯离子侵蚀。碳化反应是空气中的CO2和混凝土中的Ca(OH)2发生反应，生成CaCO3，如式(1)和(2)所示。随着混凝土碳化作用的进行，混凝土碱度逐渐消失，混凝土孔溶液中的氢离子含量增加，导致钢筋表面钝化膜受损，失去对钢筋的保护作用。
[0005]Ca(OH)2+CO2→
CaCO3+H2O
ꢀꢀꢀꢀ
(1)
[0006]CaO
·
SiO2·
nH2O+CO2→
SiO2·
nH2O+CaCO3ꢀꢀꢀꢀ
(2)
[0007]氯离子的侵蚀作用是氯离子随水等物质渗入到混凝土的内部，将Fe
2+
氧化为Fe
3+
，其反应如式(3)～(6)所示。在氯离子的侵蚀过程中，钢筋表面钝化膜逐渐被破坏，钢筋慢慢腐蚀生锈而降低构件的安全性。
[0008]Fe
→
Fe
2+
+2e
‑
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)
[0009]Fe
2+
+2Cl
‑
→
FeCl2(4)
[0010]FeCl2+H2O+OH
‑
→
Fe(OH)2+H
+
+2Cl
‑
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(5)
[0011]2Fe+1.5O2+H2O
→
2FeO(OH)(6)
[0012]混凝土的碳化反应和氯离子侵蚀是影响混凝土耐久性的两种主要因素。而混凝土表面的微细孔道为混凝土碳化和氯离子侵蚀提供了有利条件。因此，在混凝土表面涂装涂料，形成一层致密保护膜，可以封闭表面孔道，阻碍腐蚀离子的侵蚀，从而提高其耐久性。这是目前对混凝土进行保护的最经济有效且应用最广泛的一种方法。提高混凝土耐久性的表面涂装涂料需具如下性质:良好的渗透性、耐碱性、涂料的柔韧性、延展性及厚度、良好的附着力、耐磨性等。满足以上性质的材料主要有环氧树脂类、乙烯类、氯化橡胶类、聚氨酯类、
沥青类等。
[0013]有研究提出了一种固液两相组分混合配制而成的混凝土用涂料，固相由水泥、粉煤灰、硅灰与石灰石粉混合而成，液相由聚羧酸减水剂和水混合而成。相比于C30普通硅酸盐混凝土空白试件，涂刷涂料的试件28d碳化深度降低了65.48％～67.01％。这是因为涂料本身较低含量的Ca(OH)2就减少了与CO2发生碳化的概率，同时涂料致密的结构阻止了CO2与混凝土的进一步碳化。氯离子扩散深度也有明显的降低，降幅是14.05％～25.09％。该涂料本质上是水泥涂料，通过利用低的水灰比，降低水泥水化后的Ca(OH)2含量，同时硅灰石灰石粉等矿物细分掺合料与Ca(OH)2发生火山灰反应，同样消耗了大量的Ca(OH)2，同时增加凝胶产物，干扰了水化物的结晶，促使水化物结晶颗粒尺寸变小，使结构更加密实，阻止了腐蚀介质的侵入而提高耐久性。由于该涂料属于水泥体系，抗碳化低于70％，抗氯离子渗透低于26％，其耐久性提高效果并不显著，不利于重腐蚀地区混凝土(如盐碱地)的大范围应用。而且，固液两种组分体系需要现场现配现用，降低现场施工效率。
[0014]有研究人员提出了一种渗入固结型混凝土防腐涂料。渗入固结型环氧基混凝土防腐涂料为A、B双组份涂料。A组份按质量百分比包括30％～60％双酚A环氧树脂E
‑
44，25％～35％的糠醛，10％～30％的丙酮，0～5％的助剂A组成。B组份按质量百分比包括5％～20％二乙烯三胺DETA，0～4％的2,4,6
‑
三(二甲氨基甲基)苯酚DMP
‑
30，0～5％的助剂B组成。以C30普通混凝土为对比试样进行抗离子渗透对比，结果发现，普通混凝土的电通量约为3 400C，涂刷环氧涂料后混凝土的电通量大幅下降至130C。说明涂刷环氧涂料后混凝土的抗离子渗入能力大幅提高。这是因为环氧涂料不仅能够渗入于混凝土结构内部，而且由于溶剂的反应性使得涂料能够有效对混凝土中的孔隙进行封闭，阻断了水或者氯离子等腐蚀因子的渗入，从而提高了其耐腐蚀性。涂料不仅覆盖于砂浆固结体微孔表面，而且渗入微孔中并对其全面填充、封闭，形成复合增强层。混凝土常用涂料大多不具有渗入性，仅在混凝土表面形成涂层。由于涂层与混凝土的热膨胀系数有差别，当温度变化时，在界面形成应力集中，使混凝土产生疲劳老化，从而使界面破坏而起皮脱落；另一方面，非渗入型涂料仅在混凝土表面形成几十至几百微米的防护层，一旦被腐蚀因子破坏，混凝土结构便迅速腐蚀。因而，非渗入型涂料无法满足严酷服役环境的使用要求，例如高腐蚀性的海洋环境。渗入型环氧基涂料具有极高的抗离子渗透能力，能够大幅度提高混凝土的耐久性，但是涂料使用的丙酮和苯酚等原材料属于危化物品，并且溶剂型涂料对环境具有污染性，不符合我国当前环保政策要求。
[0015]还有研究提出了一种渗透成膜型混凝土防护涂料。该防护涂料以水性乳液为成膜物质(甲组份)、硅溶胶为主要渗透组份(乙组分)，按3:1比例混合制备出渗透成膜型复合型防护涂料。甲组份质量分数配合比为：分散剂0.5～0.65，羟乙基纤维素醚0.10～0.12，消泡剂0.25～0.35，硅微粉、高岭土、重钙、绢云母等36～40，钛白粉1～2，水性丙烯酸乳液38～42，成膜助剂1.2，pH值调节剂0.15，杀菌剂0.15，乙二醇0.5～0.7，增稠剂0.67～0.8，色浆0.4～1.0，去离子水为余量。乙组分配合比为：硅溶胶80～90，硅酸钾5～10，聚丙烯酸钠1～5，硅烷偶联剂1～5，渗透剂0.5～1.0，防水剂3～10。填料体系为金红石型本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种硅酸盐混凝土防腐涂料，其特征在于，由如下重量百分比的原料组成：水性有机硅改性丙烯酸树脂30％～40％，二氧化硅10％～20％，石墨烯2％～8％，鳞片玄武岩5％～10％，其余为水。2.如权利要求1所述的硅酸盐混凝土防腐涂料，其特征在于，由如下重量百分比的原料组成：水性有机硅改性丙烯酸树脂30％～35％，二氧化硅10％～15％，石墨烯2％～5％，鳞片玄武岩5％～7.5％，其余为水。3.如权利要求1所述的硅酸盐混凝土防腐涂料，其特征在于，由如下重量百分比的原料组成：水性有机硅改性丙烯酸树脂35％～40％，二氧化硅15％～20％，石墨烯5％～8％，鳞片玄武岩7.5％～10％，其余为水。4.如权利要求1～3任一项所述的硅酸盐混凝土防腐涂料，其特征在于，所述二氧化硅为球形，直径为20～50纳米。5.如权利要求1～3任一项所述的硅酸盐混凝土防腐涂料，其特征在于，所述石墨烯为多层氧...

【专利技术属性】
技术研发人员：闫风洁，王晓明，李辛庚，李华东，张用，姜波，杜宝帅，樊志彬，李文静，朱耿增，
申请(专利权)人：国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：