一种多层次提升混凝土抗碳化性能的涂料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种混凝土抗碳化涂料，它以牺牲碳化组分A、混凝土内表面插层阻挡组分B、混凝土内层微结构调控组分C和复合溶剂D为主要原料复合得到；所述牺牲碳化组分A由石灰基组分与三乙醇胺进行混合球磨得到；混凝土内部插层阻挡组分B主要通过对六方氮化硼利用浓硫酸和高锰酸钾进行改性得到；混凝土表面微结构调控组分C为改性后的纳米二氧化钛分散液；复合溶剂D由聚丙烯酸乳液、醇酯

【技术实现步骤摘要】
一种多层次提升混凝土抗碳化性能的涂料及其制备方法


[0001]本专利技术属于建筑材料
，具体涉及一种多层次提升混凝土抗碳化性能的涂料及其制备方法。

技术介绍

[0002]近年来随着工程技术难度的增加以及施工环境的变化，对混凝土长期耐久性能提出了更高要求。目前，除地域气候环境对混凝土提出的针对性耐久性需求外，混凝土碳化等问题变得更加普遍和严重，包括山东、河南、甘肃、青海、新疆等地区工程的混凝土材料均逐步出现碳化等问题。而碳化对混凝土会造成包括影响钢筋锈蚀的碱性降低、影响体积变形的碳化收缩、影响表面开裂的韧性降低等问题，因此开发新建工程的混凝土抗裂技术具有重要意义。
[0003]目前关于混凝土抗碳化技术，除混凝土材料自身的耐久性设计外，在混凝土表面涂覆具有抗碳化效果的涂层能够更进一步提升混凝土硬化后的抗碳化性能。然而，现有的混凝土抗碳化涂料，通常以有机类涂料为主，即在混凝土表面形成有机防护层，直接切断二氧化碳与混凝土接触途径，但这类涂料施工时气味较大，干燥成膜后耐老化效果较差；而常见的无机类涂料，多以重金属和甲醛等为主要组成材料，存在生产成本高，对混凝土污染大，涂覆后的混凝土难以回收再利用等问题；同时不利于对混凝土形成长期稳定的抗碳化保护。

技术实现思路

[0004]本专利技术的主要目的在于针对现有技术存在的问题和不足，提供一种新型抗碳化涂料，结合外表层主动牺牲碳化(混凝土外表面形成的约1mm厚度的外表面附着层)、混凝土表面层插层阻挡(自混凝土自身表面向内约1mm的深度范围内)和混凝土内层孔隙结构细化(自混凝土自身表面向内约1～5mm的深度范围内)等多重防护机制，显著提升混凝土抗碳化能力和长效防护效果；且涉及的施工工艺较简单、操作方便，成本较低，适合推广应用。
[0005]为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：
[0006]一种混凝土抗碳化涂料，它以牺牲碳化组分A、混凝土内表面插层阻挡组分B、混凝土内层微结构调控组分C和复合溶剂D为主要原料复合得到，其中：
[0007]所述牺牲碳化组分A由石灰基组分与三乙醇胺进行混合球磨得到；
[0008]所述混凝土内表面插层阻挡组分B的制备步骤包括：将六方氮化硼首先利用浓硫酸和高锰酸钾进行超声处理，然后在保护气氛下进行加热反应，离心分离、清洗过滤至中性、烘干、冷却；
[0009]所述混凝土内层微结构调控组分C的制备步骤包括：将纳米二氧化钛与超塑化剂多铵聚丙烯酸酯分散于水中，进行搅拌和超声处理，得纳米二氧化钛悬浮液，然后加入乙醇混合均匀，再加入碱液(如氨水等)调节pH值至8～10，在水浴条件下进行搅拌反应；
[0010]所述复合溶剂D中各组分及其所占重量份数包括：聚丙烯酸乳液80～100份，醇酯
‑
12 (TEXANOL)1～3份，亲水性气相二氧化硅3～5份，聚乙烯吡咯烷酮(PVP)1～2份，甲醇 2～4份，水200～210份。
[0011]上述方案中，所述牺牲碳化组分A、混凝土内表面插层阻挡组分B、混凝土内层微结构调控组分C和复合溶剂D的质量比为(2～3):(1～2):(0.5～1):(15～20)。
[0012]上述方案中，所述石灰基组分可选用氧化钙或氢氧化钙等，其与三乙醇胺的质量比为 (8～10):1；将两类原料进行球磨复合得到，其中采用的转速为150～200r/min，时间为10～15min。
[0013]上述方案中，所述六方氮化硼(h
‑
BN)与浓硫酸的质量比为1:(100～120)，高锰酸钾的加入量为h
‑
BN质量的1～1.5％。
[0014]进一步的，所述浓硫酸的浓度为95～98wt％。
[0015]上述方案中，所述加热反应步骤采用的50～70℃，时间为4～6h，采用的保护气氛可选用氮气等。
[0016]上述方案中，所述纳米二氧化钛(NT)与水的用量比为1:(13～40)，超塑化剂多铵聚丙烯酸酯(PAA
‑
NH4)用量为纳米二氧化钛(NT)质量的10～20％；所得纳米二氧化钛悬浮液与乙醇的质量比为1:(8～12)。
[0017]上述方案中，所述搅拌反应步骤采用的温度为室温或常温条件，时间为0.5～1h，搅拌转速为1300～1500r/min。
[0018]上述方案中，所述聚丙烯酸乳液的固含为50～60％，粘度为5000～5500Pa
·
s。
[0019]上述方案中，所述混凝土抗碳化涂料以牺牲碳化组分A、混凝土内表面插层阻挡组分B、混凝土内层微结构调控组分C和复合溶剂D为主要原料在800～900r/min的搅拌搅拌速率，搅拌50～70min。
[0020]上述一种混凝土抗碳化涂料的制备方法，具体包括如下步骤：
[0021]1)牺牲碳化组分A的制备
[0022]将称取的三乙醇胺与石灰基组分混合均匀，进行球磨，得牺牲碳化组分A；其中引入的三乙醇胺主要用作球磨分散助剂，同时有助于石灰基组分在后续溶剂中的分散，进而最终均匀地分布在混凝土表面；
[0023]2)混凝土内表面插层阻挡组分B的制备
[0024]向称取的六方氮化硼(h
‑
BN)和浓硫酸中加入高锰酸钾，混合均匀后进行超声处理，放入高温高压反应釜中，在保护气氛下加热至50～70℃，反应4～6h；离心取底部固体状物质，水洗至中性(pH＝7～7.5)，烘干，冷却，过500目筛，即得所述混凝土内部插层阻挡组分B；
[0025]3)混凝土内表层微结构调控组分C的制备；
[0026]向纳米二氧化钛(NT)和水中加入超塑化剂多铵聚丙烯酸酯(PAA
‑
NH4)，同时进行机械搅拌(搅拌速度为400～600r/min)和超声振动(频率为20～25KHz)8～12min，制备出分散均匀的NT悬浮液；将所得NT悬浮液与乙醇搅拌混合均匀，滴加碱液调节所得混合液的pH 值至8～10，在室温或常温下搅拌0.5～1h，转速1300
‑
1500r/min；即得所述混凝土内层微结构调控组分C；
[0027]4)复合溶剂D的制备
[0028]首先将醇酯
‑
12(TEXANOL)加入聚丙烯酸乳液中，在温度为50～60℃条件下，搅拌
反应5～10min，反应形成网状乳液膜；再加入聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和亲水性气相二氧化硅，继续搅拌5～10min，以上搅拌速度均为500～600r/min，提高所得网状乳液膜的稳定性和稠度，从而提高涂料整体成膜韧性；将温度降低至20～25℃，再加入甲醇和水，持续搅拌10～15min (150～200r/min)，整个反应过程在密封条件下进行；即得所述复合溶剂D；
[0029]5)涂料的制备；按比例加入复合溶剂D和牺牲碳化组分A、混凝土内表面插层阻挡组分B、混凝土内层微结构调控组分C，以800～900r/min的速率搅拌50～70min，即得混凝土抗碳化涂料。
[0030]上本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种混凝土抗碳化涂料，其特征在于，它以牺牲碳化组分A、混凝土内表面插层阻挡组分B、混凝土内层微结构调控组分C和复合溶剂D为主要原料复合得到，其中：所述牺牲碳化组分A由石灰基组分与三乙醇胺进行混合球磨得到；所述混凝土内表面插层阻挡组分B的制备步骤包括：将六方氮化硼与浓硫酸和高锰酸钾混合进行超声处理，然后在保护气氛下进行加热反应，离心分离、清洗、烘干、冷却；所述混凝土内层微结构调控组分C的制备步骤包括：将纳米二氧化钛与超塑化剂多铵聚丙烯酸酯分散于水中，进行搅拌和超声处理，得纳米二氧化钛悬浮液，然后加入乙醇混合均匀，再加入碱液调节pH值至8～10，在水浴条件下进行搅拌反应；所述复合溶剂D中各组分及其所占重量份数包括：聚丙烯酸乳液80～100份，醇酯
‑
12 1～3份，亲水性气相二氧化硅3～5份，聚乙烯吡咯烷酮1～2份，甲醇2～4份，水200～210份。2.根据权利要求1所述的混凝土抗碳化涂料，其特征在于，所述牺牲碳化组分A、混凝土内表面插层阻挡组分B、混凝土内层微结构调控组分C和复合溶剂D的质量比为(2～3):(1～2):(0.5～1):(15～20)。3.根据权利要求1所述的混凝土抗碳化涂料，其特征在于，所述石灰基组分为氧化钙或氢氧化钙；其与三乙醇胺的质量比为(8～10):1。4.根据权利要求1所述的混凝土抗碳化涂料，其特征在于，所述六方氮化硼与浓硫酸的质量比为1:(100～120)，高锰酸钾的加入量为六方氮化硼质量的1～1.5％。5.根据权利要求1所述的混凝土抗碳化涂料，其特征在于，所述混凝土内表面插层阻挡组分B制备过程中，加热反应步骤采用的50～70℃，时间为4～6h。6.根据权利要求1所述的混凝土抗碳化涂料，其特征在于，所述纳米二氧化钛与水的质量比为1:(13～40)，超塑化剂多铵聚丙烯酸酯的用量为纳米二氧化钛质量的10～20％；所...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈旭，孟书灵，李绍纯，王军，岳彩虹，韩世界，郭建川，毛飞凯，
申请(专利权)人：中建西部建设股份有限公司，
类型：发明
国别省市：