專利名稱:可直接應(yīng)用于潮濕表面的混凝土滲透劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及化學(xué)工業(yè)領(lǐng)域中的涂料行業(yè),具體地說,涉及一種可在潮濕表面直接 涂裝的新型混凝土滲透劑。它可以直接施涂于潮濕的混凝土表面,并與混凝土構(gòu)筑件一起 形成一道牢固的保護(hù)層,有效地阻止空氣中的二氧化碳?xì)怏w或海水中的氯離子腐蝕破壞混 凝土。其最佳的應(yīng)用領(lǐng)域在于海港的浪濺區(qū)、水位變動(dòng)區(qū),或是表面常處于潮濕狀態(tài)的公路 橋梁等。
背景技術(shù):
若干年前,人們一直認(rèn)為混凝土,特別是增強(qiáng)混凝土具有抗侵蝕性。但是隨著混凝 土遭破壞事故的不斷發(fā)生,人們逐漸意識(shí)到,盡管混凝土的強(qiáng)度很高,但仍是易遭破壞的。 原因在于其一,混凝土在生產(chǎn)過程中會(huì)產(chǎn)生大量的堿性介質(zhì),這些堿性介質(zhì)對鋼筋有良好 的保護(hù)作用,能在鋼筋表面生成難溶的氧化鐵,可以阻止鋼筋被腐蝕。但是,一旦空氣中的 二氧化碳?xì)怏w或海水中的氯離子滲透到混凝土里面后,會(huì)與這些堿性物質(zhì)發(fā)生反應(yīng),腐蝕 鋼筋,并引起鋼筋膨脹,從而使混凝土產(chǎn)生裂縫;其二,混凝土構(gòu)筑件為一種非均質(zhì)多孔結(jié) 構(gòu)和高滲透性的材料,它可通過毛細(xì)管吸附水,可以使鹽分由材料的內(nèi)部遷移到外部,從而 使混凝土表面風(fēng)化及結(jié)鹽霜,同時(shí)引起材料發(fā)生霜凍和解凍,如果長期受空氣中水分的侵 蝕,就會(huì)使混凝土遭受干、濕交替產(chǎn)生的高應(yīng)力,引起表面開裂,造成破壞[參見王麗《滲 透型混凝土保護(hù)劑的應(yīng)用》,《新型建筑材料》,2008年第3期]。近十年來,國內(nèi)開始采用高分子涂層作為混凝土的表面保護(hù),目前采用的這類表 面防護(hù)涂層主要有兩種方法[參見孫順杰《有機(jī)硅石材防護(hù)劑性能的研究》,《石材》, 2008年第3期和吳三余GSY新型混凝土有機(jī)硅滲透劑的研究和應(yīng)用(R).第五屆全國混凝 土耐久性學(xué)術(shù)交流會(huì).2000年10月]一種是是采用具有良好耐堿性、耐腐蝕性和附著力 強(qiáng)的涂料,常用的類型有環(huán)氧樹脂、聚氨酯、丙烯酸、氯化橡膠和乙烯樹脂,其保護(hù)方法是 通過在混凝土表面刷涂一定厚度的涂膜來保護(hù)混凝土結(jié)構(gòu),不受外界有害介質(zhì)的入侵。另 一種方法是用硅烷浸漬混凝土表面,借以通過其特殊小分子深入混凝土內(nèi)部幾毫米,與水 泥的主要成分發(fā)生化學(xué)反應(yīng),從而在毛細(xì)孔壁上形成牢固的憎水屏蔽,使水分和水分所攜 帶的氯化物都難以滲入混凝土,大大提高混凝土制品的防水性和綜合性能。但是這兩種方 法都存在一定缺陷,它們對施工的環(huán)境要求很高,僅能用于干燥表面,因此在這個(gè)基礎(chǔ)上開 發(fā)既可在干燥表面使用又可以在潮濕表面涂裝的新型混凝土防護(hù)手段,具有相當(dāng)?shù)默F(xiàn)實(shí)意 義。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在克服現(xiàn)有混凝土防護(hù)技術(shù)的缺陷,提供一種既可在干燥混凝土表面使 用又可以直接使用于潮濕混凝土表面的新型混凝土滲透劑。該混凝土滲透劑施工簡便,無 毒高效,不需要繁復(fù)的前處理(比如利用大功率探照燈烘干涂裝表面),可以提高工程效 率。此外該混凝土滲透劑還具有優(yōu)異的滲透性和耐堿性,能阻止侵蝕性介質(zhì)進(jìn)入,能提高混凝土構(gòu)筑件的抗腐蝕性。該新型混凝土滲透劑由特殊丙烯酸樹脂、有機(jī)硅、溶劑以及必要時(shí)再加入一些助 劑等原料組成。也就是說,其特征是,它的配方組成,以質(zhì)量百分率計(jì),包括以下組分質(zhì)量 %有機(jī)硅18. 35. 0丙烯酸樹脂 2. 0 10. 0溶劑58.0 80.0。在上述配合組分中,所述的有機(jī)硅選自硅烷、烷基硅氧烷、含氫聚硅氧烷和含各種 取代基的硅氧烷中的一種或幾種,其中硅烷的化學(xué)式為SinH2n+2,η為1 6的整數(shù),烷基硅 氧烷的化學(xué)式為RnSi (OR’)4_n,η為0 2的整數(shù),R、R’為甲基、乙基或苯基。適用的有機(jī) 硅舉例如道康寧公司生產(chǎn)的含氫聚硅氧烷ΗΒ-180、異丁基硅氧烷DC-9400、武漢道爾生產(chǎn) 的辛基硅氧烷HD-78B等。所述的丙烯酸樹脂選自分子結(jié)構(gòu)中含有甲基丙烯酸、丙烯酸酯、 苯乙烯結(jié)構(gòu)單元的熱塑性丙烯酸樹脂,分子量在75000 12000之間,玻璃化溫度在50 85°C范圍內(nèi)。這是因?yàn)槌鲇谄鋺?yīng)具有良好的保光保色性以及耐水性且干燥快等特殊要求的 需要。所述的溶劑選自石油溶劑、芳香族類溶劑、醇類溶劑、酯類溶劑、酮類溶劑以及萜烯類 溶劑中的一種或幾種。適用的典型溶劑舉例如S150溶劑汽油、二甲苯、乙醇、醋酸丁酯、甲 基異丁基酮、松節(jié)油等在本發(fā)明所述的混凝土滲透劑中含有硅氧烷類有機(jī)硅,這種特殊的小分子的有機(jī) 硅可以迅速滲入混凝土內(nèi)部。它帶有一定反應(yīng)活性基團(tuán),這類有機(jī)硅化合物與硅酸鹽基材 (混凝土主要含有硅酸鹽)有很大的化學(xué)親和力,在滲入混凝土后,它們通過活性基團(tuán)的相 互作用生成的枝狀、鏈狀及網(wǎng)狀分子,形成一種疏水性硅氧烷膜。這種疏水性網(wǎng)狀硅氧烷分 子膜具有很低的表面張力,它所具有的擴(kuò)展能力,能均勻地分布滲透到多孔的混凝土(硅 酸鹽基材)的微孔壁上,形成的薄膜而會(huì)封閉毛細(xì)管通道,水在毛細(xì)管壁的接觸角為100 130度以上,使滴在其上的水成為小水滴,無法滲入到基材內(nèi)部;此外該種硅氧烷類有機(jī)硅 化合物還能與混凝土中的水發(fā)生反應(yīng)生成羥基團(tuán),這些羥基團(tuán)同樣與混凝土(硅酸鹽基 材)有很好的親和力,從而使有機(jī)硅牢固地和基材連接起來,使非極性的有機(jī)基團(tuán)排列向 外形成憎水層,這樣一來混凝土中的水反而轉(zhuǎn)換為成為混凝土內(nèi)部“毛細(xì)孔壁”的保護(hù)層, 使基材具有良好的憎水效應(yīng),能有效地阻止外部水分和有害物質(zhì)的浸入。這兩種保護(hù)層均 沒有封閉基材的毛細(xì)管通道,因此基材具有良好的透氣性。但是為了防止有機(jī)硅與表層水 反應(yīng),此滲透劑應(yīng)有另一部分可附著在潮濕的混凝土上,包裹住水,同時(shí)在其表面形成一層 薄屏蔽阻隔層,迅速阻隔外部的水繼續(xù)與有機(jī)硅反應(yīng),也讓有機(jī)硅可以更好的滲入混凝土 內(nèi)部形成憎水層[參見吳三余.GSY新型混凝土有機(jī)硅滲透劑的研究和應(yīng)用(R).第五屆 全國混凝土耐久性學(xué)術(shù)交流會(huì).2000年10月]。另外,選用分子量較大,并具有適當(dāng)玻璃化 溫度范圍的保光保色性以及耐水性良好且表干快的熱塑性丙烯酸樹脂,可以確保所述滲透 劑能快速的在潮濕表面形成阻隔層,保護(hù)有機(jī)硅組分的繼續(xù)滲透。按照本發(fā)明,所述的混凝土滲透劑是按如下工藝生產(chǎn)的在釜內(nèi)先倒入一半量的 溶劑然后加入丙烯酸樹脂,低速700 SOOmirT1分散15 士 2分鐘至樹脂完全溶解;加入剩余 量的溶劑,再低速700 SOOmirT1分散5士 1分鐘;然后降低分散速度至500 ΘΟΟπ εΓ1,逐 步緩慢加入有機(jī)硅,完全加完后在此速度下分散10士2分鐘,用200目過濾網(wǎng)過濾出料。
按照本發(fā)明制備的混凝土滲透劑的基本特征是,有效活性組分15士2%,粘度 16士2s ;其滲透性至少可達(dá)混凝土內(nèi)部2 3mm深度,吸水率彡0. Olmm/min1氣氯化物吸收 量的降低效果不小于93%,表干速度快,在20°C左右大約10分鐘就可表干。該混凝土滲透 劑施工簡便,無毒高效,符合綠色環(huán)保要求,對于長期處于潮濕狀態(tài)的混凝土構(gòu)筑件的防腐 蝕、耐老化非常有效,是一種具有廣闊應(yīng)用前景的新材料。
圖1展示丙烯酸樹脂添加量與滲透深度以及吸水率倒數(shù)的關(guān)系。圖中曲線1為吸 水率倒數(shù),曲線2為滲透深度。
具體實(shí)施例方式下面用實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步具體說明,但本發(fā)明決不局限于這些實(shí)施例。試驗(yàn)檢測方法采用15cmX 15cmX4cm的混凝土鋼制試模成型,試模內(nèi)表面不使用油性脫模劑, 選用規(guī)格為C45強(qiáng)度等級的海工高性能混凝土制作樣板,將該混凝土浸入5%的鹽水24小 時(shí)后,取出,將其表面擦拭干凈后,刷涂實(shí)施例所述本發(fā)明混凝土滲透劑,涂布量2. 0m2/kg, 放置3小時(shí)后浸入5%的鹽水中,3天后測試吸水率,并剖開混凝土塊測量滲透深度。實(shí)施例1本例旨在展示選擇合適的熱塑性丙烯酸樹脂可以達(dá)到滲透劑能夠在潮濕表面施 工,且表干速度快速的目的。本例配方如下組分名稱質(zhì)量%乙烯基三甲氧基硅烷 20丙烯酸樹脂(見表1) 4. 2醋酸丁酯75. 8表1 不同丙烯酸樹脂的干燥速度和耐水性 按照上述配方配制滲透劑,具體工藝為在釜內(nèi)先倒入一半量的溶劑然后加入丙 烯酸樹脂,低速700 SOOmirT1分散15士2分鐘至樹脂完全溶解;加入剩余量的溶劑,再低 速700 SOOmirT1分散5士 1分鐘;然后降低分散速度至500 δΟΟπ ιΓ1,逐步緩慢加入有 機(jī)硅,完全加完后在此速度下分散10士2分鐘,用200目過濾網(wǎng)過濾出料。檢查所得產(chǎn)品的 表干時(shí)間(溫度23 士 2 °C下檢測),然后涂裝在試驗(yàn)用混凝土塊上,2小時(shí)后,浸入水中,每天 觀察漆膜狀況,記錄漆膜出現(xiàn)不良現(xiàn)象的時(shí)間,可從表1中可以看出,B44具有最佳的干燥 速度和耐水性。實(shí)施例2本例旨在展示通過熱塑性丙烯酸樹脂與有機(jī)硅配合比例的調(diào)整可以達(dá)到吸水率 和滲透深度之間的最佳平衡。本例使用的滲透劑配方如下組分名稱質(zhì)量%乙烯基三甲氧基硅烷 20B44(羅門哈斯化學(xué)) 2 10醋酸丁酯78 70按照實(shí)施例1所述的相同工藝根據(jù)上述配方配制滲透劑,其中丙烯酸樹脂B44的 含量按照 2%,2. 5%, 3%, 3. 5%,4%,4. 5%, 5%, 5. 5%,6%,7%,8%,10%添加。將滲透劑 按照“試驗(yàn)檢測方法”所述準(zhǔn)備樣板并進(jìn)行試驗(yàn),記錄其吸水率和滲透深度,歸納繪制成曲 線,結(jié)果如圖1所示。從圖1可以看出,隨著樹脂含量的增大,滲透深度越來越小,吸水率的倒數(shù)逐步增 大,據(jù)此,丙烯酸樹脂的含量大約在7%左右時(shí)兩者達(dá)到一個(gè)平衡點(diǎn),因此,烯酸樹脂的含量 在6% 8%之間較為理想。實(shí)施例3本例旨在展示通過不同種類有機(jī)硅以不同比例并用可以在吸水率、滲透深度和抗 氯離子性能之間取得平衡。為了能夠深入混凝土內(nèi)部,本例選擇了一個(gè)小分子量(500 1500)的上海振華造 漆廠生產(chǎn)的有機(jī)硅BMl來與杜邦公司生產(chǎn)的SWl并用,以確定不同種類有機(jī)硅的不同比例 對滲透深度和抗氯離子性這兩個(gè)性能的影響。本例使用的滲透劑配方如下,配制工藝同實(shí) 施例1 注1 括號(hào)內(nèi)為兩種有機(jī)硅的并用比例。
將得到的滲透劑按照“試驗(yàn)檢測方法”準(zhǔn)備樣板,室溫下干燥7天,測量吸水率、滲 透深度以及抗氯離子性,結(jié)果如表2所示。由表2可以看出,所列7個(gè)配方,除了在滲透深度上有較大差異外,其余基本不分 伯仲,相比較而言,還是5#更優(yōu)秀些。表2不同種類有機(jī)硅不同配比下對混凝土滲透劑性能的影響
權(quán)利要求
一種可直接應(yīng)用于潮濕表面的混凝土滲透劑,其特征是,它的配方組成,以質(zhì)量百分率計(jì),包括以下組分質(zhì)量%有機(jī)硅 18.0~35.0丙烯酸樹脂 2.0~10.0溶劑58.0~80.0。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可直接應(yīng)用于潮濕表面的混凝土滲透劑,其特征是,所述的 有機(jī)硅選自硅烷、烷基硅氧烷、含氫聚硅氧烷和含各種取代基的硅氧烷中的一種或幾種,其 中硅烷的化學(xué)式為SinH2n+2,n為1 6的整數(shù),烷基硅氧烷的化學(xué)式為RnSi (OR’)4_n,n為 0 2的整數(shù),R、R’為甲基、乙基或苯基。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可直接應(yīng)用于潮濕表面的混凝土滲透劑,其特征是,所述的 丙烯酸樹脂選自分子結(jié)構(gòu)中含有甲基丙烯酸、丙烯酸酯、苯乙烯結(jié)構(gòu)單元的熱塑性丙烯酸 樹脂,分子量在75000 12000之間,玻璃化溫度在50 85°C范圍內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可直接應(yīng)用于潮濕表面的混凝土滲透劑,其特征是,所述的 溶劑選自石油溶劑、芳香族類溶劑、醇類溶劑、酯類溶劑、酮類溶劑以及萜烯類溶劑中的一 種或幾種。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可直接應(yīng)用于潮濕表面的混凝土滲透劑,其特征是,所述的 混凝土滲透劑是按如下工藝生產(chǎn)的在釜內(nèi)先倒入一半量的溶劑然后加入丙烯酸樹脂,低 速700 SOOmirT1分散13 17分鐘至樹脂完全溶解;加入剩余量的溶劑,再低速700 SOOmirT1分散4 6分鐘;然后降低分散速度至500 eOOmirT1,逐步緩慢加入有機(jī)硅,完 全加完后在此速度下分散8 12分鐘,用200目過濾網(wǎng)過濾出料。
全文摘要
一種可直接應(yīng)用于潮濕表面的混凝土滲透劑,其特征是,它的配方組成,以質(zhì)量百分率計(jì),包括以下組分有機(jī)硅18.0~35.0%;丙烯酸樹脂2.0~10.0%;溶劑58.0~80.0%。該混凝土滲透劑施工簡便,無毒高效,符合綠色環(huán)保要求,對于長期處于潮濕狀態(tài)的混凝土構(gòu)筑件的防腐蝕、耐老化非常有效。
文檔編號(hào)C04B41/49GK101898902SQ20091005222
公開日2010年12月1日 申請日期2009年5月31日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月31日
發(fā)明者晏莉 申請人:上海市涂料研究所