一种混凝土防碳化涂料及涂覆有该涂料的混凝土的制作方法

1.本技术涉及混凝土的领域，更具体地说，它涉及一种混凝土防碳化涂料及涂覆有该涂料的混凝土。


背景技术：

2.混凝土指以水泥为主要胶凝材料，与水、砂、石子以及化学外加剂和矿物掺合料，按适当比例配合，经过均匀搅拌、密实成型及养护硬化而成的人造石材。
3.钢筋混凝土内部设置有用于支撑建筑的钢筋，钢筋常容易被锈蚀，导致钢筋支撑能力下降，其中混凝土碳化引起钢筋锈蚀问题尤为突出。
4.混凝土碳化是混凝土所受到的一种化学腐蚀。空气中的co2气体渗透至混凝土内，与混凝土内的碱性物质起化学反应后生成碳酸盐和水，使混凝土碱度降低的过程称为混凝土碳化，又称作中性化。
5.因此，通常在混凝土表面涂覆一层防碳化涂料用于隔离二氧化碳，从而防止混凝土碳化，提高混凝土结构耐久性。
6.但是，目前的混凝土防碳化涂料虽然具有一定的防碳化能力，但其通常采用大量的乳液作为成膜剂，因乳液的价格通常较高，导致生产成本高。


技术实现要素：

7.为了在保证混凝土防碳化的情况下，降低混凝土防碳化涂料的生产成本，本技术提供一种混凝土防碳化涂料及涂覆有该涂料的混凝土。
8.第一方面，本技术提供一种混凝土防碳化涂料，采用如下的技术方案：一种混凝土防碳化涂料，由包含以下重量份的原料制成：水泥600
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750份；水300
‑
400份；粉煤灰32
‑
46份；石英粉54
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77份；苯丙乳液100
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150份；甲基丙烯酸缩水甘油酯44
‑
54份；外加剂10
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16份；所述粉煤灰、石英粉经过高温煅烧，所述煅烧温度为700
‑
1000℃。
9.通过采用上述技术方案，采用大量的水泥、少量苯丙乳液以及甲基丙烯酸缩水甘油酯作为涂料的胶体体系，使本涂料中所需的乳液添加量明显降低。因水泥价格比乳液的价格明显低廉，从而显著降低涂料的生产成本。再在胶体体系中填充粉煤灰、石英粉，使涂料成型后成为致密的防碳化保护膜。
10.粉煤灰、石英粉本身具有较大的比表面积，在经过高温煅烧后，一方面，使得粉煤灰、石英粉具有热活化活性，使粉煤灰、石英粉在一定程度上能与水泥的水化产物发生一定
程度的二次水化反应，并能够生成更为稳定的水化产物填充于涂料层中，使涂料成膜后微观结构得到改善，使涂层的结构更加紧凑，提高涂层的密实性，从而减慢二氧化碳在涂层中的扩散速度，降低涂覆有本涂料的混凝土的碳化速率，延长涂覆有本涂料的混凝土的使用寿命。
11.另一方面，粉煤灰结构松散，容易影响涂料的致密性，将粉煤灰、石英粉在经过煅烧后，经过脱水、分解、高温熔融及重结晶而形成新的物相，如钾长石、钠长石、钙长石、铝长石、方解石、赤铁矿等，这类新的物相结构致密且不与二氧化碳反应，将其填充在涂料中，使涂料对二氧化碳的隔离效果更加佳，从而使二氧化碳不易透过。
12.甲基丙烯酸缩水甘油酯分子中有活泼的乙烯基以及环氧基，在粉煤灰、石英粉经过高温煅烧后，两者表面的活性氢均增多，在水泥水化反应放热时，甲基丙烯酸缩水甘油酯在受热的条件下容易与高温煅烧后的粉煤灰、石英粉发生聚合反应，从而提高粉煤灰、石英粉与胶体体系的结合力，使涂层不易发生掉粉现象。且在甲基丙烯酸缩水甘油酯与粉煤灰、石英粉发生反应后，进一步提高涂层的致密性，使二氧化碳不易透过涂层。
13.可选的，还添加有重量份为36
‑
58份的玻璃粉。。
14.通过采用上述技术方案，玻璃粉耐酸耐碱性能较好，通过添加玻璃粉，使涂层的耐酸耐碱性较好。
15.可选的，所述玻璃粉经过第一次改性处理，第一次改性处理方法如下：s1，改性剂的配制，按重量份称取乙醇90
‑
110份、甘油亚麻酸酯30
‑
40份、丙烯酸羟乙酯20
‑
30份搅拌混合均匀，得到改性剂；s2，改性操作，将玻璃粉放置在改性剂中，在70
‑
78℃下超声分散2
‑
4h，得到第一改性玻璃粉。
16.通过上述技术方案，经过乙醇、甘油亚麻酸酯、丙烯酸羟乙酯配制得到的改性剂采用超声波湿法分散方法对玻璃粉进行表面修饰，使玻璃粉表面附着的羟基与甘油亚麻酸酯、丙烯酸羟乙酯发生接枝改性，提高玻璃粉在涂料中的分散性，使涂料的耐腐蚀性效果更佳。
17.可选的，所述第一改性玻璃粉经过第二次改性处理，所述第二次改性处理方法如下：将第一改性玻璃粉经过伽马射线衍射改性，辐射总剂量为60
‑
80雷姆，得到第二改性玻璃粉。
18.通过上述技术方案，通过甘油亚麻酸酯、丙烯酸羟乙酯改性后，再将玻璃粉经过伽马射线辐照改性，使玻璃粉表面活性羟基数量增加，使玻璃粉与甲基丙烯酸缩水甘油酯之间容易发生聚合反应，从而提高涂层的致密性，减缓二氧化碳在涂层中的扩散速度。
19.可选的，还添加有重量份为30
‑
40份的电气石粉末。
20.通过上述技术方案，电气石粉末能将吸附在电气石微粒表面的氧气分子被还原成氧负离子自由基，使涂料表面形成一层氧气分子保护层，使二氧化碳不易与涂层接触，从而保护涂覆有本涂料的混凝土。
21.可选的，所述电气石粉末经过改性处理，改性方法如下：按重量份计，将40
‑
60份电气石粉末放置在65
‑
75份dmf中并加热至120
‑
160℃，再加入15
‑
30份甲基丙烯酰氯，反应12
‑
16h得到改性后的电气石粉末。
22.通过上述技术方案，电气石表面附着有大量羟基，通过采用甲基丙烯酰氯进行接
枝，使改性后的电气石粉末与涂料的相容性好，从而提高电气石粉末在涂料中的分散性。
23.可选的，所述外加剂为消泡剂。
24.通过上述技术方案，通过添加消泡剂，使涂料涂覆更加均匀，不易产生气泡，涂层更加致密，从而使涂料对混凝土的保护性更佳。
25.第二方面，本技术提供一种混凝土，采用如下的技术方案：一种混凝土，包括混凝土本体，所述混凝土本体表面涂覆有权利要求1
‑
7任一项所述的混凝土防碳化涂料。
26.通过采用上述技术方案，制备得到具有高防碳化性能的混凝土，使高混凝土的耐久性能显著提高。
27.综上所述，本技术具有以下有益效果：1、采通过用水泥、苯丙乳液以及甲基丙烯酸缩水甘油酯作为涂料的胶体体系，显著降低涂料的生产成本。
28.2、通过对玻璃粉进行改性，使涂料的耐腐蚀性能较好。
29.3、通过添加电气石粉末，使涂料表面形成氧气分子保护层，从而使二氧化碳气体不易与涂层接触。
具体实施方式
30.以下结合实施例对本技术作进一步详细说明。原料名称种类或来源水泥雪貂水泥，32.5r粉煤灰灵寿县鹏显矿产品加工厂出售的一级粉煤灰，粒径0.0750mm石英粉灵寿县勇昌矿产品加工厂出售的石英粉，325目苯丙乳液春联，cl
‑
998a消泡剂吉鹏，jp
‑
z120b玻璃粉德源恒80目电气石粉末灵寿县川新矿产加工厂出售，400目
31.制备例制备例1第一改性玻璃粉的制备：s1，改性剂的配制，按重量份称取乙醇100份、甘油亚麻酸酯37份、丙烯酸羟乙酯22份搅拌混合均匀，得到改性剂；s2，改性操作，将玻璃粉放置在改性剂中，在75℃下超声分散3h，得到第一改性玻璃粉。
32.制备例2第二改性玻璃粉的制备：将第一改性玻璃粉经过伽马射线衍射辐照改性，辐射总剂量为68雷姆，得到第二改性玻璃粉。
33.制备例3与制备例2的区别在于，玻璃粉不经过第一次改性，直接进行第二次改性。
34.制备例4改性电气石粉末的制备：按重量份计，将50份电气石粉末放置在70份dmf搅拌条件下加热至150℃，再加20份甲基丙烯酰氯，反应15h得到改性电气石粉末。
实施例
35.实施例1一种混凝土防碳化涂料，由包含以下重量份的原料制成：水泥600份；水300份；粉煤灰32份；石英粉54份；苯丙乳液100份；甲基丙烯酸缩水甘油酯44份；消泡剂10份；所述粉煤灰、石英粉经过高温煅烧，所述煅烧温度为935℃。
36.其制备方法如下，按配方所需重量份称取原料，并搅拌混合均匀，制得本混凝土防碳化涂料。
37.一种混凝土，包括混凝土本体，所述混凝土本体表面涂覆有混凝土防碳化涂料。
38.实施例2一种混凝土防碳化涂料，由包含以下重量份的原料制成：水泥750份；水400份；粉煤灰46份；石英粉77份；苯丙乳液150份；甲基丙烯酸缩水甘油酯54份；消泡剂16份；所述粉煤灰、石英粉经过高温煅烧，所述煅烧温度为935℃。
39.其制备方法如下，按配方所需重量份称取原料，并搅拌混合均匀，制得本混凝土防碳化涂料。
40.一种混凝土，包括混凝土本体，所述混凝土本体表面涂覆有混凝土防碳化涂料。
41.实施例3一种混凝土防碳化涂料，由包含以下重量份的原料制成：水泥680份；水360份；粉煤灰42份；石英粉64份；苯丙乳液125份；
甲基丙烯酸缩水甘油酯49份；消泡剂13份；所述粉煤灰、石英粉经过高温煅烧，所述煅烧温度为935℃。
42.其制备方法如下，按配方所需重量份称取原料，并搅拌混合均匀，制得本混凝土防碳化涂料。
43.一种混凝土，包括混凝土本体，所述混凝土本体表面涂覆有混凝土防碳化涂料。
44.实施例4与实施例3的区别在于，还添加有重量份为47份的玻璃粉。
45.实施例5与实施例3的区别在于，还添加有重量份为47份的由制备例1制得的第一改性玻璃粉。
46.实施例6与实施例3的区别在于，还添加有重量份为47份的由制备例2制得的第二改性玻璃粉。
47.实施例7与实施例3的区别在于，还添加有重量份为47份的由制备例3制得的玻璃粉。
48.实施例8与实施例6的区别在于，还添加有重量份为35份电气石粉末。
49.实施例9与实施例6的区别在于，还添加有重量份为35份由制备例4制得的改性电气石粉末。
50.对比例对比例1与实施例3的区别在于，粉煤灰、石英粉不经过高温煅烧。
51.对比例2与实施例3的区别在于，采用甲基丙烯酸甲酯等量代替甲基丙烯酸缩水甘油酯。
52.对比例3与实施例6的区别在于，采用甲基丙烯酸甲酯等量代替甲基丙烯酸缩水甘油酯。
53.性能检测试验混凝土块的制备：混凝土块的配料如表1所示：表1 混凝土用水泥42.5r砂混凝土用水石子石灰粉煤灰重量份4005002001350100100按重量份称取混凝土用水泥、砂、混凝土用水、石子搅拌混合均匀，密实成型，并养护60d制得200mm*200mm*200mm的混凝土块。
54.将实施例1
‑
9以及对比例1
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3的混凝土防碳化涂料涂覆于混凝土块上，涂覆厚度为10mm，晾干10d，制得试样件。
55.一、防碳化性能测试：
对所有试样件采用混凝土碳化试验箱进行模拟碳化实验，采用100%型二氧化碳气体进行碳化，碳化时间为200d。碳化完成后，取出试样件采用压力机劈裂破型，并采用浓度为1%的酚酞酒精溶液喷洒在试样件的劈裂面上，劈裂面未变色部分表明已碳化（酸性或中性），变色部分表示未碳化（碱性），30秒后，每隔10mm为一个测点，用游标卡尺测出各点碳化深度（包括涂层的厚度），求得平均值记录在表2。
56.二、耐腐蚀测试：将涂覆有实施例3
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7以及对比例3制得的防碳化涂料的试样件进行如下测试，参照gb/t50082—2009《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》，采用硫酸钠（5%质量浓度）作为侵蚀液，将混凝土试件浸泡在侵蚀液中，浸泡时间为10d。再放入碳化箱内碳化200d，并测得碳化深度，测试结果在表2。
57.三、将涂覆有实施例6、8、9制得的混凝土防碳化涂料的试样件进行如下方式进行碳化：向碳化箱内提供80%二氧化碳、20%氧气的碳化气体进行碳化，碳化时间为200d，取出并测得碳化深度，测试结果记录在表2。
58.表2 碳化深度mm腐蚀后碳化深度mmo2、co2碳化深度mm实施例111.4
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实施例212.3
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实施例310.832.3
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实施例411.626.6
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实施例511.122.4
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实施例67.416.15.6实施例711.119.7 实施例87.3
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3.4实施例97.1
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2.1对比例121.6
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对比例217.6
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对比例318.737.8
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对表1进行如下分析：结合实施例3、实施例4和实施例5并结合表1可以看出，将玻璃粉经过第一次改性，使玻璃粉的分散性提高，从而提高涂料的耐腐蚀性能。
59.结合实施例3、实施例6并结合表1可以看出，将玻璃粉经过第一次改性第二次改性后，使玻璃粉表面覆盖有大量的活性基团，在水泥水化反应放热时，第二次改性后的玻璃粉表面与甲基丙烯酸缩水甘油酯进行接枝，使涂层更加致密，从而提高对二氧化碳的隔离效果。
60.结合实施例3、实施例7并结合表1可以看出，直接将玻璃粉经过第二次改性，使玻璃粉在涂料中的分散性不好，使涂料涂层对二氧化碳的隔绝性能降低。
61.结合实施例6、实施例8并结合表1可以看出，电气石粉末在全二氧化碳进行碳化实验的条件下，电气石粉末的效果不明显。但是当采用80%二氧化碳、20%氧气的混合气体对试
样件进行碳化后发现，添加电气石粉末后使涂层的防碳化性能明显提高。其原因可能是，电气石粉末具有将氧气分子转化成氧负离子的作用，使涂料表面聚集一层氧气保护层，使二氧化碳不易轻易接触涂层表面，从而提高涂层的防碳化性能。
62.结合实施例8、实施例9并结合表1可以看出，将电气石粉末经过改性后，通过与甲基丙烯酰氯进行接枝，使电气石与涂料的相容性更佳，进而提高电气石粉末在涂料中的分散性，从而提高涂料的防碳化性能。
63.结合实施例3与对比例1并结合表1可以看出，粉煤灰、石英粉不进行煅烧，使粉煤灰、石英粉不具有热活化活性，导致粉煤灰、石英粉不易与甲基丙烯酸缩水甘油酯发生接枝反应，导致涂层的致密性降低，从而降低涂料的防碳化能力。
64.结合实施例3与对比例2并结合表1可以看出，将甲基丙烯酸缩水甘油酯采用甲基丙烯酸甲酯替代后，因甲基丙烯酸甲酯中部含有环氧基，使煅烧后的粉煤灰、石英粉难以与其进行接枝、或接枝量较小，使涂层的致密性降低，从而导致涂层的防碳化性能降低。
65.结合实施例3与对比例2并结合表1可以看出，第二改性玻璃粉与甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝效果较好，而第二改性玻璃粉与甲基丙烯酸甲酯无法接枝，使涂层致密性降低，从而导致防碳化性能降低。
66.以上仅仅是对本技术的解释，其并不是对本技术的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本技术的权利要求范围内都受到专利法的保护。