[发明专利]水泥基材料表面渗透防护剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及建筑材料保护领域，具体为水泥基材料表面渗透防护剂及其制备方法。

背景技术

水泥基材料包括水泥混凝土、水泥砂浆、泡沫混凝土、加气混凝土等，其不仅是目前建筑、土木、水利、交通等领域最重要的主体结构材料，也是建筑物、构筑物及相关土木工程中最重要的保温、维护、抹面、砌筑材料，在国民经济中具有极其重要的地位。

随着目前我国基本建设的全面开展，后期的结构维护、修补等问题将会日益突出。因此，对于水泥基材料进行有效防护，对于延长其使用寿命具有重要的现实意义。通过对水泥基材料的有效防护，不仅可以保证水泥基建、构筑物或是保温、维护材料在使用寿命期间的安全性，而且能大大减少后期的维修、加固费用，符合可持续发展的要求。

目前，用于水泥基材料表面处理的材料主要包括表面涂装材料和表面硬化剂，这两类材料主要通过在水泥基材料表面附加一层硬质附着层，从而达到提高其耐磨、耐候或装饰目的。这两类材料主要包括厚浆型涂层和涂覆层两种类型，其能封闭水泥基材料表面孔隙和微裂缝，起到较高的增强和密封作用。其中，厚浆型涂层用于混凝土表面，且干燥厚度在0.25mm～0.75mm之间。厚浆型涂层会改变原有水泥基材料表面外观形状，可能会着色或会遮盖水泥基材料表面的污染物，且许多这类材料会受紫外线的影响，在表面受磨时会发生磨耗。涂覆层一般指粘结在水泥基材料表面上且厚度为6mm或大于6mm的材料，涂覆层可以采用浇注、抹平、刮平、喷洒等方式分单层或多层施工于基材表面。同时，还可以采用一些附加增强构件，如焊接金属织物、钢筋或纤维等，对涂覆层进行增强。

现有用于水泥基材料表面具有防护作用的材料，如涂层防护材料和表面封闭防护材料，由于采取厚质涂层路线，故普遍存在由于封闭表层孔隙而造成的内部水分无法排出，而导致的保温性能、粘接性能方面的一系列问题，另外还存在着色等缺陷。本发明的目的在于采用表面渗透的处理方式，实现水泥基材料表层结构整体增强作用，防护处理后的水泥基材料不仅耐久性能得到提高，抗劣化能力和保温效果得到改善，还可以有效地解决表面粉化、微裂缝、脱落等表面缺陷，对水泥基材料的表观也具有一定地改善效果，可在一般自然环境条件下作为水泥基表面防护材料，在苛刻环境条件下则可作为防腐的底涂和中涂材料。

本发明提供一种水泥基材料表面渗透防护剂及其制备方法。

发明内容

水泥基材料从微观结构来看，其孔结构可分为三类：超微孔、凝胶孔和毛细孔。造成水泥基材料渗透的主要为1.6nm以上的毛细孔和大孔，正是由于毛细孔和大孔的存在，使得水泥基材料具有非均质多孔结构及高渗透性特点。水泥基材料中的液体渗透可简化为一种在多孔固体中液体流动的渗流模型，可通过Darcy定律来描述，气体渗透满足Fick定律，侵蚀系数与渗透时间呈开方线性关系。由此可以看出，水泥基材料很易受使用环境的物理、化学及微生物等的作用而劣化。从材料耐久性的破坏机制来讲，几乎所有影响水泥基材料耐久性的化学和物理过程都涉及两个主要的影响因素，即水及水载有害离子在孔隙和裂缝中的迁移。Taylor HFW 认为水泥基材料的耐久性在大多数情况下，是由它们作为坚实的屏障而有效阻止或至少是降低离子迁移进程决定的。通过Powers提出的静水压假说和渗透压假说，和P K Mehta的理论都说明，渗透性对水泥基材料的耐久性具有最重要的影响，常见的耐久性病害基本都和水的作用息息相关，如：中性化、冻裂、剥蚀、硫酸根离子侵蚀、氯离子侵蚀、酸雨腐蚀、生物侵蚀、盐霜、碱-集料反应、工业环境下酸碱腐蚀等都是通过水载有害物质，包括CO₂、SO₃、O₂、SO₄^2-和Cl^-，进行侵蚀。

发明人通过对水泥基材料的长期研究和探索，得到了前述结论，并提供一种与现有表面涂装材料和表面硬化剂完全不同的水泥基材料表面渗透防护剂及其制备方法。本发明的渗透防护剂以提高水泥基材料表面防护性能、增强水泥基材料耐久性能为主，能显著增强水泥基材料的耐磨、保温、防水性能，同时其还能提高水泥基材料抗玷污性、抗盐霜、表面粉化、微裂缝、脱落、冻裂、剥蚀等表面缺陷，对于保证以水泥作为主要胶凝材料的建筑物、构筑物、土木工程、保温材料、维护材料等在使用寿命期间的安全性，减少后期维修、加固费用，实现水泥基材料的长期利用具有重要意义，符合可持续发展的要求，具有极高的应用价值和广阔的市场应用前景。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：