專(zhuān)利名稱(chēng)：：膠乳組合物、使用它的防腐膠乳水泥砂漿及其在低溫施工中的用途的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及防腐膠乳水泥砂漿及其所含膠乳組合物。更具體地，涉及可低溫施工的防腐膠乳水泥砂漿及其所含膠乳組合物。
背景技術(shù)：
：目前，建筑防腐蝕施工要求環(huán)境溫度一般在1030°C。參考其他行業(yè)如《公路路面基層施工技術(shù)規(guī)范》規(guī)定"水泥穩(wěn)定結(jié)構(gòu)層施工期的最低氣溫應(yīng)在5。C以上，并在第一次重冰凍(-35°C)到來(lái)之前半個(gè)月到一個(gè)月完成"。常溫下，膠乳組合物與水泥砂漿充分混合后，形成具有彈性的剛性復(fù)合層，其粘結(jié)性能好，耐久性和耐磨性高，抗折強(qiáng)度明顯提高。例如，氯丁膠乳水泥砂漿防腐復(fù)合層，無(wú)論是化工廠整體面層還是梁、柱防腐，效果都很好，但其缺點(diǎn)是不能在低溫下施工。剛形成的膠乳水泥砂漿防腐復(fù)合層的強(qiáng)度增長(zhǎng)主要靠水化作用，低溫液相完全結(jié)冰前，水化作用部分進(jìn)行。當(dāng)水泥砂漿的溫度低于5"C時(shí)，水泥與水之間的放熱水化反應(yīng)速度將變慢，防腐施工中存在工期長(zhǎng)、費(fèi)用高、強(qiáng)度低和抗?jié)B性降低的問(wèn)題，導(dǎo)致防腐效果大大降低。低溫液相結(jié)冰后，水化作用停止，而且液相結(jié)冰時(shí)，體積會(huì)膨脹，使混凝士結(jié)構(gòu)松散破壞。與防腐低溫施工有一定聯(lián)系的混凝土冬季施工常采用加熱的方法，如火爐加熱、蒸汽加熱和紅外線加熱，可以縮短工期，做到固化強(qiáng)度達(dá)標(biāo)，但存在費(fèi)用高，工藝復(fù)雜的缺點(diǎn)，膠乳水泥砂漿防腐低溫施工不宜采用。在特殊情況下，某些形狀復(fù)雜的基層也不能用加熱的方法。在北方，如哈爾濱市處在東北寒冷地區(qū)，每年有5個(gè)月以上的冬期施工期。其他地區(qū)低溫時(shí)采用膠乳防腐施工也有相當(dāng)大的難度。近年來(lái)，國(guó)家號(hào)召節(jié)能減排，膠乳水泥砂漿低溫施工就是在要節(jié)省能源的前提下，滿(mǎn)足化工防腐要求。膠乳水泥砂漿的低溫防腐施工可以借鑒混凝土采用功能性外加劑的方法來(lái)達(dá)到低溫固化的目的，但膠乳水泥砂漿因組分中有機(jī)聚合物的特殊性，存在容易破乳失效的問(wèn)題，使用現(xiàn)有的外加劑不能保證膠乳水泥砂漿防腐性能，不能滿(mǎn)足化工尤其是堿廠相對(duì)嚴(yán)重的腐蝕環(huán)境。低溫防腐施工若只采用塑料薄膜養(yǎng)生，很難保證質(zhì)量。即使溫度不是很低((TC以上)，在施工中也往往需要較長(zhǎng)的時(shí)間和相對(duì)復(fù)雜的方法來(lái)養(yǎng)護(hù)，這就延長(zhǎng)了工期。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是，提供一種膠乳組合物，使得包含該膠乳組合物的防腐膠乳水泥砂漿尤其滿(mǎn)足低溫施工的要求。本發(fā)明人對(duì)膠乳組合物進(jìn)行了深入研究。篩選出性?xún)r(jià)比好的乳化穩(wěn)定劑、硅粉、消泡劑、促凝劑、抗凍劑等功能性助劑，加入到膠乳中制得膠乳組合物，發(fā)現(xiàn)可以降低膠乳水泥砂漿的水灰比，保證低溫水化進(jìn)行，防止結(jié)凍破壞的發(fā)生。這些功能性助劑可以加快膠乳水泥砂漿的固化進(jìn)程，并降低膠乳水泥砂漿中液相冰點(diǎn)，使膠乳水泥砂漿在零攝氏度以下溫度固化，保證膠乳水泥砂漿不遭受凍害，縮短膠乳水泥砂漿達(dá)到齡期強(qiáng)度的時(shí)間，進(jìn)而保證膠乳水泥砂漿固化后發(fā)揮正常的防腐功能，實(shí)現(xiàn)-55i:低溫施工，而且無(wú)voc排放。其中，膠乳本身具有優(yōu)異的抗腐蝕功能，水泥水化吸收乳液中水分，使乳液脫水、硫化而逐漸凝固，水泥水化產(chǎn)物與聚合物互相包裹填充形成致密的結(jié)構(gòu)，從而改善了水泥砂漿的物理性能，與水泥砂漿形成具有彈性的剛性復(fù)合層，極大提高防腐性能。乳化穩(wěn)定劑可以維持膠乳的穩(wěn)定，并與水泥砂漿混合后不發(fā)生破乳現(xiàn)象。硅粉主要提高抗凍性，促凝劑可加快早期水化速度，使得膠乳水泥砂漿能迅速達(dá)到臨界強(qiáng)度，可減少氣泡，并具有降低水灰比的優(yōu)點(diǎn)，意味著提高了混凝土的密實(shí)性，改善混凝土的亞微觀結(jié)構(gòu)，堵塞混凝土的毛細(xì)孔徑；抗凍劑降低了膠乳水泥砂漿的凍點(diǎn)。4因此，通過(guò)選擇合適的功能性助劑與膠乳配合，使低溫條件下施工變?yōu)榭赡?，避免過(guò)去繁雜的低溫施工工序，延長(zhǎng)了防腐施工工期，節(jié)約材料成本和勞動(dòng)力成本，拓寬膠乳水泥砂漿防腐應(yīng)用領(lǐng)域。本發(fā)明的技術(shù)方案為一種適合防腐水泥砂槳用途的膠乳組合物，以膠乳組合物總質(zhì)量計(jì)含5%10%的乳化穩(wěn)定劑，3%6%的硅粉，0.4%1%的消泡劑，30%60%的膠乳，及余量的水。本發(fā)明用的合適的膠乳有氯丁膠乳和丁苯膠乳。從防腐性能上看，氯丁膠乳優(yōu)于丁苯膠乳，而且施工方便。例如，LDR—401型氯丁膠乳、LDR—501Y型陽(yáng)離子氯丁膠乳、LSR—511型羧基氯丁膠乳，它們本身具有優(yōu)異的抗腐蝕功能，使得水泥砂漿固化后抗腐蝕性能良好。這幾種氯丁膠乳比PC—18X3羧基丁苯膠乳抗凍融性更好，抗腐蝕性能好。本發(fā)明特別優(yōu)先選用乳液型的氯丁膠乳。合適的乳化穩(wěn)定劑主要是非離子表面活性劑。與其他表面活性劑，如十二烷基磺酸鈉、十二烷基二甲基芐基氯化銨相比，非離子表面活性劑可以維持新型改性膠乳的穩(wěn)定，并與水泥砂漿混合后不發(fā)生破乳現(xiàn)象。而使用陰離子表面活性劑不能起到穩(wěn)定作用，膠乳與水泥混合攪拌后，膠乳破乳成團(tuán)，不能均勻成膜，達(dá)不到防腐的目的。本發(fā)明優(yōu)選壬基酚聚氧乙烯醚NP系列、辛基酚聚氧乙烯醚OP系列、聚山梨酯系列等，特別優(yōu)選的乳化穩(wěn)定劑有壬基酚聚氧乙烯醚NP—15、辛基酚聚氧乙烯醚OP—IO和聚山梨酯一80。本發(fā)明使用硅粉也稱(chēng)硅灰、微硅粉，優(yōu)選超細(xì)硅粉。超細(xì)硅粉通常是在冶煉硅鐵合金或工業(yè)硅時(shí)，通過(guò)煙道排出的硅蒸氣氧化后經(jīng)收塵器收集得到的無(wú)定形、粉末狀的二氧化硅，其顆粒直徑一般為0.150.20um。硅粉滲入水泥砂漿后，能很好地填充于水泥空隙之中，使?jié){體更微密，另外它還與游離的Ca(OH)2結(jié)合，形成穩(wěn)定的硅酸鈣水化物，該水化物凝膠強(qiáng)度高于Ca(OH)2晶體，可增加抗壓、抗折強(qiáng)度；增加致密度?？?jié)B性能5提高數(shù)倍；提高抗凍性，可承受幾百次快速凍解循環(huán)，相對(duì)彈性模量只降低10%20%;具有早強(qiáng)的特性；抗沖磨、抗空蝕性好。其中提高抗凍性是最重要的一點(diǎn)。消泡劑是膠乳組合物中關(guān)鍵的組成部分。合適的消泡劑的例子包括HZX-208型消泡劑、聚醚GPE、有機(jī)硅類(lèi)消泡劑。消泡劑可減少氣泡，并具有降低水灰比的優(yōu)點(diǎn)，意味著提高了混凝土的密實(shí)性，改善混凝土的亞微觀結(jié)構(gòu)，細(xì)化混凝土的毛細(xì)孔徑。本發(fā)明優(yōu)選有機(jī)硅類(lèi)消泡劑，比如有機(jī)硅GPF消泡劑。此外，本發(fā)明還提供了一種自制的有機(jī)硅類(lèi)消泡劑。一種優(yōu)選的自制消泡劑，包含但不限于如下物料24質(zhì)量份疏水性二氧化硅，2530質(zhì)量份二甲基硅油，515質(zhì)量壬基酚聚氧乙烯醚乳化劑，25質(zhì)量份聚山梨酯表面活性劑，以及以消泡劑總質(zhì)量計(jì)為0.5%2%的羧甲基纖維素，混合乳化即可使用。消泡劑的消泡一般通過(guò)如下方法測(cè)試將配方中的其他組分固定，添加1%(質(zhì)量)的不同種類(lèi)的消泡劑，測(cè)定膠乳水泥砂漿容重。容重越大，代表消泡功能越好，意味著膠乳水泥砂漿的密實(shí)程度高，抗凍融能力提高，抗防腐能力強(qiáng)。與其他硅系消泡劑相比，自制硅系消泡劑的容重大，是理想的消泡劑。此外，本發(fā)明組合物還可以進(jìn)一步包含促凝劑。促凝劑用于加快早期水化速度，使得膠乳水泥砂漿能迅速達(dá)到臨界強(qiáng)度，免受凍融的影響。適合的促凝劑的例子包括甲酸鹽、碳酸鹽、硝酸鹽、氯鹽、亞硝酸鈉和三乙醇胺，優(yōu)選碳酸鉀、三乙醇胺和甲酸鈣。它們不會(huì)使膠乳破乳，都能促進(jìn)膠乳水泥砂漿水化反應(yīng)，使膠乳水泥砂槳盡快固化，保證固化后的膠乳水泥砂漿具有良好的防腐性能。本發(fā)明組合物還可以進(jìn)一步包含抗凍劑。合適的抗凍劑的例子包括SW—SM型混凝土抗凍劑、S—l型建筑砂漿抗凍劑、硫酸鈉、硝酸鉀和硝酸鈉等，優(yōu)選硫酸鈉、硝酸鉀和硝酸鈉。它們都可以和膠乳相容，不會(huì)導(dǎo)致破乳，增加膠乳水泥砂漿的抗凍融能力，在0。C以下添加效果明顯。本發(fā)明還提供一種包含上述膠乳組合物的膠乳水泥砂漿，包含水泥、細(xì)骨料和上述膠乳組合物。通常，上述膠乳水泥砂漿中還可以添加其他組分，并按照適當(dāng)配比拌合即可。包含本發(fā)明膠乳組合物的膠乳水泥砂漿具有優(yōu)異的低溫施工應(yīng)用效果。各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)完全符合GB50212—2002《建筑防腐蝕工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》中的聚合物水泥砂漿制成品的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，抗折強(qiáng)度、抗?jié)B性增強(qiáng)，吸水率下降。綜合性能與單純的水泥砂漿相比有一定提高。耐腐蝕實(shí)驗(yàn)技術(shù)指標(biāo)顯示抗壓強(qiáng)度指標(biāo)在堿性介質(zhì)和鹽中都很好。耐酸性略差，但也遠(yuǎn)遠(yuǎn)好于普通水泥砂漿?？捎迷?55"C低溫施工，膠乳水泥砂漿建筑防腐的施工期每年增加23個(gè)月的時(shí)間，對(duì)于整個(gè)工程項(xiàng)目意味著提前12個(gè)月竣工，節(jié)約大量建設(shè)時(shí)間和勞動(dòng)力成本。包含本發(fā)明膠乳組合物的膠乳水泥砂漿還具有如下特點(diǎn)(1)適用溫度范圍寬可用在-55"C，無(wú)VOC排放，與環(huán)境相容性好，不會(huì)對(duì)人體造成傷害。通過(guò)添加功能性助劑使低溫施工變?yōu)榭赡埽瑫r(shí)滿(mǎn)足防腐要求。(2)適用范圍廣施工應(yīng)用范圍廣、步驟簡(jiǎn)單，對(duì)施工環(huán)境要求寬泛，如濕度、施工基層潔凈度等。可用于化工、石化行業(yè)的各種構(gòu)筑物混凝土表面、地面、罐體內(nèi)外壁的防腐施工，港務(wù)、船舶行業(yè)的水工混凝土的防腐施工，船甲板的耐鹽霧防腐防滑施工，地下室、底下儲(chǔ)池的防水抗?jié)B防腐施工。(3)防腐功效持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)這是由于本膠乳組合物兩大特點(diǎn)決定的，一是優(yōu)良的防腐性能，膠乳組合物固化后在水泥砂漿表面形成一層塑化膜，而且這種膜層充滿(mǎn)整個(gè)膠乳水泥砂漿結(jié)構(gòu)，保護(hù)主體。二是優(yōu)良的防水性能，塑化后的膜層充滿(mǎn)整個(gè)膠乳水泥砂漿內(nèi)部，填充水泥砂漿水化后形成應(yīng)力裂隙，形成一種網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，阻止腐蝕性介質(zhì)、水、氧氣對(duì)主體的腐蝕。防腐構(gòu)筑物質(zhì)保期8年，延長(zhǎng)構(gòu)筑物使用壽命，節(jié)約投資成本，延長(zhǎng)防腐施工周期，節(jié)約防腐施工成本。具體實(shí)施例方式下面以實(shí)施例的方式進(jìn)一步解釋本發(fā)明，但是本發(fā)明不局限于這些實(shí)施例。除非另有說(shuō)明，其中的"份"或"％"均為"質(zhì)量份"或"質(zhì)量％"。膠乳組合物實(shí)施例表1給出了六種膠乳組合物的配制組成。其中，水泥改性專(zhuān)用羧基丁苯膠乳來(lái)自淄博齊龍化工有限公司；NP—15壬基酚聚氧乙烯醚和OP—IO辛基酚聚氧乙烯醚乳化穩(wěn)定劑來(lái)自大連廣匯科技有限公司；超細(xì)硅粉為上海天愷特種材料有限公司的TOPKEN微硅粉，粒徑0.150.20lim;有機(jī)硅GPF消泡劑來(lái)自江蘇淮安星晨化儀有限責(zé)任公司。消泡劑A為自制消泡劑，其制備方法為將2份疏水性二氧化硅(德國(guó)Evonik-Degussa氣相二氧化硅AerosilR812S，BET法比表面積為220±25m2/g，Si02含量》99.8%)，30份二甲基硅油，12份壬基酚聚氧乙烯醚乳化劑NP—10，2份壬基酚聚氧乙烯醚乳化劑NP—4，5份聚山梨酯一80表面活性劑，以消泡劑總質(zhì)量計(jì)的1%的羧甲基纖維素，混合乳化即制得消泡劑A。表l膠乳組合物配比組成<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>一水泥砂漿實(shí)施例和對(duì)比例在100份普通硅酸鹽425#水泥和200份中粗河砂中，分別添加不同配比的上述膠乳組合物16，及普通混凝土外加劑HZ—6A早強(qiáng)防凍劑和RJ_4型防凍劑，人工拌合得到8種水泥砂漿。其配比組成見(jiàn)表2。其中，HZ—6A早強(qiáng)防凍劑購(gòu)自北京市雙龍建筑材料有限公司；RJ—4型防凍劑采購(gòu)自廬江礬礦特建廠。表2水泥砂槳中含膠乳組合物或混凝土外加劑配比組成單位質(zhì)量份<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>水泥砂漿試件制作采用振動(dòng)臺(tái)振實(shí)制得膠乳水泥砂漿試件16以及水泥砂漿對(duì)比試件12。在20士3。C環(huán)境下預(yù)養(yǎng)后移入-5。C冰箱內(nèi)放置并用塑料布覆蓋試件，-5"低溫箱1611，室溫8h，為一循環(huán)(與實(shí)際施工條件相近似)。7次循環(huán)后脫模室溫放置養(yǎng)護(hù)，28天后測(cè)試物理性能。根據(jù)GB50212—2002《建筑防腐蝕工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》，對(duì)于防腐的膠乳水泥砂漿，主要測(cè)試抗壓強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度和粘結(jié)力等參數(shù)，膠乳水泥砂漿試件16和對(duì)比試件12的物理性能參數(shù)測(cè)試結(jié)果如表3所示。表3水泥砂漿試件的物理性能參數(shù)<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>4.2由表3可知，膠乳水泥砂漿試件16的抗折強(qiáng)度》3.1MPa，抗壓強(qiáng)度》30MPa，與水泥粘接強(qiáng)度》1.2MPa，抗?jié)B等級(jí)》1.6MPa，吸水率《3.0%，均符合GB50212—2002《建筑防腐蝕工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》中的聚合物水泥砂漿制成品的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)比試件1和2不符合上述質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。進(jìn)一步地，對(duì)水泥砂漿試件的化學(xué)性能進(jìn)行測(cè)試?；瘜W(xué)腐蝕試驗(yàn)采用全浸實(shí)驗(yàn)，試件間相互隔開(kāi)，液面高出試件12cm，腐蝕性介質(zhì)為化工行業(yè)常見(jiàn)的酸堿介質(zhì)，介質(zhì)溫度要求在2325'C范圍內(nèi)，定期檢測(cè)介質(zhì)的濃度，及時(shí)調(diào)整介質(zhì)的濃度或更新介質(zhì)，保證介質(zhì)濃度不變，浸泡時(shí)間一般半年或一年。表4和表5分別給出了在堿性介質(zhì)和酸性及苯介質(zhì)中的腐蝕試驗(yàn)后試件的抗壓強(qiáng)度。4試件經(jīng)堿性介質(zhì)腐蝕試驗(yàn)后的抗壓強(qiáng)度(一年)單位MPa飽和尿素飽和碳酸2fW氫氧10%氯化純堿生產(chǎn)純堿生產(chǎn)溶液鈉溶液化鈉溶液鈉溶液氨母液I母液II試件135.326.722.321.725.518.1試件234.427.426.322.920.825.9試件334.226.322.624.125.719.4試件433.924.320.523.222.520.7試件532.116.818.418.517.417.2試件630.219.117.519.418.419.5對(duì)比試件118.3腐蝕16.3腐蝕腐蝕開(kāi)裂腐蝕開(kāi)裂對(duì)比試件220.7腐蝕17.2腐蝕腐蝕腐蝕表5試件經(jīng)酸性及苯介質(zhì)腐蝕試驗(yàn)后的抗壓強(qiáng)度(半年)單d立MPa2%鹽酸5%鹽酸2%硝酸5%氫氟酸苯2%硫酸試件128.624.030.629.634.220.6—"26.521.422.322.533.816.8試件321.818.919.528.330.419.5試件427.519.618.624.931.518.1試件517.418.717.425.327.214.8試件616.716.518.321.726.415.3對(duì)比試件110.412.5腐蝕嚴(yán)重14.322.4腐蝕開(kāi)裂對(duì)比試件2腐蝕嚴(yán)重腐蝕嚴(yán)重腐蝕開(kāi)裂13.625.1腐蝕開(kāi)裂表5和表6的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，采用本發(fā)明膠乳組合物的膠乳水泥砂漿，在低溫施工條件下的防腐效果可以滿(mǎn)足化工防腐要求。ii權(quán)利要求1、一種適合防腐水泥砂漿用途的膠乳組合物，其特征是，以膠乳組合物總質(zhì)量計(jì)含5％～10％的乳化穩(wěn)定劑，3％～6％的硅粉，0.4％～1％的消泡劑，30％～60％的膠乳，及余量的水。2、權(quán)利要求1所述的膠乳組合物，其特征是，以膠乳組合物總質(zhì)量計(jì)還含0.4%0.5%的促凝劑禾口/或1.0%1.5%的抗凍劑。3、權(quán)利要求1或2所述的膠乳組合物，其特征是，所述膠乳為氯丁膠乳。4、權(quán)利要求1或2所述的膠乳組合物，其特征是，所述乳化穩(wěn)定劑為非離子表面活性劑，優(yōu)選自壬基酚聚氧乙烯醚NP系列、辛基酚聚氧乙烯醚OP系列和聚山梨酯系列，特別優(yōu)選自壬基酚聚氧乙烯醚NP_15、辛基酚聚氧乙烯醚OP—IO和聚山梨酯一80。5、權(quán)利要求1或2所述的膠乳組合物，其特征是，所述硅粉為粒徑0.150.20um的超細(xì)二氧化硅粉。6、權(quán)利要求1或2所述的膠乳組合物，其特征是，所述消泡劑為有機(jī)硅類(lèi)消泡劑。7、權(quán)利要求6所述的膠乳組合物，其特征是，所述有機(jī)硅類(lèi)消泡劑包含但不限于如下物料24質(zhì)量份疏水性二氧化硅，2530質(zhì)量份二甲基硅油，515質(zhì)量份壬基酚聚氧乙烯醚乳化劑，25質(zhì)量份聚山梨酯表面活性劑，以及以消泡劑總質(zhì)量計(jì)為0.5%2%的羧甲基纖維素。8、權(quán)利要求2所述的膠乳組合物，其特征是，所述促凝劑選自碳酸鉀、三乙醇胺和甲酸鈣；所述抗凍劑選自硫酸鈉、硝酸鉀和硝酸鈉。9、一種防腐膠乳水泥砂漿，其特征是，它包含水泥，細(xì)骨料，以及權(quán)利要求1或2所述的膠乳組合物。10、權(quán)利要求9所述的防腐膠乳水泥砂漿，其特征是，它在-55"低溫下施工的用途。全文摘要本發(fā)明提供了一種適合防腐水泥砂漿用途的膠乳組合物，以該膠乳組合物總重量計(jì)，含如下重量百分比的物料5％～10％的乳化穩(wěn)定劑，3％～6％的硅粉，0.4％～1％的消泡劑，30％～60％的膠乳，及余量的水。本膠乳組合物還可以含0.4％～0.5％的促凝劑和/或1.0％～1.5％的抗凍劑。使用所述膠乳組合物的改性水泥砂漿作為防腐層，與水泥砂漿或混凝土等基層能牢固粘合，不易脫落，具有防水、防腐、耐堿、耐火、無(wú)毒、無(wú)味等特點(diǎn)，與普通水泥砂漿層相比有一定彈性，在低溫防腐施工應(yīng)用中具有極佳的性能價(jià)格比。文檔編號(hào)C08K5/00GK101508802SQ20091011985公開(kāi)日2009年8月19日申請(qǐng)日期2009年3月20日優(yōu)先權(quán)日2009年3月20日發(fā)明者翔李,俊沈,王旭東,王永飛,董海波,趙曉舒申請(qǐng)人:大連化工研究設(shè)計(jì)院