CN114261007A

CN114261007A - 一种混凝土表面功能化重组材料及其使用方法

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Publication number: CN114261007A
Application number: CN202111565439.5A
Authority: CN
Inventors: 余昆; 王军; 赵日煦; 高飞; 熊龙; 李兴; 邢菊香; 金宏程; 包明; 黄灿
Original assignee: China West Construction Group Co Ltd; China Construction Ready Mixed Concrete Co Ltd
Current assignee: China West Construction Group Co Ltd; China Construction Ready Mixed Concrete Co Ltd
Priority date: 2021-12-20
Filing date: 2021-12-20
Publication date: 2022-04-01

Abstract

本发明公开了一种混凝土表面功能化重组材料及其使用方法。该重组材料中，各组分及其所占质量百分比为：功能化纳米材料60‑80％，活性激发材料10‑20％，紫外光固化材料5‑15％，余量为水；其中所述功能化纳米材料为疏水二氧化硅/介孔二氧化锆复合纳米材料。其使用方法为：在混凝土表面功能化重组材料作为打磨材料对拉毛处理后的混凝土表面进行打磨，然后紫外光下照射进行固化，形成防护膜。该重组材料，常温下为稳定悬浊液，可有效打磨混凝土表面结构，施工后可在混凝土表面构筑一层单向混凝土疏水，且极其稳固的混凝土保护结构，同时在根本上解决了混凝土表面结构打磨产生大量粉尘的污染问题，高效且环保。

Description

一种混凝土表面功能化重组材料及其使用方法

技术领域

本发明涉及混凝土与水泥制品技术领域，具体涉及一种混凝土表面功能化重组材料及其使用方法。

背景技术

随着混凝土材料的应用日益广泛，其耐雨水冲刷、酸雨腐蚀等性能也不断受到关注。众所周知，混凝土表面亲水，且内部存在大量孔隙，是一种极易渗水的无机非金属材料，而水中带有的大量有害物质，则会对混凝土耐久性产生致命影响，尤其是针对大型地下工程、楼顶屋面工程及外墙表面工程等。

目前，传统的表面防护涂料如沥青、聚氨酯、树脂等，均是在混凝土表面构建一层致密的膜结构，但是由于其内部水分向外排除时极易使其结构破裂，其功能性也会快速消失，此外表面防护涂料其附着能力有限，在表面形成裂缝后，也会快速脱离混凝土表面。

现有研究中硅烷是一种高渗透型防水材料，是第4代有机硅防水材料，一方面能阻挡侵蚀性离子的渗透、阻碍有机微生物的附着从而减少其分泌的有机酸对建筑的腐蚀；另一方面，能借助雨水的冲刷而带走无机污染物，解决高楼层建筑难以实现人工清洗的难题。硅烷以溶液、乳液或者膏体的形式喷涂在混凝土表面，能在一定层度上解决传统表面防护涂料的耐久性差问题，但是其附着于混凝土表面的能力仍然受限。

CN111040625A公开一种超疏水性涂料，添加了有机硅烷、无机纳米材料和乳化剂，通过控制各个组分的质量配比，使超疏水性涂料在泡沫混凝土内部形成微纳混合的微观结构，该疏水材料虽然起到了增大混凝土表面接触角的效果，但其施工需要浸泡的方式，并不适用于常规混凝土结构。此外，由于其表面结构并未打磨平整，在外观上和功能性上均会大打折扣。

因此，亟需一种具有表面功能化重组的复合纳米材料，施工后可在混凝土表面构筑一层单向混凝土疏水，且极其稳固的混凝土保护结构。

发明内容

本发明的主要目的在于针对现有技术存在的不足，提供一种混凝土表面功能化重组材料及其使用方法。该混凝土表面功能化重组材料，常温下为稳定悬浊液，可有效打磨混凝土表面结构，施工后可在混凝土表面构筑一层单向混凝土疏水，且极其稳固的混凝土保护结构。施工过程有效利用打磨下来的混凝土表面材料，充分利用表面原有材料的残余活性，并在根本上解决了混凝土表面结构打磨产生大量粉尘的污染问题，高效且环保。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

提供一种混凝土表面功能化重组材料，各组分及其所占质量百分比为：功能化纳米材料 60-80％，活性激发材料10-20％，紫外光固化材料5-15％，余量为水；其中所述功能化纳米材料为疏水二氧化硅/介孔二氧化锆复合纳米材料。

按上述方案，所述混凝土表面功能化重组材料，各组分及其所占质量百分比为：功能化纳米材料65-75％，表面残余物质活性激发材料12-18％，紫外光固化材料8-12％，余量水5％。

按上述方案，所述疏水二氧化硅/介孔二氧化锆复合纳米材料中，所述疏水二氧化硅为经有机硅烷处理过的纳米二氧化硅，其比表面积为100-200m²/g；所述介孔二氧化锆孔径为 5-50nm，粒径为2000-10000目。

按上述方案，所述疏水二氧化硅/介孔二氧化锆复合纳米材料中，所述疏水二氧化硅均匀负载在介孔二氧化锆内。

按上述方案，所述疏水二氧化硅/介孔二氧化锆复合纳米材料中，所述疏水二氧化硅和介孔二氧化锆的质量比为5-6:1。

按上述方案，所述疏水二氧化硅/介孔二氧化锆复合纳米材料的制备包括以下步骤：

1)使用非离子型聚丙烯酰胺和水分散疏水纳米二氧化硅，研磨分散，得到疏水纳米二氧化硅分散液；

2)将步骤1)所得分散液中加入介孔二氧化锆研磨分散，即可得到疏水二氧化硅/介孔二氧化锆复合纳米材料。

优选地，所述步骤1)中，疏水纳米二氧化硅、非离子型聚丙烯酰胺和水的质量比为100:1-2:4-6。

优选地，所述步骤1)中，研磨分散时间为0.5-1.5h；所述步骤2)中，研磨分散时间为 0.5-1.5h。

按上述方案，所述活性激发材料为氧化钙、氯化钙、氢氧化钙中的一种或多种。活性激发材料可以激活从混凝土表面打磨下来的表面残余物质。

按上述方案，所述紫外光固化材料为(2,4,6-三甲基苯甲酰)基膦酸乙酯、(2,4,6-三甲基苯甲酰)氧化膦中的至少一种。

按上述方案，所述混凝土表面功能化重组材料添加水调整其固含至50-80％。

按上述方案，所述混凝土表面功能化重组材料，其制备方法为：按质量分数将功能化纳米材料、活性激发材料、紫外光固化材料、水混合均匀即可。优选地，添加水调整其固含至 50-80％。

提供一种上述混凝土表面功能化重组材料在混凝土表面防护方面的应用。

按上述方案，所述应用为混凝土表面功能化重组材料作为打磨材料对拉毛处理后的混凝土表面进行打磨，然后紫外光下照射进行固化，形成防护膜。

提供一种上述混凝土表面功能化重组材料的使用方法，包括如下步骤：

1)对成型混凝土进行拉毛处理，至表面呈粗糙且平整；

2)使用非吸尘款混凝土表面研磨机对步骤1)拉毛处理后的混凝土进行研磨，其中以上述混凝土表面功能化重组材料作为打磨材料；

3)研磨处理后使用紫外光照射2-3h进一步固化，固化完毕后即可使用。

按上述方案，所述混凝土表面功能化重组材料添加量为800-1000g/m²。

按上述方案，所述步骤1)中成型混凝土为成型20-28d的混凝土。

本发明提供一种混凝土表面功能化重组材料，包括功能化纳米材料，活性激发材料和紫外光固化材料，可以用于混凝土表面的防护；其中：功能化纳米材料为疏水二氧化硅/介孔二氧化锆复合纳米材料，疏水二氧化硅均匀负载在介孔二氧化锆内，疏水纳米二氧化硅提供大量的疏水分子，提升混凝土表面防水性能，而介孔二氧化锆具有高耐磨性可以实现对混凝土表面进行打磨，并形成平整带一定粗糙度的表面，进一步增强疏水性；该重组材料为悬浊液，用于打磨混凝土表面时，可以吸附包裹打磨产生的混凝土粉尘，一方面防止粉尘造成的污染，另一方面，利用活性激发材料和紫外光固化材料实现混凝土粉尘在混凝土表面快速成膜固定，形成的保护层结构与混凝土连成一体，保证了结构的稳定性，效果上远高于单纯的涂抹；同时打磨成的带有粗糙度的表面也可以增强保护层结构与混凝土之间的结合力。施工完成在混凝土表面重新构筑一层单向混凝土疏水且极其稳固的混凝土保护结构。

本发明的有益效果为：

1.本发明提供的混凝土表面功能化重组材料，用于混凝土表面防护时，可以显著提升混凝土表面疏水性能，增大表面接触角至160°～175°，有效防止混凝土表面水向内渗入，保护其不受外部有害离子的侵蚀；此外，对于外墙结构，雨水等会在外部滚动，带走表面的粉尘，达到自清洁功能。

2.重组材料中的活性激发材料和紫外光固化材料，充分利用打磨过程产生的混凝土粉末，在混凝土表面快速成膜，一方面防止打磨产生粉尘造成的污染，另一方面使得形成的保护层结构与混凝土连成一体，保证了结构的稳定性。

3.本发明提供的混凝土表面功能化重组材料，组分简单，施工方式高效且易于实施，施工周期短，施工后即可快速投入使用缩短工期，环境友好且杜绝二次污染，适用于大范围推广应用。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。

实施例1

提供一种混凝土表面功能化重组材料的制备和使用方法，包括以下步骤：

1)称量疏水二氧化硅100g，非离子型聚丙烯酰胺1.5g，去离子水5g，研磨分散1h，随后添加介孔二氧化锆20g研磨分散1h，其中疏水二氧化硅为经有机硅烷处理的纳米二氧化硅，其比表面积为150±50m²/g，介孔二氧化锆孔径为5-50nm，2000-10000目，得到功能化纳米材料。

2)称量氧化钙、氯化钙、氢氧化钙各10g，混合均匀得表面残余物质活性激发材料。

3)按质量比60：20：15将功能化纳米材料60g、活性激发材料20g、(2,4,6-三甲基苯甲酰)基膦酸乙酯和(2,4,6-三甲基苯甲酰)氧化膦各7.5g，水5g混合均匀，测量其固含，添加水调整其固含至70％。

4)使用混凝土表面拉毛机对成型28d的混凝土表面进行拉毛处理，至表面呈粗糙且平整，随后使用非吸尘款混凝土表面研磨机对上述混凝土进行研磨处理，其中添加制备的混凝土表面功能化重组材料作为打磨材料，添加量为800g/m²；处理完毕后使用紫外光照射2h 进一步固化，固化完毕后即可。

利用接触角仪(OCA20 machine Data-Physics)测试样品的接触角，并在打磨0.5h后再次测试样品的接触角，测试结果见表1。

实施例2

功能化纳米材料和表面残余物质活性激发材料制备参考实施例1，调整功能化纳米材料、活性激发材料、紫外光固化材料，水质量比至70：15：10：5。

实施例3

功能化纳米材料和表面残余物质活性激发材料制备参考实施例1，调整功能化纳米材料、活性激发材料、紫外光固化材料，水质量比至80：10：5：5。

对比例1

不对混凝土表面进行任何处理。

对比例2

仅对混凝土表面喷涂800g/m²市售疏水纳米二氧化硅涂料，自然风干。

由表1可看出，相比于未处理的混凝土表面，实施例1-3及对比例2的第一次测得的接触角均有明显提升，相比于对比例2，实施例1-3的打磨后第二次接触角明显提升，对比例2在二次打磨后其性能损失极为明显。结果表面，本发明在提升混凝土表面能够构筑一层稳固的疏水结构，该结构与混凝土表面融为一体，耐久性高。

表1实施例1-3及对比例1-2接触角测试结果

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的实例，而并非对实施方式的限制。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而因此所引申的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之内。

Claims

1.一种混凝土表面功能化重组材料，其特征在于，各组分及其所占质量百分比为：功能化纳米材料60-80％，活性激发材料10-20％，紫外光固化材料5-15％，余量为水；其中所述功能化纳米材料为疏水二氧化硅/介孔二氧化锆复合纳米材料。

2.根据权利要求1所述的混凝土表面功能化重组材料，其特征在于，所述疏水二氧化硅/介孔二氧化锆复合纳米材料中，所述疏水二氧化硅为经有机硅烷处理过的纳米二氧化硅，其比表面积为100-200m²/g；所述介孔二氧化锆孔径为5-50nm，粒径为2000-10000目。

3.根据权利要求1所述的混凝土表面功能化重组材料，其特征在于，所述疏水二氧化硅/介孔二氧化锆复合纳米材料中，所述疏水二氧化硅和介孔二氧化锆的质量比为5-6:1。

4.根据权利要求1所述的混凝土表面功能化重组材料，其特征在于，所述疏水二氧化硅/介孔二氧化锆复合纳米材料的制备包括以下步骤：

1)使用非离子型聚丙烯酰胺和水分散疏水纳米二氧化硅，研磨分散，得到疏水纳米二氧化硅分散液；其中疏水纳米二氧化硅、非离子型聚丙烯酰胺和水的质量比为100:1-2:4-6；

5.根据权利要求1所述的混凝土表面功能化重组材料，其特征在于，所述活性激发材料为氧化钙、氯化钙、氢氧化钙中的一种或多种；所述紫外光固化材料为(2,4,6-三甲基苯甲酰)基膦酸乙酯、(2,4,6-三甲基苯甲酰)氧化膦中的至少一种。

6.根据权利要求1所述的混凝土表面功能化重组材料，其特征在于，所述混凝土表面功能化重组材料添加水调整其固含至50～80％。

7.一种权利要求1-6任一项所述的混凝土表面功能化重组材料在混凝土表面防护方面的应用。

8.根据权利要求7所述的应用，其特征在于，所述应用为混凝土表面功能化重组材料作为打磨材料对拉毛处理后的混凝土表面进行打磨，然后紫外光下照射进行固化，形成防护膜。

9.一种权利要求1-6任一项所述的混凝土表面功能化重组材料的使用方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)对成型混凝土进行拉毛处理，至表面呈粗糙且平整；

2)使用非吸尘款混凝土表面研磨机对步骤1)拉毛处理后的混凝土进行研磨，其中以权利要求1-6任一项所述的混凝土表面功能化重组材料作为打磨材料；

3)研磨处理后使用紫外光照射2～3h进一步固化，固化完毕后即可使用。

10.根据权利要求9所述的使用方法，其特征在于，所述混凝土表面功能化重组材料添加量为800～1000g/m²。