防渗抗裂抗硫酸盐腐蚀的树脂乳液砂浆

摘要

防渗抗裂抗硫酸盐腐蚀的树脂乳液砂浆：普通硅酸盐水泥、砂、高分子树脂乳液和水；各组分的质量份为：普通硅酸盐水泥：28份-43份；砂：41份-62份；高分子树脂乳液：6份-11份；水：3份-8份。本发明的特性：抗压强度：45MPa~60MPa；抗折强度：10.0MPa~15.0MPa；抗拉强度：3.5MPa~5.0MPa；粘结强度：3.0MPa~4.5MPa；极限拉伸值大于400×10-6，57d干缩变形小于150×10-6，1天吸水率小于1%，抗冻标号大于F300。能耐各种腐蚀。主要特点是高粘结强度、高防渗、大极限拉伸值、高抗裂、高耐久性且具有良好的防腐蚀性能。

说明书

技术领域   

本发明涉及一种工程材料，具体涉及一种具有高粘结强度、高防渗、抗裂、抗冻融、抗氯离子渗透、抗硫酸盐腐蚀、抗碳化、耐老化和高耐久性的工程防护砂浆。主要应用于水利、交通、电力、冶金、化工等建筑领域，在海洋环境和盐碱地环境等恶劣环境中的钢筋混凝土结构的防腐蚀上表现出优异的性能，能够解决修补工程中因新老混凝土线膨胀系数不一致而引起的脱落现象，解决因一般树脂砂浆干缩过大引起的开裂问题。

背景技术    

目前，钢筋混凝土建筑物因混凝土碳化、来自海洋环境、除冰盐氯化物污染或微裂缝等引起的钢筋锈蚀破坏、盐碱地环境中硫酸盐侵蚀混凝土导致混凝土建筑物开裂，从而使得结构物逐渐丧失其功能、使用寿命缩短、维护费用提高。

双组分溶剂型环氧树脂砂浆有如下不足：1）有机溶剂挥发物（VOC）不利于环境保护，2）需要双组分的准确配比和充分搅拌均匀，3）环氧树脂粘度大，与水泥、砂搅拌困难，施工困难，成本高，4）没有发挥水泥水化形成硅酸盐晶体的作用，水泥和砂只起到填充料的作用，所以实质上不能称为环氧树脂砂浆，5）环氧树脂砂浆的固化收缩大，随着时间的延长，与基底混凝土会逐渐脱开。因此环氧树脂砂浆正在逐渐被替代。

与溶剂型树脂砂浆比较，树脂乳液砂浆的优点是：1）水为溶剂，环境友好；2）水泥发生水化反应，与高分子聚合物形成有机-无机杂化物网络，综合性能更优；3）树脂乳液粘度小和单组份，与普通水泥砂浆的拌合工艺相同，施工方便，操作简单；4）可以通过树脂乳液的改性，得到与基底线胀系数接近的树脂乳液砂浆。

树脂乳液在内外墙涂料和防水涂料上的应用已经非常广泛，但用于砂浆则有许多制约，如水泥在水的存在下会发生水化凝结，用于涂料的树脂乳液不一定适用于配制砂浆，国内水泥种类多，同一种乳液对水泥的适应性也不一样，可能会发生速凝或不凝的情况。所以针对涂料用树脂乳液的研究不能对树脂乳液砂浆有实质性的指导作用，树脂乳液必须实配砂浆才能确定树脂乳液是否适合。

已见报道的树脂乳液砂浆存在着与基底混凝土线胀系数不一致，会发生脱壳现象，长期耐久性不足的缺点。国内公开的树脂乳液砂浆专利，经查阅分析，解决的问题重点均与本申请不同。本申请重点解决树脂砂浆的抗渗、抗裂、抗碳化、抗冻融、抗氯离子渗透和抗硫酸盐侵蚀的问题。

发明内容

针对当前水利、交通、电力等建筑领域钢筋混凝土防护措施及手段的不足，本发明的目的是提供一种具有高粘结强度、高防渗、高耐久性能的工程砂浆。主要应用于水利、交通、电力等领域的钢筋混凝土建筑物，可预防因钢筋锈蚀和混凝土干缩引起的开裂，提高建筑物防渗、抗碳化、抗冻融、抗氯离子和抗硫酸盐侵蚀性能，延长建筑物的服役寿命和耐久性。

完成上述发明任务的方案是，一种防渗抗裂抗硫酸盐腐蚀的树脂乳液砂浆，其各组分的质量份组成为：普通硅酸盐水泥：28份-43份；砂：41份-62份；高分子树脂乳液：6份-11份；水：3份-8份。

本发明推荐的各组分较优化的质量份为：普通硅酸盐水泥：30份-35份；砂：51份-60份；高分子树脂乳液：6份-9份；水：4份-7份。

本发明推荐的各组分较最佳的比例为：普通硅酸盐水泥30质量份，干砂58质量份，树脂乳液7质量份，水5质量份；或者，普通硅酸盐水泥34质量份，干砂52质量份，树脂乳液9质量份，水5质量份。

其中的普通硅酸盐水泥采用42.5等级，砂采用细度模数在2.3~3.0的中砂，水为饮用水，水泥、砂、 水品质均应符合国家现行规范要求；树脂乳液符合产品技术要求（外观：乳白色无沉淀均匀乳液，固含量：39~41%，pH值：3~6，储存稳定性：5~40℃，三个月无明显沉淀）。

其中所述的高分子树脂乳液可以是以下物质中的一种或多种复合：改性烷基丙烯酸树脂乳液、苯乙烯-丙烯酸树脂乳液、环氧丙烯酸树脂乳液、有机硅丙烯酸树脂乳液、丁二烯-苯乙烯乳液、氯乙烯-丁二烯乳液、乙烯-醋酸乙烯乳液、环氧树脂乳液。乳液的特点是单组分，自交联固化，根据不同树脂具有不同的线胀系数对树脂乳液进行筛选，通过硬树脂乳液和软树脂乳液等的比例调整得到与旧混凝土线胀系数接近的树脂乳液。

硬树脂乳液可以是以下物质的一种或多种复合：环氧树脂乳液、环氧丙烯酸树脂乳液、苯乙烯-丙烯酸树脂乳液、短烷基丙烯酸树脂乳液。优选环氧树脂乳液或环氧丙烯酸树脂乳液。更优选择环氧丙烯酸树脂乳液

软树脂乳液可以是以下物质的一种或多种复合：乙烯-醋酸乙烯乳液、丁二烯-苯乙烯乳液、氯乙烯-丁二烯乳液、有机硅丙烯酸树脂乳液、长烷基丙烯酸树脂乳液。优选长烷基丙烯酸树脂乳液或丁二烯-苯乙烯树脂乳液。更优选择长烷基丙烯酸树脂乳液。

硬树脂乳液和软树脂乳液的复配改性比例可以在5：1-1：5范围选择。优选比例为3：1-1：3。更优比例为1：2.2.

本发明的进一步限定，所述的防渗抗裂抗硫酸盐腐蚀的树脂乳液砂浆是指，用以下制备方法得到的砂浆：按一定的的比例称取水泥、砂子，先在搅拌容器内搅拌均匀，制成干料砂浆，然后将高分子树脂乳液、水按一定的比例称量好，放入搅拌锅内与干料砂浆一起搅拌3min，制成新拌砂浆。

所述的干料砂浆由水泥、干砂组成，二者的质量比为，33-50：50-69。

通过调整原材料中各组份的质量比例，可以生产出具有粘结和抗折强度、高防渗、高抗裂、高耐久性、防渗和防腐蚀性能的砂浆，该砂浆具有以下各项性能指标：

表1 树脂乳液砂浆的性能指标

项      目性         能砂浆抗压强度45MPa~60MPa抗折强度10.0MPa~15.0MPa抗拉强度3.5MPa~5.0MPa粘结强度3.0MPa~4.5MPa极限拉伸值大于400×10^-657d干缩变形小于150×10^-61天吸水率小于1%抗冻融性能大于F300抗渗性能大于1.5 MPa氯离子扩散系数小于2.5×10-12（m²/s）抗硫酸盐腐蚀耐蚀系数K_f大于130%抗碳化能力28d碳化深度小于2mm耐腐蚀性能耐≤5％盐酸、硝酸、氢氟酸，耐≤10％醋酸，耐碳酸钠、尿素、氨水、氯化铵、硝酸铵、硫酸钠饱和液，耐丙酮、乙醇、汽油和苯化学介质环境下腐蚀。

树脂乳液砂浆是在水泥砂浆基础上加入高分子树脂乳液，从而对水泥砂浆的结构改性，宏观上表现为砂浆粘结强度和密实性增加，耐久性提高。基本上解决了与基础混凝土线膨胀不一致造成的脱落问题，具有施工方便，操作简单，可进行大面积施工。

结合表1结果，本发明“防渗抗裂抗硫酸腐蚀的树脂乳液砂浆”与普通砂浆相比，具有以下特优点：

1、高粘结性能

普通水泥砂浆的粘结强度一般在1MPa左右，树脂乳液水泥砂浆的粘结强度大于3MPa，大大提高护面材料的粘结性能。

2、较低弹性模量、大极限拉伸值、高抗裂性能

普通砂浆其弹性模量一般在20.0GPa~25.0GPa，极限拉伸值小于150×10^-6，树脂乳液水泥砂浆弹性模量小于17.0GPa，极限拉伸值大于400×10^-6，干缩变形低于普能砂浆的1/5，具有较好的弹塑性和抗变形能力，显著提高了砂浆的抗裂性。

3、高耐久性

普通砂浆的抗冻性和抗渗性一般较差，抗冻等级一般为F50，树脂乳液水泥砂浆抗冻等级达F300以上，在1.5MPa水压，恒压24小时条件下渗水高度仅为普通砂浆的1/5~1/7，碳化深度仅为普通砂浆的1/10，能显著提高砂浆的耐久性能。

4、高耐腐蚀性能

普通砂浆的抗氯离子渗透性能和耐各种化学介质性能较差，树脂乳液水泥砂浆氯离子扩散为普通砂浆的20%以下，能耐≤5％盐酸、硝酸、氢氟酸，耐≤10％醋酸，耐碳酸钠、尿素、氨水、氯化铵、硝酸铵、硫酸钠饱和液，耐丙酮、乙醇、汽油和苯化学介质环境下的腐蚀。

5、保护环境

高分子树脂乳液是水包油的结构，介质为水，对环境不构成损害，对操作人员的身体不构成危害，符合全球应对极端气候变化而大力发展环境友好型产品的发展趋势。

6、施工可操作性和安全性

施工成本低，施工工艺简单，可用传统工艺施工，安全性高，无需大型机械设备。施工养护期相对较短。传统砂浆施工后通常要潮湿养护14d以上，高分子树脂乳液砂浆只需潮湿养护7d后自然干养。

具体实施方式

防渗抗裂耐久的树脂乳液砂浆实施方法如下：

实施例1，防渗抗裂抗硫酸盐腐蚀的树脂乳液砂浆，

1、把普通硅酸盐水泥、干砂、高分子树脂乳液、水按一定的质量比秤量好，其中，普通硅酸盐水泥30质量份，干砂58质量份，树脂乳液7质量份，水5质量份。

2、将称量好的水泥、干砂先放入搅拌锅内干拌均匀，再加入乳液和水，连续搅拌3min。

3、拌和好的混合料粘性较大，可用于工程现场立面或底面抹面施工。适合于水利、交通、冶金、工民建等领域有防渗、防氯盐腐蚀要求环境下使用。

实施例2，

1、把普通硅酸盐水泥、干砂、树脂乳液、水按一定的质量比秤量好，其中，普通硅酸盐水泥28质量份，干砂62质量份，树脂乳液6质量份，水5质量份。

2、搅拌方式同实施例1。

3、拌和好的混合料可用于工程现场顶面抹面施工。适合于水利、交通、冶金、工民建等领域有防渗、防氯盐腐蚀要求环境下使用。

实施例3，

1、把普通硅酸盐水泥、干砂、树脂乳液、水按一定的质量比秤量好，其中，普通硅酸盐水泥43质量份，干砂41质量份，树脂乳液11质量份，水3质量份。

2、搅拌方式同实施例1。

3、拌和好的混合料可用于工程现场抹面施工。适合于化工领域的耐腐蚀要求环境下使用。

实施例4，与上述实施例基本相同，但其中各组分的质量份为：普通硅酸盐水泥：30份；砂：60份；高分子树脂乳液：6份；水：8份。

实施例5，与上述实施例基本相同，但其中各组分的质量份为：普通硅酸盐水泥：30份；砂：60份；高分子树脂乳液：6份；水：4份。

实施例6，与上述实施例基本相同，但其中各组分的质量份为：普通硅酸盐水泥：28份；砂62份；高分子树脂乳液：7份；水：3份。

实施例7，与上述实施例基本相同，但其中各组分的质量份为：普通硅酸盐水泥：35份；砂：51份；高分子树脂乳液9份；水：7份。

实施例8，与上述实施例基本相同，但其中各组分的质量份为：普通硅酸盐水泥：34份；砂：52份；高分子树脂乳液：9份；水：5份。

实施例9，与上述实施例基本相同，但其中各组分的质量份为：普通硅酸盐水泥：34份；砂：52份；高分子树脂乳液：7份；水：7份。

实施例10，与上述实施例基本相同，但其中各组分的质量份为：普通硅酸盐水泥：38份；砂：46份；高分子树脂乳液：10份；水：6份。

实施例11，与上述实施例基本相同，但其中各组分的质量份为：普通硅酸盐水泥：39份；砂：47份；高分子树脂乳液：8份；水：6份。

实施例12，与上述实施例基本相同，但所述的干料砂浆中，水泥与干砂组成的质量比为，41：59。

实施例13，与上述实施例基本相同，但所述的干料砂浆中，水泥与干砂组成的质量比为， 36：64。

实施例14，与上述实施例基本相同，但所述的干料砂浆中，水泥与干砂组成的质量比为，34：66。

实施例15，与上述实施例基本相同，但所述的干料砂浆中，水泥与干砂组成的质量比为， 45：55。

实施例16：与上述实施例基本相同，但所述的干料砂浆中，所述的高分子树脂乳液是以下物质中的一种或多种复合：改性烷基丙烯酸树脂乳液、苯乙烯-丙烯酸树脂乳液、环氧丙烯酸树脂乳液、有机硅丙烯酸树脂乳液、丁二烯-苯乙烯乳液、氯乙烯-丁二烯乳液、乙烯-醋酸乙烯乳液，或环氧树脂乳液；

所述的软树脂乳液是以下物质的一种或多种复合：乙烯-醋酸乙烯乳液、丁二烯-苯乙烯乳液、氯乙烯-丁二烯乳液、有机硅丙烯酸树脂乳液，或长烷基丙烯酸树脂乳液。