CN104891876B - 仿清水混凝土及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种仿清水混凝土涂料及其制备工艺，该仿清水混凝土涂料是有机、无机结合的产品，在涂料中加入氢氧化钙，氢氧化钙不仅赋予质感涂料所没有的斑驳、厚重、自然效果，同时氢氧化钙成为树脂乳液聚合网络中一部分，增加聚合物网状结构强度。使得该仿清水混凝土涂料兼具普通混凝土与质感涂料两者的优点，即具有清水混凝土独有的自然、厚重、朴实的外观同时具有涂料容易调色施工的特点。

Description

仿清水混凝土及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种仿清水混凝土及其制备方法，尤其是一种有机、无机复合仿清水混凝土及其制备方法。

背景技术

清水混凝土又称装饰混凝土；因其极具装饰效果而得名。它属于一次浇筑成型，不做任何外装饰，直接采用现浇混凝土的自然表面效果为饰面，因此不同于普通混凝土，表面平整光滑、色泽均匀、棱角分明、无碰损和污染，显得十分自然，庄重。

清水混凝土产生于20世纪20年代，随着混凝土广泛应用于建筑领域，建造师逐渐把目光从混凝土作为一种结构材料转移到材料本身的质感上，开始用混凝土与生俱来的装饰性特征来表达建筑传递出的情感，这时候称为国际主义风格。到20世纪80年代，一批新起的建筑师延续了国际主义风格，强调高技术、强调建筑结构的科学技术含量，形成了“高技派”，第二次世界大战后，百废俱兴，部分混凝土建筑省了抹灰、装饰的工序而直接使用，演绎到今天，日本的清水混凝土技术已经得到了很大的发展。

在我国，清水混凝土是随着混凝土的发展不断发展的。20世纪70年代，在內浇外挂体系的施工中，清水混凝土主要应用在预制混凝土外墙板反打施工中，取得了进展。后来，由于人们将外装饰的目光都投于面砖和玻璃幕墙中，清水混凝土的应用和实践几乎处于停滞状态。直到1997年，北京市设立了“结构长城杯”工程奖，推广清水混凝土施工，使清水混凝土重获发展。近些年来，少量高档建筑工程如海南三亚机场，首都机场，上海浦东国际机场航站楼、东方明珠的大型斜筒体等都采用了清水混凝土。随着绿色建筑的客观要求，人们的环保意识的不断提高，返璞归真的自然思想深入人心，我国清水混凝土工程的已经发展到了一个新的阶段。

仿清水混凝土也称清水混凝土涂料，采用了与传统一次性浇注不同工艺，仿清水混凝土涂料施工与一般的外墙涂料类似，这样就改变了传统清水混凝土一次浇注不加修饰方法，它可以在任何基面施工，包括水泥混凝土、砖、石材、石膏板、压力板、保温板、木板墙体上，均可再造出“清水混凝土”。克服了传统清水混凝土在浇注、工种配合、模板、养护等的障碍。可以创造出和清水混凝土一样的质朴自然的高级艺术效果，可以提高工期效率和节省成本。

清水混凝土，极具高贵的朴素艺术效果；纯粹的清水混凝土建筑是许多建筑师的梦想。但是传统的浇注清水混凝土难以完美，正是由于清水混凝土在现场施工等诸多环节的不确定性，以及目前国内建筑施工水平的普遍偏低，真正成功的清水混凝土建筑屈指可数。清水混凝土与普通的混凝土项目，由于取消抹灰层和饰面层而直接暴露于空气中，混凝土的碳化必会加快，使混凝土过早失去对钢筋的保护作用，使钢筋脱钝、锈蚀和保护层开裂等，而危及建筑结构。

此外，很多建筑的墙体或因浇注清水混凝土墙体技术过于复杂而不适合，以及对最后浇注的清水混凝土拆模后的效果无法把握等问题，涂料界推出了采用防水涂料分层施工，伪制出清水混凝土的表面肌理效果，但是保证效果的时间并不长，之后就会出现脱落、脱膜、潮湿、苔藓等现象。业界称为“伪清水”。

“伪清水”混凝土实质是在混凝土表面涂刷一种树脂涂料。从而来以“涂料”修复“水泥”的方法，造成色彩的不稳定，粘附力不够等现象。其性能和装饰效果与真正的清水混凝土相距甚远。达不到清水混凝土质朴的装饰效果。这种“伪清水”与清水混凝土的精髓：“具有朴实无华、自然沉稳的外观韵味，与生俱来的厚重与清雅相违背，达不到设计师和业主真正的需求。

发明内容

为了解决如下技术问题：

(1)、解决传统浇筑清水混凝土施工技术过于复杂、特殊墙体无法施工、效果难以保证的问题。

(2)、解决采用防水涂料分层施工仿制出现的脱落、脱膜、潮湿、苔藓等现象。

(3)、解决市场上一些仿清水混凝土色彩不稳定、粘附力不够，装饰性与浇筑清水混凝土差太远的问题。

本发明提出一种方案：

一种仿清水混凝土涂料，包括A组分、B组分和色浆，其中：

A组分为粉剂，按照重量百分比包括如下成分：无机粘结材料0.2％-15％、填料70％-93％、纤维素醚0.2％-3％、凹凸棒土0-4％、木质纤维0-2％、干粉消泡剂0.15％-0.5％；

B组分为液剂，按照重量百分比包括如下成分：水30％-80％、交联乳液15％-50％、成膜助剂1％-15％、抗冻剂1％-6％、杀菌剂0.2％-1％、硅酸盐稳定剂0.1％-0.8％、防霉剂0.1％-2％；

其中A组分的重量百分比为：60-72％；B组分的重量百分比范围为：28-45％；色浆的质量百分比范围为：0.1-0.4％。

进一步地，所述无机粘结材料为工业级400目的氢氧化钙，纯度≥90％。

进一步地，填料为200-325目重钙、20-40目河沙、10-20目河沙。

进一步地，所述纤维素醚为HPMC-40US。

进一步地，所述交联乳液为巴斯夫SD-623ap乳液。

进一步地，所述成膜助剂为伊士曼十二碳醇酯。

进一步地，所述抗冻剂为美国陶氏丙二醇；所述杀菌剂是罗门哈斯LXE杀菌剂；所述硅酸盐稳定剂为东方奥汉ST硅酸盐稳定剂；所述防霉剂为应昂迪EPW高效外墙干膜防霉剂。

本发明还提出一种仿清水混凝土涂料的制造方法，包括如下步骤：

将A组分各原材料按照重量配比称量，置于干混机中搅拌均匀待用；

将B组分各原材料按照重量配比称量，加入到分散机中搅拌均匀待用；

将A组分加入到分散机中，与B组分一起搅拌均匀；

加入色浆进行调色对色。

进一步地，其中B组分依照如下次序添加原材料到分散机中：水、交联乳液、成膜助剂、抗冻剂、杀菌剂、硅酸盐稳定剂。

进一步地，其中A、B组分各自的搅拌时间约10分钟。

本发明所制备的仿清水混凝土涂料及其制备工艺具有以下特点：

1.该仿清水混凝土涂料是一款有机、无机结合的产品，该产品结合普通混凝土与质感涂料两者的优点，即具有清水混凝土独有的自然、厚重、朴实的外观同时具有涂料容易调色施工的特点。

在涂料中加入氢氧化钙，氢氧化钙不仅赋予质感涂料所没有的斑驳、厚重、自然效果，同时氢氧化钙成为树脂乳液聚合网络中一部分，增加聚合物网状结构强度。因此水性树脂乳液的添加量在同等性能下大大降低，这样产品更加有利环境保护和节约石油天然资源。

2.基于仿清水混凝土技术和施工特殊性，本产品的生产过程中不添加分散剂、润湿剂，在高碱性情况下降低杀菌剂使用量。这样涂料具有更低的VOC，降低水性溶剂的添加，使涂料在使用过程中避免更多的二次污染。

3.本发明的仿清水混凝土是一款厚浆型的质感涂料，用时涂料中加入氢氧化钙，氢氧化钙吸水量大，容易导致开裂情况发生。因此在配方中加入木质纤维，木质纤维即保证涂料内外干燥速度均匀，保证后期批压、抛光施工工艺得以进行；同时在涂料干燥过程中降低张力而明显起到抗裂的作用。

4.在仿清水混凝土涂料因为加入氢氧化钙，氢氧化钙具有高的碱性和大量的游离Ca²⁺，这与普通质感涂料是不同的，环境导致乳液选择成为仿清水混凝土存在稳定性的关键，本发明中利用乳液和硅酸盐稳定剂配合，使得本发明的仿清水混凝土具有优越的储存稳定性和施工粘度。

附图说明

图1为本发明其中一实施例的工艺流程示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明的技术方案做进一步的详细说明，所展示的实施例仅是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

参见表1，包括实施例1-实施例5的配方组成：

表1

表1中A组分的质量百分比范围为：60-72％；B组分的质量百分比范围28-45％；色浆的质量百分比范围为：0.1-0.4％；A组分、B组分、色浆的质量百分比之和为100％。

其中：A组分：无机粘结材料例如为：工业级400目的氢氧化钙，纯度≥90％；填料为325目-20目级配的白色重钙石粉和河沙。纤维素醚为HPMC-40US(平均粘度40000cps，2％溶液/20℃)。

B组分：交联乳液为巴斯夫SD-623ap乳液；成膜助剂为伊士曼十二碳醇酯；美国陶氏丙二醇；杀菌剂是罗门哈斯LXE杀菌剂；硅酸盐稳定剂为东方奥汉ST硅酸盐稳定剂；防霉剂为应昂迪EPW高效外墙干膜防霉剂。

根据外墙沙壁状涂料的标准要求，分别对实施例1至5制得的仿清水混凝土进行检测。结果如表2所示：

表2

针对目前“清水混凝土浇注法”与“伪清水”的优势和不足，经过申请人长期的研究和深入研发，创造出一种有机、无机复合仿清水混凝土。传统的清水混凝土因浇注清水混凝土墙体技术过于复杂而质量难以保证，而“伪清水”混凝土实质是在混凝土表面涂刷一种树脂涂料而达不到清水混凝土质朴的高贵装饰效果。申请人研发的有机、无机复合仿清水混凝土是把两者的优点相结合而避免上述存在问题。传统清水混凝土具有质朴自然的高级艺术效果，而“伪清水”混凝土施工性好，涂刷方便，成本性好；对墙体要求相对不是很高。本申请从清水混凝土中研究导致清水混凝土具有质朴的高贵的装饰效果影响关键材料为氢氧化钙，而“伪清水”混凝土施工性好，涂刷方便，成本性好主要是基于水性质感涂料，在外墙中施工应用性能好，对墙体要求相对低，而且是后期进行涂刷施工。

经过本公司研发人员研究得出清水混凝土具有质朴的高贵装饰效果是基于清水混凝土是一种无机的砂浆类产品，它形成后表面多微孔和干粉砂浆独有斑驳质感，这样产生了上述装饰效果；有机水性树脂涂料在仿清水混凝土中无法具有朴实无华、自然沉稳的外观韵味装饰效果是因为水性树脂涂料在成膜后形成一个连续的乳胶膜，这种膜导致涂料表面产生少量光泽，并且水性树脂涂料表面颜色均匀一致，这样两种情况相结合就无法达到清水混凝土表面多微孔和哑光自然表面。

针对两者上述中关键点，本申请开发的有机、无机复合仿清水混凝土是一款水性的膏状质感涂料，在质感涂料中添加无机的氢氧化钙，氢氧化钙结合有机水性树脂乳液，并且两者相结合的情况下并不会形成一个连续的乳胶漆膜。在批刮、压平、抛光后呈现出与传统清水混凝土具有质朴的高贵装饰效果。

其中，有机、无机复合仿清水混凝土作用机理如下：

氢氧化钙加入到水中部分被水溶解，并被进一步离解成Ca²⁺和OH^-。涂料施工并干燥成膜后，有部分Ca²⁺处于成膜精力(聚合物)的构造网状结构中，Ca²⁺和空气中CO₂的反应，生成CaCO₃。氢氧化钙的反应是在聚合物结构网状中原位反响，成为聚合物网络结构的一部分，加强了聚合物网状结构强度同时增进对颜料、填料的粘结附着力。

仿清水混凝土与“伪清水”混凝土或者有机水性树脂涂料有着质的区别，本公司研发的仿清水混凝土就有以下创新点：

1.氢氧化钙

经过研究发现要在水性的膏状质感涂料中达到清水混凝土的装饰效果，在膏状涂料中水性树脂乳液不能形成连续的漆膜，并且在施工批压、抛光中需要含有无机物质产生一种干粉斑驳、厚重自然感观。基于上述要求，本申请添加氢氧化钙这种具有活性的无机矿物质，氢氧化钙添加后会成为聚合物网络结构的一部分，在水性树脂乳液添加量降低的情况下赋予聚合物网状结构强度，同时增加对颜料、填料的粘结附着力。

2.高耐碱性交联乳液

氢氧化钙加入到水中部分被水溶解，并被进一步离解成Ca²⁺和OH^-。氢氧化钙的加入会导致水性涂料的PH值上升并且产生游离Ca²⁺，普通的水性树脂乳液稳定时PH值范围在6-8之间，而添加氢氧化钙的涂料PH到达11-13，并且含有大量Ca²⁺离子，因此普通的水性树脂乳液在含有氢氧化钙的水溶液中不能稳定存在，高碱性、高Ca²⁺破坏乳液外部电离层的稳定导致乳液失去稳定而破乳从而涂料无法使用。为了避免上述的情况发生，本申请需要从水性树脂乳液中挑选出具有高耐碱性和Ca²⁺好的同时可以与氢氧化钙交联固化的乳液。

3.硅酸盐稳定剂

本申请开发的仿清水混凝土涂料中为了改变涂料施工触变性和外观形态从而添加一些含有硅酸盐的物质，例如：凹凸棒土、氢氧化钙。为了涂料在长期的储存中粘度保持稳定需要特别添加一种硅酸盐稳定剂，硅酸盐稳定剂主要成分是季铵化合物，它的主要用途是：①提高贮存时粘度稳定性②减少增稠现象③提高施工性。

4.木质纤维

仿清水混凝土涂料因为添加氢氧化钙，氢氧化钙干燥时候收缩硬化过程会产生收缩应力，同时仿清水混凝土是一种厚浆型产品，批刮厚度达到4mm；两种情况相作用下容易产生开裂和裂纹。为了避免上述情况，在仿清水混凝土中添加木质纤维。木质纤维主要用途是：①抗裂性：在固化或干燥过程中产生的机械能被纤维筋络减弱。②降低收缩：木质纤维的尺寸稳定性非常好，这意味着混合料不会发生收缩沉降，并提高了其抗裂性。③提高抗垂：施工作业以及干燥过程中不会出现下坠现象，这使得较厚的抹灰可一次完成，即使在高温条件下，木质纤维也具有很好的热稳定性。④延长开放时间：由于纤维结构的毛细管作用可将内部的水分迅速地传输到浆料表面及界面，使得浆料体系内部的水分均匀分布，可明显减少结皮现象，并使得粘接强度和表面强度明显提高，这个机理也由于干燥过程中张力的减少而明显起到抗裂的作用。

下面针对本实施例中所涉及的仿清水混凝土生产制造工艺进行描述：

参见图1，包括以下步骤：

(1)将A组分各原材料按照重量配比称量，包括：200-325目重钙、20-40目河沙、10-20目河沙。、PMC40us纤维素、凹凸棒土、PMC-500木质纤维，加入到干混机中搅拌约10分钟，待用；

(2)将B组分各原材料按照重量配比称量，并依照如下次序：自来水、巴斯夫SD-623ap、十二碳醇酯、丙二醇、LXE杀菌剂、硅酸盐稳定剂，加入到分散机中搅拌约10分钟，待用；

(3)将A组分加入到分散机中，调节分散机的转速约为500转/分进行搅拌；

(4)加入色浆进行调色对色。

本发明所制备的仿清水混凝土涂料及其制备工艺具有以下特点：

1.该仿清水混凝土涂料是一款有机、无机结合的产品，该产品结合普通混凝土与质感涂料两者的优点，即具有清水混凝土独有的自然、厚重、朴实的外观同时具有涂料容易调色施工的特点。

在涂料中加入氢氧化钙，氢氧化钙不仅赋予质感涂料所没有的斑驳、厚重、自然效果，同时氢氧化钙成为树脂乳液聚合网络中一部分，增加聚合物网状结构强度。因此水性树脂乳液的添加量在同等性能下大大降低，这样产品更加有利环境保护和节约石油天然资源。

2.基于仿清水混凝土技术和施工特殊性，本产品的生产过程中不添加分散剂、润湿剂，在高碱性情况下降低杀菌剂使用量。这样涂料具有更低的VOC，降低水性溶剂的添加，使涂料在使用过程中避免更多的二次污染。

3.本发明的仿清水混凝土是一款厚浆型的质感涂料，用时涂料中加入氢氧化钙，氢氧化钙吸水量大，容易导致开裂情况发生。因此在配方中加入木质纤维，木质纤维即保证涂料内外干燥速度均匀，保证后期批压、抛光施工工艺得以进行；同时在涂料干燥过程中降低张力而明显起到抗裂的作用。

4.在仿清水混凝土涂料因为加入氢氧化钙，氢氧化钙具有高的碱性和大量的游离Ca2+，这与普通质感涂料是不同的，环境导致乳液选择成为仿清水混凝土存在稳定性的关键，本发明中利用乳液和硅酸盐稳定剂配合，使得本发明的仿清水混凝土具有优越的储存稳定性和施工粘度。

需要说明的是，上述实施例属于优选实施例，并非用于对本申请的限定。以上对本申请进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

Claims (10)

1.一种仿清水混凝土涂料，包括A组分、B组分和色浆，其中：

A组分为粉剂，按照重量百分比包括如下成分：无机粘结材料0.2％-15％、填料70％-93％、纤维素醚0.2％-3％、凹凸棒土0-4％、木质纤维0-2％、干粉消泡剂0.15％-0.5％；

B组分为液剂，按照重量百分比包括如下成分：水30％-80％、交联乳液15％-50％、成膜助剂1％-15％、抗冻剂1％-6％、杀菌剂0.2％-1％、硅酸盐稳定剂0.1％-0.8％、防霉剂0.1％-2％；其中A组分的重量百分比为：60-72％；B组分的重量百分比范围为：28-45％；色浆的质量百分比范围为：0.1-0.4％；其中所述无机粘结材料为氢氧化钙；所述仿清水混凝土涂料不包括分散剂和润湿剂；其中各组分百分含量之和为百分之百。

2.根据权利要求1所述的仿清水混凝土涂料，其特征在于：所述无机粘结材料为工业级400目的氢氧化钙，纯度≥90％。

3.根据权利要求1所述的仿清水混凝土涂料，其特征在于：填料为200-325目重钙、20-40目河沙、10-20目河沙。

4.根据权利要求1所述的仿清水混凝土涂料，其特征在于：所述纤维素醚为HPMC-40US。

5.根据权利要求1所述的仿清水混凝土涂料，其特征在于：所述交联乳液为巴斯夫SD-623ap乳液。

6.根据权利要求1所述的仿清水混凝土涂料，其特征在于：所述成膜助剂为伊士曼十二碳醇酯。

7.根据权利要求1所述的仿清水混凝土涂料，其特征在于：所述抗冻剂为美国陶氏丙二醇；所述杀菌剂是罗门哈斯LXE杀菌剂；所述硅酸盐稳定剂为东方奥汉ST硅酸盐稳定剂；所述防霉剂为应昂迪EPW高效外墙干膜防霉剂。

8.一种权利要求1-7任一项所述仿清水混凝土涂料的制造方法，包括如下步骤：

(1)将A组分各原材料按照重量配比称量，置于干混机中搅拌均匀待用；

(2)将B组分各原材料按照重量配比称量，加入到分散机中搅拌均匀待用；

(3)将A组分加入到分散机中，与B组分一起搅拌均匀；

(4)加入色浆进行调色对色。

9.根据权利要求8所述的仿清水混凝土涂料的制造方法，其特征在于：其中B组分依照如下次序添加原材料到分散机中：水、交联乳液、成膜助剂、抗冻剂、杀菌剂、硅酸盐稳定剂。

10.根据权利要求8所述的仿清水混凝土涂料的制造方法，其特征在于：其中A、B组分各自的搅拌时间约10分钟。