專利名稱：一種水性混凝土防腐蝕涂層結構的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于建筑材料技術領域，具體涉及一種水性混凝土防腐蝕涂層結構。
背景技術：
在土木工程領域，人們已經比較清楚地認識到，混凝土本身的耐化學腐蝕性是有限的，因此，對于處于腐蝕環(huán)境中的混凝土結構，特別是重要的混凝土結構，需要對其附加表面保護層。與鋼結構保護涂層相比，混凝土保護涂層的要求具有以下特殊要求混凝土內部存在水分，隨時間發(fā)展逐漸向外遷移和蒸發(fā)，因此要求涂層具有透氣性；此外，由于混凝土裂縫是廣泛存在的，因此，保護涂層必須有良好的搭接裂縫的能力，也就是具有較好的彈性變形能力，才能在較長時間防止外界腐蝕介質侵入混凝土。
現有的混凝土防護涂料包括水性與油性兩類，前者包括乳膠涂料或水泥基涂料，后者包括各種聚合物溶劑型涂料以及聚合物改性瀝青類溶劑型涂料。有一些涂料在使用過程中過早失效，往往被歸結于它與混凝土基材的粘結強度太低。因此，這兩類涂料都往往非常強調涂層與混凝土之間的高黏結強度，沒有考慮混凝土開裂時對涂層受力的影響。但是，有文獻研究認為，粘結強度太高，不利于局部應力集中的分散，從而容易造成涂料的局部開裂，相反，粘結強度較小，則發(fā)生局部應力集中的時候，試樣的局部脫粘有利于應力分散，因而涂料反而不容易開裂。涂料與基材的黏結強度降低，則涂料搭接裂縫的能力提高。實際上，絕大部分聚合物基的涂料與混凝土的黏結強度都非常高，在黏結試驗過程中，破壞往往發(fā)生在混凝土基材內，這不利于涂層局部脫黏使更多涂層參與變形而防止開裂。
混凝土保護涂層的厚度對涂層的搭節(jié)裂縫能力和耐久性也有重要影響。目前實際工程中混凝土涂層厚度可能太薄，例如上海市延安路和成都路兩條路線段的高架道路分別于1999年7月至8月和2000年8月至9月進行了涂料涂裝防護，高架道路之箱梁底面、防撞墻外側、立柱的鋼筋混凝土表面，涂裝聚合乳液封底涂料一道和聚合彈性乳液面層涂料二道，涂層干膜總厚度要求僅僅為＞110μm。
出于對環(huán)境保護的考慮，溶劑型涂料逐漸被水性涂料所代替。為了具備防水性，傳統(tǒng)的乳膠漆配方的顏填料體積含量(PVC)均低于臨界含量(CPVC)，因此形成的漆膜致密而無孔，從而依靠基料樹脂的防水性阻止外部水分的侵入。但是這樣的漆膜使混凝土內部的潮氣無法透過漆膜排出，這些潮氣在漆膜下積聚，使漆膜與基材之間附著力降低，并隨著時間的延長造成漆膜疏松、鼓泡，并進而出現破泡、開裂和剝落等現象。而且，傳統(tǒng)彈性涂層高溫回粘積灰，致使其耐沾污性較差，使乳膠漆對建筑物的裝飾功能也大受影響。如果將乳膠漆的PVC提高并超過其CPVC，由于樹脂不能將顏料粒子間的空隙完全充滿，這些空隙就被空氣填充并保留在漆膜內，漆膜就會呈現多孔性和透氣性，PVC愈高，漆膜的孔隙率和透氣性愈好。然而這樣的漆膜將由于無機顏填料粒子的親水性和漆膜空隙的毛細管吸水而不具備防水性。為解決這些問題，本領域的技術人員正在研究一種多層復合式混凝土防腐蝕涂層結構。

發(fā)明內容
本實用新型的目的在于提出一種抗裂性、耐久性和裝飾性好的水性混凝土防腐蝕涂層結構。
本實用新型提出的水性混凝土防腐蝕涂層結構，由三層結構復合而成，從內到外依次為黏結強度調節(jié)層1、彈性防水透氣層2、裝飾保護層3。
本實用新型中，黏結強度調節(jié)層1采用環(huán)氧樹脂乳液改性砂漿或有機硅材料，彈性防水透氣層2采用聚合物改性水泥防水涂料或高彈性耐堿聚合物乳膠涂料，裝飾保護層3采用普通建筑外墻乳膠涂料。
本實用新型中，黏結強度調節(jié)層1厚度為0.5～7mm，彈性防水透氣層2厚度為0.1～2mm，裝飾保護層3厚度為0.05～0.2mm。
本實用新型中，黏結強度調節(jié)層的作用是保證彈性防水透氣層與基材的黏結強度為其本身拉伸強度的1/3～1/4之間，這樣的強度配合使彈性防水透氣層具有最佳的抗開裂性能。由于聚合物基涂料與混凝土基材的黏結強度一般都比較高，因此，在大多數情況下，黏結強度調節(jié)層主要起降低黏結強度作用。例如，可以使用滲透性的有機硅材料，根據需要選擇濃度和使用遍數(必要時，須通過試驗確定)，使混凝土表面產生輕微的疏水性能，從而降低后續(xù)水性的彈性防水透氣涂料與基材的黏結強度。疏水性有機硅的滲透深度為0.5～7mm，從而在混凝土表面的內部形成這樣一個黏結強度調節(jié)層。對于需要提高黏結強度的情形(拉伸強度特別高的彈性防水涂料，這種情況較為罕見)，可以使用環(huán)氧樹脂乳液改性砂漿作為黏結強度調節(jié)層，厚度為0.5～1.5mm。
本實用新型中，彈性防水透氣層的作用是防止外界水分侵入，同時允許混凝土內部的濕氣向外擴散。混凝土內部的水汽總是存在的，這是因為1)混凝土內部的干燥需要相當長的時間，保護層一般并不能在混凝土完全干燥的情況下施工；2)即使在混凝土完全干燥的條件下施工保護層，當保護層為水性涂料時，混凝土將吸收涂料中的水分；3)濕氣還來自于地下或者由于混凝土的微裂紋引起的吸水。因此，彈性防水層必須具有透氣性。
彈性防水層的透氣性根據GB17145測定，透氣系數＞5×10-11。
彈性防水層的斷裂伸長率＞100％，較好為100％～400％之間。
彈性防水層的厚度根據涂料的斷裂伸長率和可能需要搭接裂縫的寬度來確定，可以按照下式來估算d=kcϵ]]>式中d為彈性防水層的厚度，mm；k為經驗常數，取值5～10之間；c為預計的裂縫寬度，mm；ε為彈性防水層的斷裂伸長率，％。通常彈性防水層的厚度為0.1～2mm。
本實用新型中，裝飾保護層主要起裝飾作用，并對彈性防水層具有一定的保護作用，如提高涂層系統(tǒng)的耐紫外線老化性能。因此，裝飾保護層可以使用普通建筑外墻乳膠涂料，要求透氣系數(GB17145)＞5×10-11。色彩根據需要進行選擇，保護層厚度一般不小于0.05mm。
本實用新型中各層涂料均為水性涂料，并且均具有良好的透水蒸汽性能。通過這樣一種多層防護結構，改善了混凝土防腐蝕涂層的負載狀況，確?；炷镣繉泳哂懈玫乜沽研阅芎捅Ｗo能力，從而提高了混凝土涂層的抗裂性、耐久性和裝飾性。


圖1為本實用新型的結構圖示。
圖中標號1為黏結強度調節(jié)層，2為彈性防水透氣層，3為裝飾保護層，4為混凝土層。
具體實施方式
以下結合附圖通過實施例進一步說明本實用新型。
實施例1，黏結強度調節(jié)層1通過使用甲基三乙氧基硅烷處理混凝土表面來實現；彈性防水透氣層1為聚合物改性水泥涂料，其涂膜本身的拉伸強度為1.3MPa，斷裂伸長率為400％，與混凝土或砂漿(未進行黏結強度調節(jié)處理表面)的黏結強度大于1.1MPa，與經過甲基三乙氧基硅烷處理混凝土表面的黏結強度為0.4MPa；裝飾保護層3為普通建筑外墻乳膠漆，采用迪威耳水性丙烯酸面漆4208。
復合涂層的制備過程如下在干燥清潔的混凝土基材上，刷涂一道甲基三乙氧基硅烷，從而在混凝土表面的內部形成這樣一個黏結強度調節(jié)層1，黏結強度調節(jié)層1厚度為0.5～3.5mm，平均厚度約為2mm。一天以后，分3次刷涂聚合物改性水泥涂料(即彈性防水透氣涂料)，涂刷間隔時間4～8小時，形成的干膜厚度約為1mm，再過一天以后在外面刷丙烯酸面漆兩道，涂刷間隔時間為2～3小時，形成的干膜厚度約為80μm。
如此獲得涂層的裂縫搭接能力約為5～8mm(拉伸速度為2mm/min，基材初始裂紋寬度為0，以下同)。如果不進行黏結強度調節(jié)處理，僅僅用聚合物改性水泥涂料(即彈性防水透氣涂料)涂刷基材，同樣干膜厚度條件下的裂縫搭接能力約為2mm?？梢姡ㄟ^新的涂層結構設計，彈性防水透氣層的抗開裂能力提高了1～3倍。
上述復合涂層試樣經過耐水、耐堿、耐鹽水和耐硫酸鈉溶液浸泡試驗(參照GB/T16777-1997中8.2.5處理時間為168h)，涂層完好，沒有起泡和開裂現象。
權利要求1.一種水性混凝土防腐蝕涂層結構，其特征在于由三層結構復合而成，從內到外依次為黏結強度調節(jié)層(1)、彈性防水透氣層(2)、裝飾保護層(3)。
2.根據權利要求1所述的水性混凝土防腐蝕涂層結構，其特征在于黏結強度調節(jié)層(1)采用環(huán)氧樹脂乳液改性砂漿或有機硅材料，彈性防水透氣層(2)采用聚合物改性水泥防水涂料或高彈性耐堿聚合物乳膠涂料，裝飾保護層(3)采用普通建筑外墻乳膠涂料。
3.根據權利要求1所述的水性混凝土防腐蝕涂層結構，其特征在于黏結強度調節(jié)層(1)厚度為0.5～7mm，彈性防水透氣層(2)厚度為0.1～2mm，裝飾保護層(3)厚度為0.05～0.2mm。
專利摘要本實用新型屬于建筑材料技術領域，具體涉及一種水性混凝土防腐蝕涂層結構。由三層結構復合而成，從內到外依次為黏結強度調節(jié)層、彈性防水透氣層、裝飾保護層。本實用新型改善了混凝土防腐蝕涂層的負載狀況，確?；炷镣繉泳哂懈玫乜沽研阅芎捅Ｗo能力，從而提高了混凝土涂層的抗裂性、耐久性和裝飾性。
文檔編號E04B1/64GK2926354SQ20062004233
公開日2007年7月25日 申請日期2006年6月1日 優(yōu)先權日2006年6月1日
發(fā)明者鐘世云, 薛明 申請人:同濟大學