专利名称：一种水性混凝土防腐蚀涂层结构的制作方法
技术领域：
本实用新型属于建筑材料技术领域，具体涉及一种水性混凝土防腐蚀涂层结构。
背景技术：
在土木工程领域，人们已经比较清楚地认识到，混凝土本身的耐化学腐蚀性是有限的，因此，对于处于腐蚀环境中的混凝土结构，特别是重要的混凝土结构，需要对其附加表面保护层。与钢结构保护涂层相比，混凝土保护涂层的要求具有以下特殊要求混凝土内部存在水分，随时间发展逐渐向外迁移和蒸发，因此要求涂层具有透气性；此外，由于混凝土裂缝是广泛存在的，因此，保护涂层必须有良好的搭接裂缝的能力，也就是具有较好的弹性变形能力，才能在较长时间防止外界腐蚀介质侵入混凝土。
现有的混凝土防护涂料包括水性与油性两类，前者包括乳胶涂料或水泥基涂料，后者包括各种聚合物溶剂型涂料以及聚合物改性沥青类溶剂型涂料。有一些涂料在使用过程中过早失效，往往被归结于它与混凝土基材的粘结强度太低。因此，这两类涂料都往往非常强调涂层与混凝土之间的高黏结强度，没有考虑混凝土开裂时对涂层受力的影响。但是，有文献研究认为，粘结强度太高，不利于局部应力集中的分散，从而容易造成涂料的局部开裂，相反，粘结强度较小，则发生局部应力集中的时候，试样的局部脱粘有利于应力分散，因而涂料反而不容易开裂。涂料与基材的黏结强度降低，则涂料搭接裂缝的能力提高。实际上，绝大部分聚合物基的涂料与混凝土的黏结强度都非常高，在黏结试验过程中，破坏往往发生在混凝土基材内，这不利于涂层局部脱黏使更多涂层参与变形而防止开裂。
混凝土保护涂层的厚度对涂层的搭节裂缝能力和耐久性也有重要影响。目前实际工程中混凝土涂层厚度可能太薄，例如上海市延安路和成都路两条路线段的高架道路分别于1999年7月至8月和2000年8月至9月进行了涂料涂装防护，高架道路之箱梁底面、防撞墙外侧、立柱的钢筋混凝土表面，涂装聚合乳液封底涂料一道和聚合弹性乳液面层涂料二道，涂层干膜总厚度要求仅仅为＞110μm。
出于对环境保护的考虑，溶剂型涂料逐渐被水性涂料所代替。为了具备防水性，传统的乳胶漆配方的颜填料体积含量(PVC)均低于临界含量(CPVC)，因此形成的漆膜致密而无孔，从而依靠基料树脂的防水性阻止外部水分的侵入。但是这样的漆膜使混凝土内部的潮气无法透过漆膜排出，这些潮气在漆膜下积聚，使漆膜与基材之间附着力降低，并随着时间的延长造成漆膜疏松、鼓泡，并进而出现破泡、开裂和剥落等现象。而且，传统弹性涂层高温回粘积灰，致使其耐沾污性较差，使乳胶漆对建筑物的装饰功能也大受影响。如果将乳胶漆的PVC提高并超过其CPVC，由于树脂不能将颜料粒子间的空隙完全充满，这些空隙就被空气填充并保留在漆膜内，漆膜就会呈现多孔性和透气性，PVC愈高，漆膜的孔隙率和透气性愈好。然而这样的漆膜将由于无机颜填料粒子的亲水性和漆膜空隙的毛细管吸水而不具备防水性。为解决这些问题，本领域的技术人员正在研究一种多层复合式混凝土防腐蚀涂层结构。
发明内容
本实用新型的目的在于提出一种抗裂性、耐久性和装饰性好的水性混凝土防腐蚀涂层结构。
本实用新型提出的水性混凝土防腐蚀涂层结构，由三层结构复合而成，从内到外依次为黏结强度调节层1、弹性防水透气层2、装饰保护层3。
本实用新型中，黏结强度调节层1采用环氧树脂乳液改性砂浆或有机硅材料，弹性防水透气层2采用聚合物改性水泥防水涂料或高弹性耐碱聚合物乳胶涂料，装饰保护层3采用普通建筑外墙乳胶涂料。
本实用新型中，黏结强度调节层1厚度为0.5～7mm，弹性防水透气层2厚度为0.1～2mm，装饰保护层3厚度为0.05～0.2mm。
本实用新型中，黏结强度调节层的作用是保证弹性防水透气层与基材的黏结强度为其本身拉伸强度的1/3～1/4之间，这样的强度配合使弹性防水透气层具有最佳的抗开裂性能。由于聚合物基涂料与混凝土基材的黏结强度一般都比较高，因此，在大多数情况下，黏结强度调节层主要起降低黏结强度作用。例如，可以使用渗透性的有机硅材料，根据需要选择浓度和使用遍数(必要时，须通过试验确定)，使混凝土表面产生轻微的疏水性能，从而降低后续水性的弹性防水透气涂料与基材的黏结强度。疏水性有机硅的渗透深度为0.5～7mm，从而在混凝土表面的内部形成这样一个黏结强度调节层。对于需要提高黏结强度的情形(拉伸强度特别高的弹性防水涂料，这种情况较为罕见)，可以使用环氧树脂乳液改性砂浆作为黏结强度调节层，厚度为0.5～1.5mm。
本实用新型中，弹性防水透气层的作用是防止外界水分侵入，同时允许混凝土内部的湿气向外扩散。混凝土内部的水汽总是存在的，这是因为1)混凝土内部的干燥需要相当长的时间，保护层一般并不能在混凝土完全干燥的情况下施工；2)即使在混凝土完全干燥的条件下施工保护层，当保护层为水性涂料时，混凝土将吸收涂料中的水分；3)湿气还来自于地下或者由于混凝土的微裂纹引起的吸水。因此，弹性防水层必须具有透气性。
弹性防水层的透气性根据GB17145测定，透气系数＞5×10-11。
弹性防水层的断裂伸长率＞100％，较好为100％～400％之间。
弹性防水层的厚度根据涂料的断裂伸长率和可能需要搭接裂缝的宽度来确定，可以按照下式来估算d=kcϵ]]>式中d为弹性防水层的厚度，mm；k为经验常数，取值5～10之间；c为预计的裂缝宽度，mm；ε为弹性防水层的断裂伸长率，％。通常弹性防水层的厚度为0.1～2mm。
本实用新型中，装饰保护层主要起装饰作用，并对弹性防水层具有一定的保护作用，如提高涂层系统的耐紫外线老化性能。因此，装饰保护层可以使用普通建筑外墙乳胶涂料，要求透气系数(GB17145)＞5×10-11。色彩根据需要进行选择，保护层厚度一般不小于0.05mm。
本实用新型中各层涂料均为水性涂料，并且均具有良好的透水蒸汽性能。通过这样一种多层防护结构，改善了混凝土防腐蚀涂层的负载状况，确保混凝土涂层具有更好地抗裂性能和保护能力，从而提高了混凝土涂层的抗裂性、耐久性和装饰性。
图1为本实用新型的结构图示。
图中标号1为黏结强度调节层，2为弹性防水透气层，3为装饰保护层，4为混凝土层。
具体实施方式
以下结合附图通过实施例进一步说明本实用新型。
实施例1，黏结强度调节层1通过使用甲基三乙氧基硅烷处理混凝土表面来实现；弹性防水透气层1为聚合物改性水泥涂料，其涂膜本身的拉伸强度为1.3MPa，断裂伸长率为400％，与混凝土或砂浆(未进行黏结强度调节处理表面)的黏结强度大于1.1MPa，与经过甲基三乙氧基硅烷处理混凝土表面的黏结强度为0.4MPa；装饰保护层3为普通建筑外墙乳胶漆，采用迪威耳水性丙烯酸面漆4208。
复合涂层的制备过程如下在干燥清洁的混凝土基材上，刷涂一道甲基三乙氧基硅烷，从而在混凝土表面的内部形成这样一个黏结强度调节层1，黏结强度调节层1厚度为0.5～3.5mm，平均厚度约为2mm。一天以后，分3次刷涂聚合物改性水泥涂料(即弹性防水透气涂料)，涂刷间隔时间4～8小时，形成的干膜厚度约为1mm，再过一天以后在外面刷丙烯酸面漆两道，涂刷间隔时间为2～3小时，形成的干膜厚度约为80μm。
如此获得涂层的裂缝搭接能力约为5～8mm(拉伸速度为2mm/min，基材初始裂纹宽度为0，以下同)。如果不进行黏结强度调节处理，仅仅用聚合物改性水泥涂料(即弹性防水透气涂料)涂刷基材，同样干膜厚度条件下的裂缝搭接能力约为2mm。可见，通过新的涂层结构设计，弹性防水透气层的抗开裂能力提高了1～3倍。
上述复合涂层试样经过耐水、耐碱、耐盐水和耐硫酸钠溶液浸泡试验(参照GB/T16777-1997中8.2.5处理时间为168h)，涂层完好，没有起泡和开裂现象。
权利要求1.一种水性混凝土防腐蚀涂层结构，其特征在于由三层结构复合而成，从内到外依次为黏结强度调节层(1)、弹性防水透气层(2)、装饰保护层(3)。
2.根据权利要求1所述的水性混凝土防腐蚀涂层结构，其特征在于黏结强度调节层(1)采用环氧树脂乳液改性砂浆或有机硅材料，弹性防水透气层(2)采用聚合物改性水泥防水涂料或高弹性耐碱聚合物乳胶涂料，装饰保护层(3)采用普通建筑外墙乳胶涂料。
3.根据权利要求1所述的水性混凝土防腐蚀涂层结构，其特征在于黏结强度调节层(1)厚度为0.5～7mm，弹性防水透气层(2)厚度为0.1～2mm，装饰保护层(3)厚度为0.05～0.2mm。
专利摘要本实用新型属于建筑材料技术领域，具体涉及一种水性混凝土防腐蚀涂层结构。由三层结构复合而成，从内到外依次为黏结强度调节层、弹性防水透气层、装饰保护层。本实用新型改善了混凝土防腐蚀涂层的负载状况，确保混凝土涂层具有更好地抗裂性能和保护能力，从而提高了混凝土涂层的抗裂性、耐久性和装饰性。
文档编号E04B1/64GK2926354SQ20062004233
公开日2007年7月25日 申请日期2006年6月1日 优先权日2006年6月1日
发明者钟世云, 薛明 申请人:同济大学