高抗剥离的混凝土表面防护涂层及其施工方法与流程

本发明涉及一种高抗剥离的混凝土表面防护涂层及其施工方法。适用于混凝土防护领域。

背景技术：

混凝土由于具有较好的抗水性、易成型、便宜易得等特点成为应用最广泛的建筑材料，但混凝土中的毛细孔、气孔和微裂缝为二氧化碳、软水、酸雨、氯离子等劣化因素提供了通道。所有混凝土的劣化反应几乎都需要水的参与，且水也是有害物质进出混凝土的有力载体。

我国自上世纪五十年代以来，修建了大量的水利水电工程，水工建筑物混凝土直接曝露在自然界中，长期经受水浸泡或高湿度环境的影响，已出现不同程度的劣化，为保障混凝土建筑物的寿命能达到或超过设计年限，需要对其进行可靠的防护。

有机高分子涂料具有优异的耐候性和防水性，易于现场成型，是混凝土防护的理想材料。有机高分子涂层与混凝土之间的粘接效果是实现涂层长期有效防护的关键，通常采用正拉测试进行检测，应用中发现，即使正拉粘接强度达到3mpa以上的涂层，仍能被剥离，这通常是由于涂层结构的弹性变形能力不足或过大造成的，这样的涂层容易出现鼓泡、不耐水流冲刷、易被冰拔力破坏等问题。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是：针对上述存在的问题，提供一种高抗剥离的混凝土表面防护涂层及其施工方法。

本发明所采用的技术方案是：一种高抗剥离的混凝土表面防护涂层，其特征在于：包括依次设置于混凝土表面的长期活性底漆层、弹性环氧砂浆层和弹性涂层。

所述弹性环氧砂浆层与弹性涂层之间设有一层长期活性底漆层。

所述长期活性底漆层由多层先后涂布形成的长期活性底漆薄层结合形成，且第一层长期活性底漆薄层厚度不超过0.3mm；

所述弹性环氧砂浆层由多层先后刮涂形成的弹性环氧砂浆薄层结合形成，且第一层弹性环氧砂浆薄层厚度不超过1mm；

所述弹性涂层由多层先后涂布形成的弹性涂料薄层结合形成，且第一层弹性涂料薄层厚度不超过0.3mm。

所述长期活性底漆层采用hk-g-2环氧灌浆材料和/或hk-g-4环氧灌浆材料。

所述弹性环氧砂浆层采用hk-e001弹性环氧砂浆、hk-e002弹性环氧砂浆、hk-e003弹性环氧砂浆、hk-uw-3环氧砂浆中的一种或几种。

所述弹性涂层采用hk-968弹性环氧涂料、hk-966弹性涂料、hk-988弹性涂料、hk-eq环氧胶泥中的一种或几种。

所述弹性环氧砂浆层厚度为1～10mm；所述弹性涂层厚度为0.5～2mm。

一种所述防护涂层的施工方法，其特征在于，步骤如下：

清理混凝土基面；

在混凝土表面涂布长期活性底漆，采用滚涂或刷涂工艺，同一部位至少来回涂布三遍，形成长期活性底漆层，其中第一遍的厚度不超过0.3mm；

当长期活性底漆层的粘着力不低于0.1mpa，测试时沾下的底漆面积不超过10％时，采用刮涂工艺，同一部位至少来回刮涂三遍弹性环氧砂浆，形成弹性环氧砂浆层，且第一遍的厚度不超过1mm；

弹性环氧砂浆层施工后48小时内开展弹性涂层施工，遇到雨淋或超过48小时或气温超过35℃等情况时，应对弹性环氧砂浆层表面进行打磨或涂刷一层长期活性底漆层再开展弹性涂层施工；

弹性涂层施工采用滚涂、刷涂或刮涂工艺，对同一部位至少来回涂布三遍弹性涂料，其中第一遍的厚度不超过0.3mm。

本发明的有益效果是：本发明中涂层本体的抗拉强度和抗弯曲强度通过化学交联反应形成的网络结构实现，力学性能适宜，对混凝土起到抗碳化、抗离子侵蚀、抗软水侵蚀、抗冲磨、抗冻融破坏、长期耐候等功能性的防护作用。涂层与混凝土基材间通过长期活性底漆发生化学交联反应实现高粘接强度和高抗剥离强度，各涂层间通过施工时间的控制或补刷的长期活性底漆，由化学反应形成涂层之间的化学交联结构实现高粘接强度和高抗剥离强度。

附图说明

图1、图2为本发明的结构示意图。

具体实施方式

本实施例为一种高抗剥离的混凝土表面防护涂层，包括依次设置于混凝土表面的长期活性底漆层1、弹性环氧砂浆层2和弹性涂层3，可根据需要在弹性环氧砂浆层2与弹性涂层3之间增设一层长期活性底漆层1。

本例中长期活性底漆层1由多层先后涂布长期活性底漆形成的长期活性底漆薄层结合形成，且第一层长期活性底漆薄层薄至能看到上一道工序的基材(厚度不超过0.3mm)，以增加浸润性。弹性环氧砂浆层2由多层先后刮涂弹性环氧砂浆形成的弹性环氧砂浆薄层结合形成，且第一层弹性环氧砂浆薄层厚度不超过1mm，以增加浸润性。弹性涂层3由多层先后涂布弹性涂料形成的弹性涂料薄层结合形成，且第一层弹性涂料薄层厚度不超过0.3mm，以增加浸润性。

长期活性底漆为双组分环氧树脂，两个组分混合后的初始粘度≤40mpa.s，23℃处于“粘着力不低于0.1mpa，测试时沾下的底漆面积不超过10％”状态的时间≥2小时，对混凝土的渗透深度0.5mm～1.5mm，力学性能达到最终值的时间为14天到28天，与混凝土的粘接强度超过混凝土本体抗拉强度，弹性模量4000mpa～9000mpa，例如hk-g-2环氧灌浆材料、hk-g-4环氧灌浆材料等。

弹性环氧砂浆层2作为找平层，其弹性环氧砂浆由三个组分构成，找平层将孔洞填补完成后高于混凝土基材的整体厚度为1mm～10mm，三个组分混合后的终龄期抗压强度30mpa～70mpa，抗折强度12mpa～30mpa，弹性模量2500mpa～4000mpa，与混凝土的粘接强度超过混凝土本体抗拉强度，例如hk-e001弹性环氧砂浆、hk-e002弹性环氧砂浆、hk-e003弹性环氧砂浆、hk-uw-3环氧砂浆等。

弹性涂料为聚氨酯改性环氧或环氧改性聚氨酯，由两个组分构成，涂层厚度0.5mm～2mm，其终龄期的拉伸强度5mpa～20mpa，断裂伸长率12％～180％，弹性模量500mpa～2500mpa，与混凝土的粘接强度超过混凝土本体抗拉强度，例如hk-968弹性环氧涂料、hk-966弹性涂料、hk-988弹性涂料、hk-eq环氧胶泥等。

本实施例的具体施工方法如下：

基面清理，可采用压力可调的高压水射流清洗机或角磨机或抛丸机对混凝土基面进行清理，应控制清理的程度，清理后混凝土的外观应有明显改变，露出骨料截面，清除灰尘，保持基面干燥。

涂布长期活性底漆，可采用滚涂或刷涂工艺，同一部位至少来回涂布三遍，以保证底漆充分浸润混凝土表面，每一遍形成一层长期活性底漆薄层，涂布后的混凝土在1小时内不出现露白现象，否则应补涂底漆到不露白，在底漆处于“粘着力不低于0.1mpa，测试时沾下的底漆面积不超过10％”状态时，开展下一道工序。

弹性环氧砂浆找平，采用刮涂工艺，刮涂操作时应对同一部位至少来回刮涂三遍，每一遍形成一层弹性环氧砂浆薄层，且第一遍的厚度不超过1mm，以保证与上一道工序后的基材充分接触。施工后48小时内开展下一道涂层施工，遇到雨淋或超过48小时或气温超过35℃等情况时，应对表面进行打磨或长期涂刷活性底漆再开展下一道涂层。

弹性涂层3施工，可采用滚涂、刷涂或刮涂工艺，涂布作业时，对同一部位至少来回涂布三遍，每一遍形成一层弹性涂料薄层，以保证涂料与上一道工序后的基材充分浸润。

有机高分子材料往往具有较好的弹性或韧性，弹性模量低于混凝土1～2个数量级，采用弹性模量从高到低的涂层设计，有利于提高涂层在混凝土基材上的附着力，从而具有更高的抗剥离性和耐久性。本实施例中长期活性底漆的使用，将混凝土基材重新活化，在一定的施工期内提供化学活性点，与下一道涂层发生化学交联反应，使涂层与基材的抗剥离强度超过涂层本体的抗拉强度或抗弯曲强度，因此不会发生整片剥离的问题。采用抗剥离性能来检验涂层与混凝土的粘接效果，是比正拉粘接测试更高的要求。

本实施例中的抗剥离涂层与普通的油漆的附着力有明显区别，油漆靠溶剂挥发成膜，漆膜本体抗拉强度以及与基材的附着力主要通过分子间的范德华力实现，由于漆膜的本体抗拉强度低，很难超过1mpa，附着力略高于漆膜本体的抗拉强度，也会出现抗剥离的效果。本实施例的抗剥离涂层由2～3个组分，通过化学交联反应成膜，涂层本体的抗拉强度和抗弯曲强度通过化学交联反应形成的网络结构实现，具有至少5mpa的较高的抗拉强度，对混凝土起到抗碳化、抗离子侵蚀、抗软水侵蚀、抗冲磨、抗冻融破坏、长期耐候等功能性的防护作用。涂层与混凝土基材间通过长期活性底漆发生化学交联反应实现高粘接强度和高抗剥离强度，各涂层间通过施工时间的控制或补刷的长期活性底漆，由化学反应形成涂层之间的化学交联结构实现高粘接强度和高抗剥离强度。

由于目前对混凝土防护涂层剥离强度进行现场测试的方法还未形成标准，本实施例采用以下两种方法进行测试：

方法1：适用于无法弯折90°的涂层。采用1寸的铲刀(刀刃厚度0.35mm±0.05mm)，以与基材成20°±3°的倾角，在500g±10g的榔头持续敲击下，单次剥离面积不超过1cm²为合格。

方法2：适用于能够弯折90°的涂层。采用裁纸刀将弹性涂层3切割成宽50mm±1mm，长80mm±2mm的条，用刀尖撬起一个角后，用手或用工具夹住，采用撕的方式进行剥离测试，撕的方向应至少让涂层弯折90°，无法用刀尖翘起或一次撕下的长度不超过2cm为合格。

本实施例列举以下试验案例进行说明：

例1：混凝土重力坝混凝土抗冲磨和抗冻融破坏防护。

施工期间气温20℃～27℃，相对湿度30％～60％。对溢流面部位采用角磨机进行打磨，大量水冲洗掉粉尘，露出骨料截面；滚涂hk-g-4环氧灌浆材料长期活性底漆，2.5小时后底漆处于“粘着力不低于0.1mpa，测试时沾下的底漆面积不超过10％”的状态，该状态持续时间4h，在此期间刮涂第一遍hk-966弹性涂料，此后每隔24小时刮涂一遍hk-966弹性涂料直到设计厚度2mm(见图1)。滚涂和刮涂施工时，对同一部位至少来回涂布3遍，且第一遍要薄至能看到上一道工序的基材(厚度不超过0.3mm)，以增加浸润性。施工完毕，养护28天，采用方法2切割测抗剥离效果，切割后无法用刀尖撬起。

例2：混凝土重力坝抗碳化防护。

施工期间气温12℃～37℃，相对湿度30％～92％。防护前，坝体混凝土受污染物附着发黑，表面混凝土受碳化影响沙化，碳化深度最深处超过5mm。采用高压水射流清洗设备，控制清洗压力不超过25mpa，冲洗掉碳化层，露出新鲜骨料截面。自然风干后，滚涂hk-g-2环氧灌浆材料长期活性底漆，2h后底漆处于“粘着力不低于0.1mpa，测试时沾下的底漆面积不超过10％”的状态，该状态持续时间3h，在此期间刮涂hk-e003弹性环氧砂浆，由于现场气温超过35℃且相对湿度超过85％，隔24小时，在其表面滚涂hk-g-2环氧灌浆材料长期活性底漆，2h后底漆处于“粘着力不低于0.1mpa，测试时沾下的底漆面积不超过10％”的状态，该状态持续时间3h，在此期间刮涂第一遍hk-968弹性环氧涂料，此后每隔24小时刮涂一遍hk-968直到设计厚度1.5mm(见图2)。滚涂和刮涂施工时，对同一部位至少来回涂布3遍，且第一遍要薄至看到上一道工序的基材(厚度不超过0.3mm)，以增加浸润性。施工完毕，养护28天，采用方法1测抗剥离效果，单次剥离面积约0.2cm²。

例3：混凝土面板堆石坝上游坝面防渗工程。

施工期间气温5℃～20℃，相对湿度60％～100％。防护前，混凝土面板受污染物附着发黑，表面碳化形成沙化薄层，淤积物覆盖面板，施工时面板浇注质量存在差异，最严重部位骨料裸露，面板上有较多裂缝。采用高压水射流清洗设备，控制清洗压力不超过25mpa，冲洗掉污染物以及淤积物，露出新鲜骨料截面。自然风干后，滚涂hk-g-2环氧灌浆材料长期活性底漆，4h后底漆处于“粘着力不低于0.1mpa，测试时沾下的底漆面积不超过10％”的状态，该状态持续时间6h，在此期间刮涂hk-e001弹性环氧砂浆，隔24小时后，由于当地湿度超过85％易结露，且偶尔下雨，还存在施工间隔超过48小时的情况，在其表面滚涂hk-g-2环氧灌浆材料长期活性底漆，4h后底漆处于“粘着力不低于0.1mpa，测试时沾下的底漆面积不超过10％”的状态，该状态持续时间6h，在此期间刮涂第一遍hk-988弹性涂料，此后每隔24小时刮涂一遍hk-988弹性涂料直到设计厚度1.5mm。滚涂和刮涂施工时，对同一部位至少来回涂布3遍，且第一遍要薄至看到上一道工序的基材(厚度不超过0.3mm)，以增加浸润性。施工完毕，养护28天，采用方法2测抗剥离效果，切割后无法用刀尖撬起。

其它试验案例见下表：