本发明涉及防腐材料领域，尤其涉及一种用于自然通风冷却塔防腐的无溶剂渗透交联型组合涂料。
背景技术：
自然通风冷却塔是利用塔内外空气密度差或自然风力形成的空气对流作用冷却循环水的设施。冷却塔的基体主要是以混凝土浇筑而成，由于其使用环境的特殊性，导致混凝土非常容易受到腐蚀。尤其是循环水采用海水或城市中水的冷却塔，以及把冷却塔作为排放脱硫后烟气使用的排烟冷却塔，腐蚀尤为严重。此外，地处北方的冷却塔，由于天气严寒，混凝土极易受到冻融破坏。因此，对冷却塔进行防腐抗渗保护是必须的。
目前对冷却塔进行防腐保护的方案一般是在混凝土表面涂覆防腐涂料。
如申请号为201210152541.7的中国专利公开了一种用于排烟冷却塔的无溶剂环氧耐酸防腐腻子涂料，甲组分为：低分子环氧树脂25～45％、活性稀释剂5～15％、消泡剂0.05～1％、纤维状滑石粉10～25％、球状石英砂15～30％、硫酸钡10～25％、聚酰胺蜡0.5～2％、颜料3～10％；乙组分为：曼尼希碱类固化剂5～15％、腰果酚固化剂5～20％；甲∶乙＝100：15～35。该发明的涂料不含有机溶剂，提高了腻子层的防腐性，耐化学药品性和绝缘性；涂料低粘度、触变性强，快速固化，适用期适宜，对排烟冷却塔内壁砂眼、气孔、浇筑错台等凹坑具有良好的填补效果，耐酸、耐碱、防腐性能优良，能应用于排烟冷却塔内壁防腐，提高了涂装质量。
申请号为cn201510009240.2的中国专利公开了一种冷却塔防腐蚀专用涂料，由如下的钛白粉15-45份、硫酸钡6-15份、轻钙15-45份、滑石粉10-30、胶粉15-20份、石英5-10份及适当颜料组成。
上述防腐涂料在一定程度上对冷却塔起到了防腐保护的作用，但是包括上述产品在内的现有技术中，都只是单一的从修补材料、涂料自身角度来考虑冷却塔的防腐，都是将焦点集中在自身产品上，而没有从解决冷却塔混凝土自身特性对涂层粘结的影响，以及修补材料、各层涂料之间组成的整体上来考虑，从而出现了某种单一涂料的防腐性能非常出色，但与其他修补材料、涂料配套使用后防腐效果很差的现象。不仅各种涂料之间不能发挥协同效应，甚至会出现不同涂层之间结合力差，脱落的情况。
因此，有必要从整体上考虑出发，开发出一套各组分之间能够协同增效、配合性好，且能适应并解决混凝土自身特性(如返碱、多孔、裂缝等)，并通过材料间的渗透交联反应使得防腐层与混凝土融为一体的冷却塔防腐产品。
技术实现要素：
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种用于冷却塔防腐的无溶剂渗透交联型组合涂料，本发明包含基面修补料、底层涂料和面层涂料。本发明从整体上考虑出发，解决混凝土自身特性对涂层的影响，且各涂料间配合性强，使用后各涂层之间通过渗透交联反应与混凝土融为一体，达到协同增效，对冷却塔的防腐保护效果更好、时效更长。
本发明的具体技术方案为：一种用于冷却塔防腐的无溶剂渗透交联型组合涂料，按涂布顺序依次包括：基面修补料、底层涂料和面层涂料。
所述基面修补料包括：石英粉45-55wt％，波特兰水泥40-50wt％和丙烯酸酯/丙烯酸胺/丙烯酸盐三元共聚物4-6wt％。
所述底层涂料包括：波特兰水泥熔渣45-55wt％、石英砂8-12wt％和石英粉35-45wt％。
所述面层涂料分为内壁面层涂料和外壁面层涂料。
所述内壁面层涂料包括：双酚a20-25wt％，环氧氯丙烷树脂40-50wt％，3-氨基甲基-3，5，5-三甲基15-20wt％，聚酰胺14-18wt％。
所述外壁面层涂料包括：丙烯酸酯聚合物25-35wt％，碳酸钙20-30wt％，二氧化钛15-25wt％和水20-30wt％。
本发明开创性地从混凝土结构自身的理化特性入手来解决混凝土防腐保护耐久性问题。本发明基于如下三个现实：
1混凝土结构自身对防腐材料与混凝土长久可靠粘结的影响：混凝土的碱性环境、泛碱、毛细孔、气孔、裂缝特性及吸水性对防腐层耐久粘结的影响。
2使用环境对防腐材料与混凝土长久可靠粘结的影响：通常的防腐层为高分子材料，如环氧树脂，与混凝土基面的粘结为平面物理粘结，在一般使用条件下，短期不会彰显剥离问题。但对于温度和湿度不断变化的，含腐蚀介质的酸雾、盐雾及明水环境，脱落问题在很短时间内就会出现。
3人为因素及施工环境对防腐质量的影响：施工人员的素质、施工环境的变化诸如：风雨、日晒、温度、湿度等等对防腐的质量及耐久性都会不可避免地产生影响。
因此，如果要对混凝土实现更好、更为耐久的防腐保护，就需要防腐体系既能自动适应混凝土结构自身的特性变化，又能避免使用环境对防腐材料与混凝土长久可靠粘结的影响。此外，还要求防腐体系对施工环境变化的不依赖性以及对施工手法的不敏感性。
使用本发明产品时，分为三步：
第一步，用基面修补料对混凝土表面进行基面处理，本发明基面修补料是为大体积混凝土、维修难度较大的使用环境的混凝土专门研发的替代材料，与混凝土具有极相近的理化特性，抗压强度大于40mpa，弹性模量为c35混凝土的一半，水化收缩率小于万分之五，能与混凝土永久地成为一体。就混凝土结构修复而言，目前还没有任何一款修复材料能达到上述技术水平。
第二步，基面修补后，涂布底层涂料，本发明底层涂料具备防海水/氯离子侵蚀、酸类介质腐蚀、二氧化硫和氮氧化物、酸雨腐蚀及硫酸盐等化学介质腐蚀的特性。底层涂料是水泥基渗透结晶型材料。其通过特殊的渗透结晶功能，完成了对混凝土表面结构的理化改性：既阻止了混凝土的返碱性，以解决防腐材料与混凝土的粘结问题，又提高了混凝土结构的密实性，以阻止腐蚀介质以水为载体向混凝土中的渗透。特别要提及的是，该界面层对外呈现中性，从而避免了混凝土的碱性环境对面层涂料固化过程的影响。
本发明底层涂料与混凝土具有相同的理化性能，能够借助于混凝土表面的毛细张力及分子力的作用，使得防腐层与基面成为一个整体。这对于混凝土冷却塔基面的保护是最为重要的。此外，混凝土表面的氢氧化钙与底层涂料反应形成不被水解的晶体，使得混凝土自身具备了一定的防腐蚀性能。在上述作用下，底层涂料能抵御混凝土内部潮气和由塔筒外壁渗入的水分，因温度变化、冻融、日晒等因素对涂层背面形成的压力，从而避免涂层的鼓包、脱落(防腐涂层具备背水面抗渗性能)，而且能自行修复混凝土结构因各种应0.4mm以内的裂缝。
底层涂料的防腐机理具体为：
解决与混凝土之间的结合力问题：通过混凝土表面的喷砂处理，混凝土表面处于活化状态，表面存在大量的孔隙和未完全水化反应的钙离子。底涂料能借助于水或潮气在混凝土基材表层的浸润，活化的混凝土表层本身固有的钙离子等化学游离离子群得以激活，被激活的游离钙离子与底层涂料中的活性成分反应，在表层毛细孔张力的作用下，渗透到(被“拽入”)毛细孔中，在毛细孔中生成不被溶解的结晶体，使得混凝土结构表面彻底地密实。同时底层涂料本身水化产生的结晶体，也在毛细孔张力的作用下，被“锚固”到混凝土表层里，与混凝土形成整体。而且由于混凝土表面和孔隙内钙离子等碱性物质已经变成了结晶物，混凝土表面也就难以出现返碱问题而影响涂层的兼容性和结合力。
提高混凝土防腐抗渗性能，又防止冻融：底层涂料的渗透结晶作用，使得混凝土表面孔隙内的游离钙离子形成稳定化合物结晶体，使得混凝土孔隙变小成了微孔(孔径小于水分子直径)，不但密实了混凝土表面，而且降低了混凝土表面能，提高了混凝土的抗渗性能，也阻止了溶于水的腐蚀介质(包括氯离子)渗透入混凝土中(上述腐蚀介质往往是以水为载体的)，加上外层涂料的密封作用，不但保护了混凝土不被腐蚀，也保护了钢筋免受腐蚀。由于混凝土孔隙变成1-10nm微孔，降低了孔内的冰点，最低可降低到-78℃，防止了冻融的发生。
第三步，涂布面层涂料，本发明面层涂料为双组份，具有低黏性、低密度、强渗透性的特点，且同底层涂料一样，也具备防海水/氯离子侵蚀、酸类介质腐蚀、二氧化硫和氮氧化物、酸雨腐蚀及硫酸盐等化学介质腐蚀的特性。其涂刷于底层涂层表面，在基面毛细张力及涂层表面张力的共同作用下，能渗透到基体的数毫米内，不仅密封了表层结构中的毛细孔，而且具有极好的抗机械冲击、抗化学介质腐蚀、抗老化以及抗磨损的能力。其渗透功能，使整体防腐层像被钉在混凝土上一样(长久粘结强度大于3兆帕以上)，从理论和实践上保证了混凝土的长久有效保护。根据中国水利水电科学研究院工程检测中心检测，经过72小时的冲磨实验，c40混凝土的冲磨质量平均为568g，而涂刷了该体系的表层材料后，冲磨冲磨质量为0g，显示出该体系优异的耐磨性和抗冲击性。
综上，本发明充分考虑到了环境(天气、温度、湿度)、施工人员的操作水平、混凝土基面的缺陷等因素对防腐层施工的不利影响，把上述因素对防腐层质量可能产生的不利影响降到了最低。并且，上述三种特定的涂料通过渗透交联反应与混凝土形成一个有机的整体，起到协同增强作用，相比以往随意组合的防腐方案更加有效。本发明产品安全环保、施工简便、质量易控，满足冷却塔的长效防腐要求(设计寿命20年)。
作为优选，所述基面修补料包括：石英粉50wt％，波特兰水泥45wt％和丙烯酸酯/丙烯酸胺/丙烯酸盐三元共聚物5wt％。
作为优选，所述底层涂料包括：波特兰水泥熔渣50wt％、石英砂10wt％和石英粉40wt％。
作为优选，所述内壁面层涂料包括：双酚a22wt％，环氧氯丙烷树脂45wt％，3-氨基甲基-3，5，5-三甲基17wt％，聚酰胺16wt％。
作为优选，环氧氯丙烷树脂的mw＜700。
作为优选，所述外壁面层涂料包括：丙烯酸酯聚合物30wt％，碳酸钙25wt％，二氧化钛20wt％和水25wt％。
作为优选，还包括用于与基面修补料和底层涂料配合使用的外加乳液，所述外加乳液包括苯/乙烯基/1，3-丁二烯聚合物和水。
为了实现更好的防腐效果，还可在基面修补料以及底层涂层中添加外加乳液，
本发明的外加乳液不含溶解剂、不含塑性剂，不含填充料，耐水性强。
与基面修补料的配合，不仅能够提高基面修补料与混凝土基面的粘结强度，还能够提高基面修补料或混凝土的抗霜冻性、抗盐性和抗其它腐蚀性介质的能力。作为添加剂添加后，能很好地改善材料的施工性，不仅增加了材料的弹性、韧性，而且减少了材料对水分的吸收。
与底层涂料配合，外加乳液的添加，使得底层涂料具备了刚柔并举的特性。其韧性能够化解由于混凝土水化过程中的混凝土收缩、机械振动、气温变化等因素带来的内应力；改善了防水层在基面上的附着力；无论天气如何变化，大风还是阳光直射都不能影响防水层的固化时间，阻止了材料中水分过快挥发而导致的涂层开裂；同样密封了结构内部的盐类物质和其它腐蚀性物质的析出。产品具有良好的渗透性、抗压及抗折强度。由于材料具有较好的断裂延伸率以及较低的弹性模量，所以该材料具有良好的动态抗裂性，从而弥补了刚性材料在力学性能上的种种不足。使得底层涂料的防水防腐功效不只是通过材料的渗透结晶，还通过材料在基底上形成的错综复杂的网络结构的韧性交织层来实现。
作为优选，所述外加乳液包括：苯/乙烯基/1，3-丁二烯聚合物35-45wt％，水55-65wt％。
作为优选，所述外加乳液的添加量为基面修补料的3-5wt％；所述外加乳液的添加量为底层涂料的5-7wt％。
作为优选，使用时，所述基面修补料固化后的厚度为2-50mm；所述底层涂料的用量为1.3-1.5kg/m2，固化后的厚度为1.0-1.2mm；所述内壁面层涂料的用量为240-260g/m2，固化后的厚度为200-240微米，所述外壁面层涂料的用量为330-370g/m2，固化后的厚度为280-320微米。
与现有技术对比，本发明的有益效果是：
1、本发明解决了混凝土返碱、多孔、裂缝等自身特性，以及在运行过程中受各种外力影响而出现的微小裂缝对防腐层的影响。
2、本发明的三种特定的涂料，借助于材料间的相互渗透交联，把防腐层和混凝土通过理化反应融为一体，以达到长效防腐的功效。相比以往随意组合的防腐方案更加科学有效。
3、本发明充分考虑了环境(天气、温度、湿度)、施工人员的操作水平等因素对防腐层施工的不利影响，把上述因素对防腐层质量可能产生的不利影响降到了最低。
4、本发明产品安全环保、施工简便、质量易控，满足冷却塔的长效防腐要求(设计寿命20年)。
附图说明
图1为本发明的组合涂料固化后的结构示意图；
图2为底层涂料结晶微观分析及检验图，。
附图标记为：基面修补料1、底层涂料2、面层涂料3。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的描述。
总实施例
如图1所示，一种用于冷却塔防腐的无溶剂渗透交联型组合涂料，按涂布顺序依次包括：基面修补料、底层涂料和面层涂料。
所述基面修补料包括石英粉45-55wt％，波特兰水泥40-50wt％和丙烯酸酯/丙烯酸胺/丙烯酸盐三元共聚物4-6wt％。
所述底层涂料包括波特兰水泥熔渣45-55wt％、石英砂8-12wt％和石英粉35-45wt％。
所述面层涂料分为内壁面层涂料和外壁面层涂料。
所述内壁面层涂料包括双酚a20-25wt％，环氧氯丙烷树脂(mw＜700)40-50wt％，3-氨基甲基-3，5，5-三甲基15-20wt％，聚酰胺14-18wt％。
所述外壁面层涂料包括丙烯酸酯聚合物25-35wt％，碳酸钙20-30wt％，二氧化钛15-25wt％和水20-30wt％。
可选地，还包括用于与基面修补料和底层涂料配合使用的外加乳液，所述外加乳液包括苯/乙烯基/1，3-丁二烯聚合物35-45wt％，水55-65wt％。外加乳液的添加量为基面修补料的3-5wt％，底层涂料的5-7wt％。
使用时，所述基面修补料固化后的厚度为2-50mm；所述底层涂料的用量为1.3-1.5kg/m2，固化后的厚度为1.0-1.2mm；所述内壁面层涂料的用量为240-260g/m2，固化后的厚度为200-240微米，所述外壁面层涂料的用量为330-370g/m2，固化后的厚度为280-320微米。
实施例1
一种用于冷却塔防腐的无溶剂渗透交联型组合涂料，按涂布顺序依次包括：基面修补料、底层涂料和面层涂料。
所述基面修补料包括：石英粉50wt％，波特兰水泥45wt％和丙烯酸酯/丙烯酸胺/丙烯酸盐三元共聚物5wt％。
所述底层涂料包括：波特兰水泥熔渣50wt％、石英砂10wt％和石英粉40wt％。
所述面层涂料分为内壁面层涂料和外壁面层涂料。
所述内壁面层涂料包括：双酚a22wt％，环氧氯丙烷树脂45wt％，3-氨基甲基-3，5，5-三甲基17wt％，聚酰胺16wt％。
所述外壁面层涂料包括：丙烯酸酯聚合物30wt％，碳酸钙25wt％，二氧化钛20wt％和水25wt％。
使用时，在基面修补料和底层涂料中配合使用的外加乳液，所述外加乳液包括苯/乙烯基/1，3-丁二烯聚合物40wt％，水60wt％。外加乳液的添加量为基面修补料的4wt％，底层涂料的6wt％。
所述基面修补料固化后的厚度范围为2-50mm；所述底层涂料固化后的厚度约为1.1mm；所述内壁面层涂料固化后的厚度约为220微米，所述外壁面层涂料固化后的厚度约为300微米。
实施例2
一种用于冷却塔防腐的无溶剂渗透交联型组合涂料，按涂布顺序依次包括：基面修补料、底层涂料和面层涂料。
所述基面修补料包括石英粉45wt％，波特兰水泥50wt％和丙烯酸酯/丙烯酸胺/丙烯酸盐三元共聚物5wt％。
所述底层涂料包括波特兰水泥熔渣45wt％、石英砂12wt％和石英粉43wt％。
所述面层涂料分为内壁面层涂料和外壁面层涂料。
所述内壁面层涂料包括双酚a22wt％，环氧氯丙烷树脂(mw＜700)45wt％，3-氨基甲基-3，5，5-三甲基17wt％，聚酰胺16wt％。
所述外壁面层涂料包括丙烯酸酯聚合物25wt％，碳酸钙30wt％，二氧化钛15wt％和水30wt％。
使用时，所述基面修补料固化后的厚度为2-50mm；所述底层涂料固化后的厚度为1.0mm；所述内壁面层涂固化后的厚度为200微米，所述外壁面层涂料固化后的厚度为280微米。
实施例3
一种用于冷却塔防腐的无溶剂渗透交联型组合涂料，按涂布顺序依次包括：基面修补料、底层涂料和面层涂料。
所述基面修补料包括石英粉55wt％，波特兰水泥40wt％和丙烯酸酯/丙烯酸胺/丙烯酸盐三元共聚物5wt％。
所述底层涂料包括波特兰水泥熔渣55wt％、石英砂8wt％和石英粉37wt％。
所述面层涂料分为内壁面层涂料和外壁面层涂料。
所述内壁面层涂料包括双酚a23wt％，环氧氯丙烷树脂(mw＜700)47wt％，3-氨基甲基-3，5，5-三甲基15wt％，聚酰胺15wt％。
所述外壁面层涂料包括丙烯酸酯聚合物35wt％，碳酸钙20wt％，二氧化钛25wt％和水20wt％。
使用时，所述基面修补料固化后的厚度为2-50mm；所述底层涂料固化后的厚度为1.2mm；所述内壁面层涂料固化后的厚度为240微米，所述外壁面层涂料固化后的厚度为320微米。
本发明的实施例1的组合涂料成膜之后的技术参数如下(取自中国、欧盟及美国的各种标准检验报告和专项检验报告)：
此外，如图2所示是底层涂料结晶微观分析及检验图(左图为未刷底层涂料的混凝土表面微观状况，右图为刷了底层涂料的混凝土表面，明显有大量结晶物存在)，由解放军后勤工程检测中心完成。检验结果指出：“普通抗渗混凝土涂刷底层涂料后抗渗压力提高了1.0mpa，且改变了水分的渗出形式”。
本发明中所用原料、设备，若无特别说明，均为本领域的常用原料、设备；本发明中所用方法，若无特别说明，均为本领域的常规方法。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变换，均仍属于本发明技术方案的保护范围。