CN106522089B - 定量化可反向涂装的混凝土功能涂层 - Google Patents
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Abstract
一种可以定量化设计抗裂性能、具有定量化显示混凝土裂缝宽度功能的混凝土功能涂层***。这一涂层***既可以正向涂装也可以反向涂装。本发明涉及的涂层***是基于一个阶梯弹性涂层结构的物理模型，由表及里依次为表面涂层，提供耐候性保护或其它功能；中低弹性涂层，起到重要的承上启下过渡作用；高弹性中间涂层，承担能够抵御混凝土开裂裂缝的主要职能；混凝土封闭底涂涂层。其中封闭底涂以上三层涂层的弹性逐层向上递减，由大变小。可以应用于混凝土工程的防护、裂缝治理或混凝土表面其它特种功能涂层。
Description
技术领域
本发明涉及一种可以定量化设计、具有定量化显示功能的、可以正反双向涂装的混凝土功能涂层技术及实施方法。用于混凝土结构表面的防护、混凝土裂缝修补整治以及其它特种功能涂层。属于特种功能涂料与涂装工程领域。
背景技术
钢筋混凝土一直被人们认为是牢固耐久的材料。上世纪70-80年代欧美日等国家开始认识到混凝土结构存在的腐蚀与碳化问题的严重性，提出并使用环氧树脂、聚氨酯等有机涂料对混凝土表面涂覆的防护方法。这样可以减少或防止二氧化碳、二氧化硫、水蒸气等有害气体侵入混凝土。保证桥梁等混凝土结构的耐久性。
中国沿海以及内地混凝土桥梁腐蚀十分严重。对混凝土表面涂层防护的关注和应用始于21世纪初。在2007年颁布了交通行业专业标准JT/T695-2007《混凝土桥梁结构表面涂层防腐蚀涂装技术条件》。对重点混凝土桥梁工程开始进行涂层防护工作。现有混凝土表面防护技术一般是以环氧树脂或聚氨酯底涂作为封闭底涂，环氧云母氧化铁涂料、环氧玻璃鳞片涂料等为中间涂层，脂肪族聚氨酯涂料为面涂。从宁波到上海的杭州湾跨海大桥为主要代表的一系列重要桥梁实施的桥梁混凝土结构有机防护涂层大都采用这一涂层体系。但是这些涂层都属于刚性涂层。
几乎没有不裂的混凝土。实际工程中，混凝土结构采用的原材料种类多，施工过程又漫长繁琐，结构形式多样，承受力形态复杂，使用环境条件多变。这些因素都可能引起混凝土裂缝。荷载作用下会引起裂缝。非荷载下的间接作用也会引起裂缝，如强迫变形受拉应变下的断裂裂缝，混凝土凝固收缩裂缝，温差引起的约束应力裂缝，强迫位移引起的约束应变裂缝，设计施工缺陷引起的裂缝。在耐久性环境作用下，混凝土会逐渐碳化或称中性化。碳化造成混凝土碱性降低。当pH值低于12时，钢筋会脱钝化。进而发生电化学腐蚀，造成钢筋锈蚀、体积膨胀，引起混凝土的涨裂。
混凝土的碳化。二氧化碳与混凝土中的氢氧化钙反应生成碳酸钙是造成碳化的主要原因。空气中的氯离子、二氧化硫、氮氧化物、硫酸根离子不仅都会与氢氧化钙反应，降低pH值，而且这些介质本身都是造成钢筋腐蚀的因素。
混凝土必然要开裂，而刚性涂层是难以抵御混凝土的开裂裂缝的。
钢筋混凝土中使用环氧树脂涂层钢筋是另一种防腐蚀方法。
北美地区早在20世纪五六十年代就开始了环氧树脂钢筋的研发工作，并取得一些应用效果。我国在上世纪末期开始涂层钢筋与相应粉末及涂装技术研究，制定了有关涂层钢筋的《环氧树脂涂层钢筋》(JG3042-1997)行业标准。意在能够将这技术引进到我国各类大型工程项目中去。
目前，环氧涂层主要用于钢筋混凝土结构物中的螺纹钢筋防腐。一种途径是使用环氧粉末涂料，在流水线上静电喷涂到预热的钢筋上，固化水冷后制成环氧涂层钢筋。由于环氧树脂涂层钢筋价格偏高，而且从工厂到浇筑混凝土之前要经历运输(易导致弯曲疲劳破坏)，切割(形成新的断口)和捆扎(涂层摩擦破坏)等多道工序，这些过程均会对钢筋涂覆层产生不利的影响，另外更重要的是硬化后的环氧树脂材料表面较光滑，表面能大大降低，与随后浇筑的混凝土之间的握裹力较差，结合强度无法与普通钢筋混凝土相比，成为较难逾越的困难问题。此外钢筋涂覆环氧涂层解决不了混凝土本身的碳化和腐蚀。所以虽然制定了若干标准，但是利用这类环氧树脂等有机材料进行工厂化的预涂覆技术始终未能得到广泛的推广应用。
混凝土表面防护使用的传统聚氨酯涂层、环氧涂层仅仅具有有限的柔韧性。这些刚性涂层会在混凝土表面开裂裂缝时，涂层也跟随着断裂开裂。水蒸气、二氧化碳、氯离子、二氧化硫、硫酸根离子、氮氧化物都会侵入裂缝，造成对混凝土缝隙的侵蚀，对钢筋形成腐蚀威胁。而且这种腐蚀一旦发生，就是在大阴极小阳极下的加速腐蚀，是对局部威胁更大的腐蚀。因此刚性涂层难以全面有效地防护混凝土结构。
20世纪70年代，出现了喷涂聚氨酯弹性体(SPU)，但在实施中，体系容易和周围环境中的水分、湿气反应，产生二氧化碳气泡。涂层材料力学性能下降，不稳定。后来在树脂组分中加入端氨基化合物，即喷涂聚氨酯脲弹性体(SPU(A))，这种半聚氨酯/半聚脲结构可以减少或在一定干燥条件下忽略异氰酸酯与水分、湿气的反应。涂层材料力学性能得到一定改善。但是聚氨酯脲仍然没有从根本上解决体系的发泡问题，在相对湿度高的环境使用，聚氨酯脲还是容易出现涂层质量问题。喷涂聚脲弹性体(SPUA)技术1986年由美国Texaco公司研制成功，纯聚脲弹性涂层摆脱了水分和湿气的影响，具有优秀的力学性能。
2009年发布的《京沪高速铁路桥梁混凝土桥面喷涂聚脲防水涂层暂行技术条件》和《客运专线铁路桥梁混凝土桥面喷涂聚脲防水涂层暂行技术条件》提出了使用1.8mm-2mm厚度的喷涂聚脲弹性体涂层或聚氨酯脲弹性涂层作为高架桥面防水涂层，然后涂覆200微米膜厚的断裂伸长率≥200％，拉伸强度≥4.0MPa的脂肪族弹性聚氨酯涂层的方法。这种聚脲弹性体涂层具有≥400％的断裂伸长率和快固化的特点。具有抵御混凝土桥面开裂的性能。这一涂层***在使用中出现了一些涂层病态问题。在2014年国家铁路主管部门通知停用喷涂聚脲。
高铁喷涂聚脲防水涂层的问题，首先是结合力差。目前喷涂聚脲的凝胶时间太短，仅几秒到十几秒左右，聚脲液体微粒来不及在被涂基体上充分润湿即失去流动性，涂层在界面很容易生成气固相，即气体空隙，影响了涂层的结合力。这是造成高铁聚脲防水涂层发生鼓泡、剥离、脱落病害的主要原因之一。而纯聚脲在技术上凝胶快、固化快是这种材料固有特点，而要实现慢凝胶和慢固化却有较大技术难度。
其次为了保护芳香族的喷涂聚脲不被光照老化，高铁面涂采用了脂肪族聚氨酯弹性涂料。脂肪族聚氨酯涂料的保光寿命一般约在五年左右。各种飞机蒙皮涂层的规范几乎都规定了飞机飞行五年后回厂大修，脱除旧聚氨酯漆，重新涂漆即是此原因。弹性聚氨酯的分子链变长，有了弹性的同时又牺牲一定耐候性。高铁线路运行五六年后，表面涂层开始老化，聚脲层难以得到完好有效保护。聚脲就会发生光老化，出现黄变、粉化。
再者，目前的高铁聚脲防水涂层虽然具有高弹性，可以抵御混凝土新生裂缝，起到防止水渗入混凝土的作用。但是这种弹性涂层会掩盖涂层下混凝土道床和轨枕发生的超过标准规范所规定裂缝宽度的现象，使得高铁桥梁超标裂缝得不到及时注浆补强修整，存在安全隐患。
高铁一旦运行，维修只能在夜间很短的时间窗口进行，这给维修维护带来很大难度。数条高速铁路在开通运营后，检修人员发现，桥面聚脲防水层出现“病害”，有的防水层黄变、龟裂、破损、剥离，有的桥面甚至大面积破损，整块掀起，这对高速列车的安全运行造成威胁。现有高铁聚脲涂层结合力和涂层耐候性的问题给后期维护维修带来了麻烦。
现有铁路公路混凝土桥梁的裂缝需要维修修复。如对0.2-0.3mm以上宽度裂缝局部灌注、封闭是一种规范方法。对多数情况下存在的0.2mm以下的裂纹，全面覆盖封闭不仅对裂纹可以有效封闭，而且可以防止混凝土进一步碳化。但是刚性涂料不能抵御覆盖后混凝土新发生的裂缝。对承担重载货运的铁路公路桥梁，如果用聚脲等弹性涂料对桥梁裂缝全面覆盖，又有可能掩盖涂层下混凝土新发生的大裂缝隐患而不被发现。失去及时对裂缝灌注粘合、修补补强的机会，可能造成危险事故发生。技术上的制约限制了全覆盖弹性涂层封闭治理方法。
在青藏铁路试用了氟碳柔性涂层对梁体裂纹进行修补涂覆。方案是在封闭底涂上单独用断裂伸长率≥150％的氟碳柔性涂料60微米厚涂层。试验测试这种涂层在常温下都会随混凝土开裂而开裂。在青藏高原低温环境更不具备抗裂性能。而且为取得柔性，把分子链加长了，在高原强紫外线辐射下，降低了防紫外光老化性能的柔性氟碳涂层寿命会减少。
建筑屋顶防水涂层的性能目前也不太理想，屋顶漏水问题是经常出现的。其原因之一是弹性聚氨酯涂层、改性沥青类涂层耐候性欠佳，涂层很快老化。二是改性沥青类涂层抗裂性不好，混凝土裂缝较大时，涂层也随之开裂。成为令人头痛的问题。
水池防渗漏涂层也存在类似耐候性、抗裂性的问题。
海洋工程、岛礁建设、码头施工中，除了采用预制混凝土构件外，现浇混凝土往往仍是不可或缺的。在浪贱区现浇混凝土，面临着在拆除模板的瞬间，即会被飞溅的海浪浸湿。海水中的氯离子、硫酸根等介质会造成混凝土脱碱、腐蚀，钢筋表面脱钝化，钢筋腐蚀。钢筋腐蚀膨胀，加剧混凝土的开裂裂缝。搭建围堰阻止海浪成本高，而且许多情况没有条件搭建围堰。因为瞬间海浪侵袭会造成侵蚀介质覆盖，浪溅区的混凝土表面氯离子浓度可以认为从一开始就达到其最大值，给浪贱区防护涂层施工带来困难。而大气盐雾区则需要许多年才能逐渐累积到最大值。所以浪贱区现浇混凝土的涂层防护，按正常工艺解决比较困难。。
综上所述，目前混凝土防护与混凝土裂缝整治修复中存在许许多多技术上的问题和困难。混凝土工程防护涂层既要高耐候、长寿命，又要抗混凝土开裂裂缝，而且还不能掩盖涂层下新生混凝土裂缝宽度超过允许值的范围，造成混凝土工程的严重隐患。这就需要在涂层材料、涂层结构的理念和涂装工艺上提出新思路、新技术和新方法。
本发明针对上述背景技术中陈述的诸多混凝土防护涂层与混凝土裂缝修复整治材料中的技术问题，提出一套全新的涂层理念与技术。
发明内容
本发明提出一种可以定量化设计抗裂性能、具有定量化显示混凝土裂缝宽度功能、阶梯弹性结构的混凝土功能涂层***。这一涂层***既可以正向涂装也可以反向涂装。
本发明涉及的涂层***是基于一个阶梯弹性涂层结构的物理模型，由表及里依次为第一层表面功能涂层，可以是防紫外线耐候性涂层，太阳光反射隔热涂层，导静电涂层等。第二层为中低弹性涂层，起到重要的承上启下过渡作用，使得第三层高弹性涂层发生较大拉伸形变时第一层面涂能保持附着力而不会剥离脱落。第三层以无溶剂聚脲或聚氨酯脲涂层作为高弹性中间涂层，承担能够抵御混凝土开裂裂缝的主要职能，本身抗混凝土开裂裂缝性能可以从1毫米到十几毫米。环氧树脂底涂或聚氨酯底涂作为第四层封闭底涂层，其中封闭底涂以上三层涂层的弹性逐层向上递减，由大变小。
下面就本发明涉及的阶梯弹性功能性涂层***的原理、方法、技术特点做进一步阐述。
定量化设计
目前混凝土桥梁防护涂层、高铁和客运专线防水涂层、港口工程、海洋工程等混凝土工程的防护涂层设计都没有涉及抵御混凝土裂缝的定量化分析和定量化设计。
本发明提出混凝土弹性防护涂层的定量化设计的新理念、新方法可预先定量设计涂层***抵御混凝土基础裂缝宽度的性能指标。
首先选择和确定第一、二、三层涂层的品种、弹性和厚度。依次将涂料涂覆在已涂覆封闭底涂的混凝土板上，制备成阶梯弹性复合涂层***样板，作为物理模型。在一定温度下，把复合涂层样板固定在动态抗开裂测试仪上进行测试。在混凝土板受力开裂后，操作仪器缓慢使混凝土板裂缝逐渐变宽，当最外层面涂开始发生开裂点，并逐渐形成细微裂纹时，停止仪器运动。用读数显微镜测出并记录混凝土样板裂缝宽度数据。此时高弹性中间涂层完好，只发生拉伸形变。
其中高弹性中间涂层的弹性与厚度是定量化设计的主要调控手段，其断裂伸长率的选择在350％-600％。选择弹性越高的材质，涂层的厚度越厚，整个涂层***抗裂性能就越强。根据本发明基本涂层结构物理模型的试验数据，当弹性中间涂层厚度在0.3mm-4mm范围时，中间涂层本身可抵御混凝土的裂缝宽度范围从1mm-20mm而不开裂。中间涂层的高弹性高强度使得面涂开裂时，中间涂层仍依旧完好，可以继续保护混凝土结构不被有害介质侵入。材质选用无溶剂慢凝胶聚脲或无溶剂聚氨酯脲，优先选用慢凝胶聚脲，凝胶时间40秒-100秒，断裂伸长率450％-600％，厚度0.3mm-3mm，拉伸强度10MPa-20MPa。
第二层中低弹性过渡层的弹性和厚度对整个涂层***抗裂性能亦有影响，可以作为次要的涂层***抗裂性能的调控手段。这层涂层的主要作用是承上启下完成高弹性中涂涂层与低弹性或无弹性面涂的平稳过渡，当混凝土开裂裂缝、高弹性中间涂层拉伸形变时面涂仍然具有相应的附着力，不会剥落。中低弹性过渡涂层材质选用全醚氟碳弹性涂料或聚氨酯弹性涂料。优先选用全醚氟碳弹性涂料，断裂伸长率为80％-180％，干膜涂层厚度40-100微米，拉伸强度16MPa以上。
第一层面涂涂层主要职能是保护整个涂层***或实现特种功能。在作为防紫外线耐候性防护涂层时，优先选用全醚氟碳面涂，使整个涂层***具有最佳的耐候性、耐光老化性。全醚氟碳面涂涂层的断裂伸长率0％-60％，拉伸强度大于16MPa，干膜涂层厚度40-100微米。
全醚氟碳面涂与高强度全醚氟碳弹性底涂的配合，保证了阶梯弹性涂层***优异耐候性和抗裂性的结合。同时保证了反向涂装方式拆除混凝土模板时涂层***的完好性。
根据不同温度、不同材质、不同弹性、不同涂层厚度分类编制的数据表、数据库是本发明定量化设计的核心依据。根据数据表或数据库可以选择涂层***的品种，定量设计出满足混凝土工程要求的可抵抗混凝土开裂的涂层***每层的弹性和厚度等参数。
根据这种方法对不同种类的面涂、不同弹性性能与拉伸强度的第二层第三层涂层组合制做的混凝土阶梯弹性涂层***样板，在一定温度下，进行相应的混凝土板断裂、拉伸及表面涂层开裂测试与量化分析，建立不同种类涂层组合涂层***的数据表、数据库。根据数据表、数据库的数据，可以进行定量化设计。这样可以满足不同环境，不同领域的混凝土结构涂层对抵抗混凝土裂缝的不同要求。
定量设计使得混凝土表面防护涂层或功能涂层的抗混凝土裂缝复合涂层的设计工作，从过去只能笼统地的缺乏数量概念的设计转变成可以定量的、准确的、可量身定做的设计水平。这对高铁桥梁、跨海大桥、高速公路桥梁和普通铁路、公路桥梁、灯塔、港口、水电大坝、污水处理池、建筑屋顶等重要混凝土工程防护和混凝土裂纹治理都具有非常重要的意义。为混凝土百年工程提供了技术上的保障。
定量化设计比起粗线条笼统化的混凝土防护设计，还可以减少不必要的涂层厚度，节省材料成本。
定量化显示
定量化显示可以使高弹性涂层覆盖混凝土表面后，新生成的混凝土裂缝达到及超过标准规定的宽度时，真实状况不会被掩盖，存在的隐患可以得到及时的发现和处理。
具体方法为，在一定温度下，在使用动态抗开裂测试仪对混凝土涂层样板进行混凝土板断裂、面涂开裂测试时，当测出混凝土样板裂缝宽度与最外层涂层开始发生开裂的相关数据后，继续使用材料试验机对混凝土复合涂层***样板进行拉伸，边拉伸边记录面涂涂层裂纹宽度与混凝土板裂缝宽度的相关数据。直至最后中间高弹性涂层开裂为止。将整个过程混凝土样板的裂缝宽度与表面涂层裂纹宽度、中间涂层开裂的相关数据，编入数据表、数据库。
同样方法对不同种类、不同弹性性能涂层的断裂伸长率、拉伸强度以及结合力等数据进行量化分析，建立数据表、数据库。涂层抗裂性能与温度相关。数据表与数据库是根据在不同温度下试验数据制定的。混凝土结构防护涂层的抗裂定量化设计和显示功能可以根据具体环境和工程需求确定基准温度。以适应不同地区的工程。
本发明的阶梯弹性混凝土功能涂层在服役使用中，就成为一种具有显示功能的涂层。当涂层覆盖的混凝土表面新发生的裂缝达到或超过标准、规范设定的必须维修补强的裂缝宽度时，面涂会开裂提示。涂层***是各向同性的，因此面涂裂纹的走向与混凝土裂缝的走向一致。根据表面面涂的开裂宽度及走向，对照参考同类型涂层开裂试验数据表或数据库，可以判定混凝土裂缝超过标准的实际宽度。维护维修人员可以根据裂缝宽度和走向，采取符合实况的正确处理措施。面涂颜色与高弹性中间涂层的颜色有较大的反差，提示与警示的效果会更醒目。
定量化显示功能，可以使铁路、公路桥梁、水利大坝等重要混凝土工程可以大胆使用耐候性弹性防护涂层，免除弹性涂层可能掩盖涂层下混凝土超过标准、规范限定裂缝宽度的危险隐患的现象，及时提示工程维护人员关注问题，准确判断混凝土工程裂缝宽度和走向，做出正确的处置措施。使得混凝土工程裂缝得到及时注浆修补补强，避免事故发生。
反向涂装施工
反向涂装适用在海洋浪贱区现浇混凝土工程中。
反向涂装的方法是在现浇混凝土的模板表面，按界面脱离剂——全醚氟碳面涂——全醚氟碳弹性底涂涂层——高弹性高强度中间涂层——封闭底涂的次序，反向涂装。然后在封闭底涂涂层表面现浇混凝土。待混凝土养护完成后，拆除模板，整个防护涂层***即完好地覆盖在混凝土表面。海浪飞溅过来时，沾湿的是具有防护功能的全醚氟碳面涂表面。含氯离子、硫酸根离子等腐蚀介质的海水不会侵蚀到混凝土。
本发明实现反向涂装有三个关键技术环节。
第一，本发明阶梯弹性涂层具有较高的强度和弹性。全醚氟碳面涂涂层、全醚氟碳弹性涂层和中间高弹性聚脲涂层的拉伸强度均在16MPa以上。优先采用全醚氟碳面涂涂层断裂伸长率10％-30％，全醚氟碳弹性涂层断裂伸长率100％，高弹性聚脲断裂伸长率500％。
第二，本发明在环氧底涂与现浇混凝土的界面采用了专用的环氧树脂底涂涂料和特殊的施工工艺。专用环氧涂料的配方为重量百分比下的E51环氧树脂35％-38％，环氧丙烷丁基醚4％-5％，650低分子聚酰胺52％-55％，丙二醇甲醚2％-5％。专用环氧涂料成分中含有的羟基、醚基、酰胺基都具有一定亲水性。涂装工艺采取了提前浇筑混凝土的方法。即专用环氧底涂在涂装实施后，在涂层基本硬化，尚未完全固化前，提前实施现浇混凝土。使环氧涂层与现浇混凝土的界面的结合力得到进一步改善。优先选择完全固化前1-2小时现浇混凝土。这样的两个关键措施，使得最后混凝土涂层附着力拉拔法检测的数值达到3.5MPa-5.0MPa。超2.5MPa的标准要求。
第三，全醚氟碳面涂的接触角≥120°。全醚氟碳面涂与模板的界面使用界面脱离剂，为一种低表面能硅氧烷脱膜剂，或使用其它脱模剂。优先使用聚二甲基硅氧烷、聚二乙基硅氧烷的乳液型或溶剂型脱模剂。使用时均匀涂布在模板表面，再用洁净棉布擦除多余脱模剂。
反向涂装对海洋浪溅区现浇混凝土工程的涂层防护施工意义非常重大，它解决了通常现浇混凝土后正向涂装时难以避免的海水飞溅粘污、对钢筋混凝土的侵蚀问题。为海洋工程，岛礁建设，海港码头工程的混凝土防护涂层的实施提供了有效的新方法新措施。
具体实施方式
实施例1.
涂层在十五年内免维护，涂层在常温下抵御混凝土裂缝性能不低于3.0mm。
根据已有的数据表数据库，设计面涂采用全醚氟碳涂层60微米厚，断裂伸长率30％。第二层为全醚氟碳弹性涂层，60微米厚，断裂伸长率120％。中间弹性涂层为慢凝胶聚脲涂层，凝胶时间40秒，断裂伸长率550％，拉伸强度16MPa，涂层厚度1.9mm。
25℃下验证试验结果，混凝土涂层试验样板裂开宽度平均值达到3.0mm时，全醚氟碳弹性面涂开始开裂。而中间聚脲涂层的抗裂性能达到12mm以上。这种抗混凝土裂缝性能强的涂层可用于要求高抗裂的工作环境。如地震、海啸频繁发生区混凝土建筑、混凝土屋顶防水涂层和混凝土水池内表面的防渗漏涂层。
实施例2.
以5℃为基准，混凝土发生裂纹达到0.4mm宽度时，面涂显示开裂。
根据数据库数据，设计弹性中间涂层为断裂伸长率500％的慢凝胶喷涂聚脲涂层，厚度1.5mm。全醚氟碳弹性涂层为断裂伸长率100％，干膜厚度50微米。全醚氟碳面涂涂层干膜厚度50微米，断裂伸长率20％。
在混凝土涂层板的断裂、拉伸试验验证中，面涂在混凝土裂缝宽度达到0.4mm时开始出现开裂。混凝土板继续拉伸，使裂缝宽度继续加宽，显微测量仪器测量的面涂的裂缝宽度就会相应显示出对应的混凝土裂缝宽度数值。
实施例3.
浪贱区反向涂装。
将组合好的混凝土钢模板内表面，以及封盖用的钢模板内表面分别清理干净，用清水或溶剂擦洗干净。待干燥后，均匀喷涂极薄一层低表面能聚硅氧烷脱离剂。用干净棉纱擦拭掉多余的脱离剂。然后再用干净棉纱仔细擦拭两遍。脱离剂太多会影响全醚氟碳面涂的附着。
XF-01全醚氟碳涂料用稀释剂调整粘度到涂-4杯15-22秒，对钢模板表面进行喷涂。干膜厚度40微米。表面涂层固化后，以同样方法继续喷涂XF-100全醚氟碳弹性涂料一道，干膜厚度60微米。全醚氟碳弹性涂料固化后，用高压无空气喷涂机在65℃下喷涂无溶剂慢凝胶XP-01喷涂聚脲涂料，凝胶时间40秒，厚度1500微米，断裂伸长率545％。2小时后，涂覆专用环氧树脂底涂一道，厚度30微米。固化后再涂覆专用环氧树脂底涂一道，厚度20微米，在第二道专用环氧树脂底涂还差2小时完全固化的状态下，将搅拌均匀的混凝土砂浆浇铸到已涂装好的钢模板框箱内，将混凝土表面与四框边缘取平后，将封盖用钢模板涂层面朝下覆盖在混凝土上，加压扣紧，使上封盖与四框模板紧密贴合。混凝土养护期到时，可以轻松拆去模板，涂层***整体覆盖在现浇混凝土表面。
在氟碳面涂表面用环氧胶黏剂粘接铝锭子做拉拔结合力实测值：3.9MPa，断裂面为混凝土层。测量仪器美国DeFlsko公司PosiTest AT(PosiTest Pull-off AdhesionTester)。
Claims (13)
1.一种可以定量化设计、且能够定量化显示的混凝土防护功能涂层***，其特征在于：通过准确设计出能抵抗混凝土基础裂缝宽度指标的涂层***的各涂层参数，根据该参数，涂装成涂层***，在涂层服役使用期间，涂层***可以定量化显示混凝土基础所发生的超指标裂缝宽度数值及走向，涂层***在涂装中既可以按正常方式涂装即正向涂装、或者也可以按反方向进行涂装，涂层***采用不同表面涂层可以达到不同的功能。
2.根据权利要求1所述的功能涂层***，其特征是阶梯弹性涂层结构，由表及里第一层为防紫外线涂层或其它功能涂层、第二层为中低弹性涂层作为过渡层、第三层为高弹性聚脲或聚氨酯脲涂层作为中间涂层、第四层为环氧树脂底涂或聚氨酯底涂作为混凝土封闭涂层，其中封闭涂层以上三层涂层的弹性逐层向上递减变小，中间涂层作为主要变量，第二层涂层作为次要变量，通过使用不同弹性、不同厚度涂层可以调控整个涂层***的抗裂性能。
3.根据权利要求2所述的涂层***，其特征在于所述的定量设计涂层***抵抗混凝土基础裂缝宽度指标的涂层参数，系通过动态抗开裂测试仪，在一定温度下对作为物理模型的涂层***混凝土样板进行测试，测量出混凝土样板裂缝宽度与最外边第一层涂层开始发生开裂时的相关数据，改变涂层***样板中间涂层和第二层涂层的厚度和弹性进行一定数量涂层***样板的测试，编制数据表或建立数据库，根据数据表或数据库可以定量设计出满足混凝土工程要求的可抵抗混凝土裂缝指标的涂层***的品种、规格和厚度参数。
4.根据权利要求2所述的涂层***，其特征在于具有显示涂层下混凝土裂缝宽度的功能，根据涂层***物理模型制备涂层样板，在一定温度下，用动态抗开裂测试仪进行测试试验，在最外层面涂发生开裂裂纹时，缓慢加大混凝土样板裂纹宽度，测出混凝土裂缝宽度与对应涂层样板最外层涂层裂纹宽度的一系列相关关系数据，直至中间涂层开裂为止，编制数据表或建立数据库；在涂层***服役中，根据所发生的最外层涂层裂纹的宽度和走向可研判涂层下混凝土结构裂缝的宽度及走向。
5.根据权利要求1所述的涂层***，其特征在于所述按反方向进行涂装是相对于通常方式即正向涂装是次序颠倒的涂装，即在经过清洁处理的现浇混凝土模板表面涂抹界面脱离剂，依次涂覆拉伸强度≥16MPa的氟碳树脂表面涂层、氟碳树脂弹性涂层、高弹性中间涂层，最后涂覆成分中含有羟基、醚基、酰胺基的专用环氧底涂涂层，在专用环氧底涂完全固化前1-2小时，在底涂涂层表面现浇混凝土，混凝土养护后拆除模板，得到与正向涂装结构、性能同样的防护涂层***。
6.根据权利要求2所述的涂层***，最外表面的防紫外线涂层为氟碳树脂表面涂料，系全部由烷基乙烯基醚单体与氟烯烃共聚的氟碳树脂制备，氟碳树脂为三氟氯乙烯(CTFE)与烷基乙烯基醚单体共聚，或四氟乙烯与烷基乙烯基醚单体共聚，氟碳树脂表面涂料由氟碳树脂、钛白粉、着色颜料、分散剂、流平剂、乙酸丁酯组成，固化剂为脂肪族异氰酸酯，HDI或HDI三聚体、或者IPDI或IPDI三聚体，涂层断裂伸长率在0％-60％，拉伸强度在16MPa以上，涂装干膜厚度40-100微米。
7.根据权利要求2所述的涂层***，中低弹性涂层选择氟碳树脂弹性涂料或聚氨酯弹性涂料，使用氟碳树脂弹性涂料，全部由烷基乙烯基醚单体与氟烯烃共聚的氟碳树脂制备，氟碳树脂为三氟氯乙烯(CTFE)与烷基乙烯基醚单体共聚，或四氟乙烯与烷基乙烯基醚单体共聚，氟碳树脂弹性涂料由氟碳树脂、钛白粉、着色颜料、分散剂、流平剂、乙酸丁酯组成，固化剂为脂肪族异氰酸酯弹性预聚体，HDI或IPDI的弹性预聚体，涂层断裂伸长率在80％-180％，拉伸强度在16MPa以上，涂装干膜厚度40-100微米。
8.根据根据权利要求2所述的涂层***，聚脲或聚氨酯脲涂层作为第三层高弹性中间涂层，使用慢凝胶聚脲，凝胶时间40秒-100秒，断裂伸长率450％-600％，拉伸强度10MPa-20MPa，厚度500-3000微米。
9.一种可以定量化设计、且能够定量化显示的混凝土防护功能涂层***的制备方法，其特征在于：通过准确设计出能抵抗混凝土基础裂缝宽度指标的涂层***的各涂层参数，根据该参数，涂装形成涂层***，在涂层服役使用期间，涂层***可以定量化显示混凝土基础所发生的超指标裂缝宽度数值及走向，涂层***在涂装中既可以按正常方式涂装即正向涂装、或也可以按反方向进行涂装，涂层***采用不同表面涂层可以达到不同的功能。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征是阶梯弹性涂层结构，由表及里第一层为防紫外线涂层或其它功能涂层、第二层为中低弹性涂层作为过渡层、第三层为高弹性聚脲或聚氨酯脲涂层作为中间涂层、第四层为环氧树脂底涂或聚氨酯底涂作为混凝土封闭涂层，其中封闭涂层以上三层涂层的弹性逐层向上递减变小，中间涂层作为主要变量，第二层涂层作为次要变量，通过使用不同弹性、不同厚度涂层可以调控整个涂层***的抗裂性能。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于所述的定量设计涂层***抵抗混凝土基础裂缝宽度指标的涂层参数，系通过动态抗开裂测试仪，在一定温度下对作为物理模型的涂层***混凝土样板进行测试，测量出混凝土样板裂缝宽度与最外边第一层涂层开始发生开裂时的相关数据，改变涂层***样板中间涂层和第二层涂层的厚度和弹性进行一定数量涂层***样板的测试，编制数据表或建立数据库，根据数据表或数据库可以定量设计出满足混凝土工程要求的可抵抗混凝土裂缝指标的涂层***的品种、规格和厚度参数。
12.根据权利要求10所述的方法，其特征在于具有显示涂层下混凝土裂缝宽度的功能，根据涂层***物理模型制备涂层样板，在一定温度下，用动态抗开裂测试仪进行测试试验，在最外层涂层发生开裂裂纹时，缓慢加大混凝土样板裂纹宽度，测出混凝土裂缝宽度与对应涂层样板最外层涂层裂纹宽度的一系列相关关系数据，直至中间涂层开裂为止，编制数据表或建立数据库；在涂层***服役中，根据所发生的最外层涂层裂纹的宽度和走向可研判涂层下混凝土结构裂缝的宽度及走向。
13.根据权利要求9-12任一项所述的方法，其特征在于所述按反方向进行涂装是相对于通常方式即正向涂装是次序颠倒的涂装，即在经过清洁处理的现浇混凝土模板表面涂抹界面脱离剂，依次涂覆拉伸强度≥16MPa的氟碳树脂表面涂层、氟碳树脂弹性涂层、高弹性中间涂层，最后涂覆成分中含有羟基、醚基、酰胺基的专用环氧底涂涂层，在专用环氧底涂涂层完全固化前1-2小时，在底涂涂层表面现浇混凝土，混凝土养护后拆除模板，得到与正向涂装结构、性能同样的防护涂层***。
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