CN110128167A - 混凝土抗污水腐蚀的复合涂层及其制备方法 - Google Patents

混凝土抗污水腐蚀的复合涂层及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种混凝土抗污水腐蚀的复合涂层及其制备方法。复合涂层为多层叠加结构，复合涂层由外至内依次为阻隔涂层、杀菌涂层、防渗涂层；其中，防渗涂层为水泥基渗透结晶型防水涂层；杀菌涂层为水性环氧杀菌防腐涂层；阻隔涂层为环氧煤沥青涂层、环氧玻璃鳞片涂层中的一种；水性环氧杀菌防腐涂层所用材料为：双酚A型环氧树脂、润湿分散剂、水性环氧固化剂、稀释剂、消泡剂、增稠剂、流平剂、杀菌剂。本发明的阻隔层可以从***阻止腐蚀介质的侵入，杀菌层对腐蚀严重部位具有生物灭杀效果，防渗层则可提高混凝土自身密实度，三位一体能有效的提高混凝土在污水环境下的抗腐蚀性能，并延长其在污水环境下的长期使用寿命。

Description

混凝土抗污水腐蚀的复合涂层及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种混凝土抗污水腐蚀的复合涂层及其制备方法，属于防腐涂料技术领域。
背景技术
在城市的市政管网中存在着严重的微生物腐蚀情况，其不仅给我们的生活环境带来了严重的影响，且对国家的经济发展造成了严重的损失。1945年，PARKER首次认识到，硫细菌的代谢产物——生物硫酸是造成混凝土污水管道腐蚀的主要原因。还有实验研究发现，硝化细菌通过对胺的硝化作用生成硝酸，同样对混凝土造成了严重酸腐蚀。当前我国城市化进程不断加快,需配套大量市政排污工程，开展混凝土微生物腐蚀防治领域的研究，具有重要的现实意义。
目前，国内外对混凝土污水腐蚀的防治研究不断开展，而且已有了许多防治措施，其中表面涂层技术应用最为广泛。表面涂层又可以分为惰性涂层和功能性涂层，而单一种类的涂层技术并不能满足混凝土长时间的防腐要求。因此，建立一套长久的防腐体系则尤为重要，通过惰性涂层与功能性涂层的结合使用，阻隔腐蚀介质的入侵，即便腐蚀严重地区有部分腐蚀介质穿过防水层，杀菌层可以对腐蚀介质进行灭杀作用，而当有水进入到防渗层时，防渗层中的活性化学物质随着水进入到混凝土内部，并与混凝土中的游离子交互反应生成不溶于水的结晶物，使混凝土结构表层向纵深处逐渐形成一个致密的抗渗区域，大大提高混凝土的抗渗能力，并延长其在污水环境下的使用寿命。
发明内容
为解决现有技术的上述问题，本发明提出了一种混凝土抗污水腐蚀的复合涂层及其制备方法，用以解决混凝土在污水环境下的抗腐蚀性能。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案如下：
混凝土抗污水腐蚀的复合涂层，所述复合涂层为多层叠加结构，所述复合涂层由外至内依次为阻隔涂层、杀菌涂层、防渗涂层；其中，所用防渗涂层为水泥基渗透结晶型防水涂层；所用杀菌涂层为水性环氧杀菌防腐涂层；所用阻隔涂层为环氧煤沥青涂层、环氧玻璃鳞片涂层中的一种；所述水性环氧杀菌防腐涂层所用材料为：双酚A型环氧树脂、润湿分散剂、水性环氧固化剂、稀释剂、消泡剂、增稠剂、流平剂、杀菌剂。
所述水性环氧杀菌防腐涂层所用材料各组分质量配比如下：
进一步地，所述润湿分散剂为JS-A206水性润湿分散剂、JSCF-10低泡润湿分散剂中的一种。
进一步地，所述水性环氧固化剂为脲醛树脂、脂环胺、脂肪胺改性的一种或多种组合。
进一步地，所述稀释剂为纯水。
进一步地，所述消泡剂为二甲基硅油、高级醇、脂肪烃中的一种或几种组合。
进一步地，所述增稠剂为甲基羟乙基纤维素。
进一步地，所述流平剂为BYK-333水性流平剂。
进一步地，所述杀菌剂为氧化锌、溴化钠、铜酞菁中的一种或多种组合。
进一步地，所述防渗涂层的厚度为3～5MM，杀菌涂层的厚度为2～4MM，阻隔涂层的厚度为3～4MM。
上述复合涂层的制备方法，将双酚A型环氧树脂、润湿分散剂、水性环氧固化剂剂投入搅拌器中，搅拌速度500～700转/分钟，均匀搅拌10分钟，再加入稀释剂、消泡剂、增稠剂、流平剂，在500～700转/分钟下继续搅拌10分钟，最后加入杀菌剂并在搅拌速度800～1000转/分钟下进行搅拌5分钟，得水性环氧杀菌防腐涂料；在混凝土表面先后分别进行三种涂层的涂刷，首先对混凝土表面进行三水湿润并涂刷水泥基渗透结晶型防水涂层，然后在水泥基渗透结晶型防水涂层涂刷12小时候后进行涂刷水性环氧杀菌防腐涂层，最后在水性环氧杀菌防腐涂层涂刷8小时后进行涂刷环氧煤沥青涂层或环氧玻璃鳞片涂层，待其表面干燥后，制备得到所述复合涂层。
相对于现有技术，本发明具有如下技术效果：
本发明中的阻隔层可以从***阻止腐蚀介质的侵入，杀菌层对腐蚀严重部位具有生物灭杀效果，防渗层则可以提高混凝土自身密实度，三位一体能有效的提高混凝土在污水环境下的抗腐蚀性能，并延长其在污水环境下的长期使用寿命。
附图说明
图1为本发明复合涂层结构示意图；
图2(a)-(e)分别为对应实施例1-5的表观形貌照片图。
具体实施方式
下面结合附图1对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。
实施例1
本发明实施例的一种混凝土抗污水腐蚀的复合涂层，复合涂层为多层叠加结构，复合涂层由外至内依次为阻隔涂层1、杀菌涂层2、防渗涂层3。其中，所用防渗涂层3为水泥基渗透结晶型防水涂层。所用杀菌涂层2为水性环氧杀菌防腐涂层。所用阻隔涂层1为环氧煤沥青涂层、环氧玻璃鳞片涂层中的一种。水性环氧杀菌防腐涂层所用材料为：双酚A型环氧树脂、润湿分散剂、水性环氧固化剂、稀释剂、消泡剂、增稠剂、流平剂、杀菌剂。润湿分散剂为JS-A206水性润湿分散剂。水性环氧固化剂为脲醛树脂。稀释剂为纯水。消泡剂为二甲基硅油。增稠剂为甲基羟乙基纤维素。流平剂为BYK-333水性流平剂。杀菌剂为氧化锌。
水性环氧杀菌防腐涂层所用材料各组分质量配比如下：
将双酚A型环氧树脂、JS-A206水性润湿分散剂、脲醛树脂投入搅拌器中，搅拌速度500～700转/分钟，均匀搅拌10分钟，再加入纯水、二甲基硅油、甲基羟乙基纤维素、BYK-333水性流平剂，在500～700转/分钟下继续搅拌10分钟，最后加入氧化锌杀菌剂并在搅拌速度800～1000转/分钟下进行搅拌5分钟，得水性环氧杀菌防腐涂料。在混凝土试件表面先后分别进行三种涂层的涂刷，首先对混凝土试件表面进行三水湿润并涂刷水泥基渗透结晶型防水涂层，在混凝土表面得到一层3～5mm的水泥基渗透结晶型防水涂层，然后在水泥基渗透结晶型防水涂层涂刷12小时后进行涂刷水性环氧杀菌防腐涂层，涂层厚度约为2～4mm，最后在水性环氧杀菌防腐涂层涂刷8小时后进行涂刷环氧煤沥青涂层，涂层厚度约为3～4mm，待其表面干燥后，放入人工强化污水中进行浸泡试验，对防腐指标进行检测。
实施例2
本发明实施例的一种混凝土抗污水腐蚀的复合涂层，复合涂层为多层叠加结构，复合涂层由外至内依次为阻隔涂层1、杀菌涂层2、防渗涂层3。其中，所用防渗涂层3为水泥基渗透结晶型防水涂层。所用杀菌涂层2为水性环氧杀菌防腐涂层。所用阻隔涂层1为环氧煤沥青涂层、环氧玻璃鳞片涂层中的一种。水性环氧杀菌防腐涂层所用材料为：双酚A型环氧树脂、润湿分散剂、水性环氧固化剂、稀释剂、消泡剂、增稠剂、流平剂、杀菌剂。润湿分散剂为JS-A206水性润湿分散剂。水性环氧固化剂为脲醛树脂。稀释剂为纯水。消泡剂为二甲基硅油。增稠剂为甲基羟乙基纤维素。流平剂为BYK-333水性流平剂。杀菌剂为溴化钠。
水性环氧杀菌防腐涂层所用材料各组分质量配比如下：
将双酚A型环氧树脂、JS-A206水性润湿分散剂、脲醛树脂投入搅拌器中，搅拌速度500～700转/分钟，均匀搅拌10分钟，再加入纯水、二甲基硅油、甲基羟乙基纤维素、BYK-333水性流平剂，在500～700转/分钟下继续搅拌10分钟，最后加入溴化钠杀菌剂并在搅拌速度800～1000转/分钟下进行搅拌5分钟，得水性环氧杀菌防腐涂料。在混凝土试件表面先后分别进行三种涂层的涂刷，首先对混凝土试件表面进行三水湿润并涂刷水泥基渗透结晶型防水涂层，在混凝土表面得到一层3～5mm的水泥基渗透结晶型防水涂层，然后在水泥基渗透结晶型防水涂层涂刷12小时后进行涂刷水性环氧杀菌防腐涂层，涂层厚度约为2～4mm，最后在水性环氧杀菌防腐涂层涂刷8小时后进行涂刷环氧煤沥青涂层，涂层厚度约为3～4mm，待其表面干燥后，放入人工强化污水中进行浸泡试验，对防腐指标进行检测。
实施例3
本发明实施例的一种混凝土抗污水腐蚀的复合涂层，复合涂层为多层叠加结构，复合涂层由外至内依次为阻隔涂层1、杀菌涂层2、防渗涂层3。其中，所用防渗涂层3为水泥基渗透结晶型防水涂层。所用杀菌涂层2为水性环氧杀菌防腐涂层。所用阻隔涂层1为环氧煤沥青涂层、环氧玻璃鳞片涂层中的一种。水性环氧杀菌防腐涂层所用材料为：双酚A型环氧树脂、润湿分散剂、水性环氧固化剂、稀释剂、消泡剂、增稠剂、流平剂、杀菌剂。润湿分散剂为JS-A206水性润湿分散剂。水性环氧固化剂为脲醛树脂。稀释剂为纯水。消泡剂为二甲基硅油。增稠剂为甲基羟乙基纤维素。流平剂为BYK-333水性流平剂。杀菌剂为铜酞菁。
各组分质量配比如下：
将双酚A型环氧树脂、JS-A206水性润湿分散剂、脲醛树脂投入搅拌器中，搅拌速度500～700转/分钟，均匀搅拌10分钟，再加入纯水、二甲基硅油、甲基羟乙基纤维素、BYK-333水性流平剂，在500～700转/分钟下继续搅拌10分钟，最后加入铜酞菁杀菌剂并在搅拌速度800～1000转/分钟下进行搅拌5分钟，得水性环氧杀菌防腐涂料。在混凝土试件表面先后分别进行三种涂层的涂刷，首先对混凝土试件表面进行三水湿润并涂刷水泥基渗透结晶型防水涂层，在混凝土表面得到一层3～5mm的水泥基渗透结晶型防水涂层，然后在水泥基渗透结晶型防水涂层涂刷12小时后进行涂刷水性环氧杀菌防腐涂层，涂层厚度约为2～4mm，最后在水性环氧杀菌防腐涂层涂刷8小时后进行涂刷环氧煤沥青涂层，涂层厚度约为3～4mm，待其表面干燥后，放入人工强化污水中进行浸泡试验，对防腐指标进行检测。
实施例4
本实施例的一种混凝土抗污水腐蚀的单一涂层，涂层为水泥基渗透结晶型防水涂层。首先在混凝土试件表面进行洒水润湿后再涂刷水泥基渗透结晶型防水涂层，以达到水泥基渗透结晶型涂层与混凝土试件很好的粘结作用。涂层厚度约为8～9mm。待其表面干燥后，放入人工强化污水中进行浸泡试验，对防腐指标进行检测。
实施例5
本实施例的一种混凝土抗污水腐蚀的单一涂层，涂层为环氧玻璃鳞片涂层。在养护好的混凝土试件表面涂刷环氧玻璃鳞片涂层，涂刷前，对混凝土表面不固定的细小颗粒进行清除，提高环氧玻璃鳞片涂层的附着性。涂层厚度约为7～8mm。待其表面干燥后，放入人工强化污水中进行浸泡试验，对防腐指标进行检测。
单一涂层作为复合涂层的对比实验组。
通过检测污水腐蚀5个月后不同涂层混凝土试件的质量以及抗压强度，对比得出各组试件的质量损失率与抗压强度损失率，并分析各涂层的防腐效果。
混凝土试件的质量损失率计算公式如下：
式中，
Wm——试件的质量损失率，％；
mb——试件污水腐蚀前质量，g；
ma——试件污水腐蚀后质量，g。
混凝土试件的抗压强度损失率计算公式如下：
式中，
Sc——试件的抗压强度损失率，％；
Fb——试件污水腐蚀前抗压强度，MPa；
Fa——试件污水腐蚀后抗压强度，MPa。
计算结果如下:
混凝土质量损失率 混凝土抗压强度损失率
实施例1 2.68％ 5.92％
实施例2 2.89％ 8.38％
实施例3 1.56％ 3.08％
实施例4 6.55％ 28.62％
实施例5 3.43％ 12.54％
由表中数据可以看出，在涂刷相同厚度情况下，覆有单一涂层的混凝土试件质量损失率分别达到6.55％和3.43％，而覆有复合涂层的则相对较低，尤其实施例3，低至1.56％。覆有单一涂层的混凝土试件抗压轻度损失率分别达到28.62％和12.54％，而覆有复合涂层的强度损失均较小，最低仅为3.08％。由此可见，单一涂层的防腐效果不如复合涂层防腐效果好，且本发明的杀菌涂层2中杀菌剂品种的选择会影响涂层在污水环境下的防护效果。
根据表观形貌的拍照，如图2(a)-(e)，分别对应实施例1-5，分析各涂层的效果。
由图2(a)-(e)分析可得，单一的水泥基渗透结晶型防水涂层被腐蚀最为严重，涂层表面不仅出现许多黑色小孔，而且表面涂层也已剥落大片区域，防腐效果最差。而其他四种表面涂层都是环氧玻璃鳞片涂层，或多或少出现了一些鼓泡，可以理解为当最外层的环氧玻璃鳞片涂层受到一定腐蚀后，少量腐蚀介质可进入到内部，而实施例1、实施例2、实施例3有杀菌涂层，因此使得环氧玻璃鳞片涂层受到的内外共同腐蚀效果相对较弱，而实施例5由于少了杀菌涂层的效果，则在内外腐蚀的共同作用下受到严重的腐蚀。由此可见本发明的防腐优势效果明显。
上述实施例只是为了更清楚说明本发明的技术方案做出的列举，并非对本发明的限定，本领域的普通技术人员根据本领域的公知常识对本申请技术方案的变通亦均在本申请保护范围之内，总之，上述实施例仅为列举，本申请的保护范围以所附权利要求书范围为准。

Claims (10)

1.混凝土抗污水腐蚀的复合涂层，所述复合涂层为多层叠加结构，其特征在于：所述复合涂层由外至内依次为阻隔涂层、杀菌涂层、防渗涂层；其中，所用防渗涂层为水泥基渗透结晶型防水涂层；所用杀菌涂层为水性环氧杀菌防腐涂层；所用阻隔涂层为环氧煤沥青涂层、环氧玻璃鳞片涂层中的一种；所述水性环氧杀菌防腐涂层所用材料为：双酚A型环氧树脂、润湿分散剂、水性环氧固化剂、稀释剂、消泡剂、增稠剂、流平剂、杀菌剂；
所述水性环氧杀菌防腐涂层所用材料各组分质量配比如下：
2.根据权利要求1所述的混凝土抗污水腐蚀的复合涂层，其特征在于：所述润湿分散剂为JS-A206水性润湿分散剂、JSCF-10低泡润湿分散剂中的一种。
3.根据权利要求1所述的混凝土抗污水腐蚀的复合涂层，其特征在于：所述水性环氧固化剂为脲醛树脂、脂环胺、脂肪胺改性的一种或多种组合。
4.根据权利要求1所述的混凝土抗污水腐蚀的复合涂层，其特征在于：所述稀释剂为纯水。
5.根据权利要求1所述的混凝土抗污水腐蚀的复合涂层，其特征在于：所述消泡剂为二甲基硅油、高级醇、脂肪烃中的一种或几种组合。
6.根据权利要求1所述的混凝土抗污水腐蚀的复合涂层，其特征在于：所述增稠剂为甲基羟乙基纤维素。
7.根据权利要求1所述的混凝土抗污水腐蚀的复合涂层，其特征在于：所述流平剂为BYK-333水性流平剂。
8.根据权利要求1所述的混凝土抗污水腐蚀的复合涂层，其特征在于：所述杀菌剂为氧化锌、溴化钠、铜酞菁中的一种或多种组合。
9.根据权利要求1所述的混凝土抗污水腐蚀的复合涂层，其特征在于：所述防渗涂层的厚度为3～5MM，杀菌涂层的厚度为2～4MM，阻隔涂层的厚度为3～4MM。
10.一种根据权利要求1-9任意一项所述混凝土抗污水腐蚀的复合涂层的制备方法，其特征在于：将双酚A型环氧树脂、润湿分散剂、水性环氧固化剂剂投入搅拌器中，搅拌速度500～700转/分钟，均匀搅拌10分钟，再加入稀释剂、消泡剂、增稠剂、流平剂，在500～700转/分钟下继续搅拌10分钟，最后加入杀菌剂并在搅拌速度800～1000转/分钟下进行搅拌5分钟，得水性环氧杀菌防腐涂料；在混凝土表面先后分别进行三种涂层的涂刷，首先对混凝土表面进行三水湿润并涂刷水泥基渗透结晶型防水涂层，然后在水泥基渗透结晶型防水涂层涂刷12小时候后进行涂刷水性环氧杀菌防腐涂层，最后在水性环氧杀菌防腐涂层涂刷8小时后进行涂刷环氧煤沥青涂层或环氧玻璃鳞片涂层，待其表面干燥后，制备得到所述复合涂层。
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